Motivation : Où aboutissent les émissions de CO2 ?
Vous avez probablement entendu dire qu’une façon d’aider à lutter contre le changement climatique est de planter un arbre. Cela fonctionne parce que les arbres effectuent la photosynthèse, absorbant le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère et le stockant dans leur bois et leurs feuilles. Lorsque les arbres perdent leurs feuilles, une partie du CO2 est renvoyée dans l’atmosphère à la suite de leur décomposition, mais une partie est laissée et stockée dans le sol. Cela peut ne pas sembler beaucoup, mais cela s’additionne: à l’échelle mondiale, les forêts absorbent environ 1/3 des émissions humaines de CO2 provenant de la combustion de combustibles fossiles, ce qui contribue à ralentir le réchauffement climatique.
Les récifs coralliens sont souvent appelés les « forêts tropicales de la mer » en raison de leur biodiversité étonnante (Figure 1). 25% de toutes les espèces animales vivant dans l’océan abritent les récifs. Mais les récifs imitent-ils également les forêts dans leur capacité à absorber le CO2? Cette question s’est avérée difficile à répondre en raison de la complexité de l’écosystème. Les zooxanthelles — de minuscules algues vivant à l’intérieur des squelettes coralliens – jouent le rôle d’arbres dans les récifs en tant que photosynthétiseurs et source d’énergie ultime pour le reste des habitants du récif. Comme dans une forêt, une grande partie du CO2 absorbé par la photosynthèse est décomposé et renvoyé dans l’atmosphère. Mais il existe un processus supplémentaire unique aux récifs: lorsque les coraux construisent leurs squelettes de carbonate de calcium dans un processus appelé calcification, ils libèrent du CO2. Pour déterminer l’impact global des récifs sur le changement climatique, les scientifiques doivent donc déterminer si le CO2 absorbé par la photosynthèse est supérieur ou inférieur au CO2 libéré par la calcification.
Méthodes: Mesure des flux
La plupart des études antérieures sur les rejets de CO2 de l’océan se sont appuyées sur le prélèvement d’échantillons d’eau à la surface de l’océan et la mesure du CO2 dissous dans l’eau . À partir de la concentration dans l’eau et d’une estimation de la vitesse du vent, il est possible de calculer la vitesse de diffusion du CO2 dans l’atmosphère. Le problème avec cette approche est qu’elle repose sur des mesures individuelles. Cela rend très difficile de voir comment le flux de CO2 change avec le temps ou sur différentes parties du récif.
Une nouvelle étude d’un groupe de recherche de l’Université du Queensland, en Australie, présente une nouvelle façon innovante d’aborder cette question. Au lieu de collecter des échantillons individuels, les auteurs ont mesuré l’échange de CO2 directement en faisant flotter un instrument au-dessus du récif (figure 2). L’instrument, appelé tour de covariance eddy, surveille en permanence la concentration de CO2 dans l’air. Ensuite, il utilise une série de calculs complexes basés sur la vitesse et la direction du vent pour déterminer si le CO2 s’écoule de l’eau vers l’atmosphère ou vice versa. Ces tours ont été très utiles pour mesurer les échanges de CO2 sur terre, où elles peuvent être fixées à une surface dure, mais c’est la première fois que quelqu’un essaie de cercler des pontons et de les faire flotter sur un récif!
Résultats : les récifs sont-ils une source ou un puits de CO2?
La capacité de mesurer en continu le CO2 s’est avérée critique, car le flux de CO2 a fait un cycle spectaculaire au cours de la journée et différait selon les sections du récif. Dans le récif plat (une zone à fond sablonneux entre le récif principal et un lagon), il y a eu un rejet global de CO2 de l’océan dans l’atmosphère (Figure 3). Cependant, cela a changé au cours d’un cycle quotidien, culminant dans l’après-midi lorsque la libération de CO2 par calcification était probablement la plus forte. Du jour au lendemain, l’océan a absorbé un peu de CO2 mais pas assez pour compenser les pertes pendant la journée. Cela suggère que contrairement aux forêts terrestres, les récifs coralliens pourraient libérer plutôt que stocker du CO2 en raison du processus de calcification.
Les lagunes du récif semblaient cependant absorber du CO2 (figure 4). C’est probablement parce qu’il y avait plus de photosynthèse par les algues vivant dans les boues du lagon, et moins de CO2 libéré par la construction de coraux que dans le plat récifal. L’impact total du récif sur le changement climatique dépend donc de l’équilibre entre les deux types d’environnement. Le CO2 a été absorbé par les lagunes plus rapidement qu’il n’a été libéré par les plates-formes récifales, mais les plates-formes sont deux fois plus grandes que les lagunes de ce récif. Au final, ils s’équilibrent : le récif semble libérer autant de CO2 qu’il en absorbe. Les « forêts tropicales de la mer » sont d’une beauté stupéfiante et offrent une vaste gamme d’avantages aux pêches et aux écosystèmes océaniques, mais l’absorption de CO2 pourrait ne pas en faire partie.
J’ai récemment terminé un doctorat en sciences de la mer à l’Université de Caroline du Sud et je suis maintenant postdoctorant à l’Université Memorial de Terre-Neuve. Je recherche les effets du changement climatique sur la matière organique du sol dans les forêts boréales et les tourbières. Je passe mon temps libre à cueillir des baies et à explorer « The Rock » (Terre-Neuve).