Les changements climatiques et l'acidification des océans sont deux des crises environnementales les plus pressantes de notre temps. Bien que souvent discutées séparément, elles sont étroitement liées, toutes deux motivées par la même cause fondamentale : l'augmentation rapide du dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère par les activités humaines.

Comprendre les changements climatiques

Le changement climatique fait référence à des changements à long terme des modèles climatiques mondiaux ou régionaux, notamment une augmentation soutenue des températures moyennes mondiales.Depuis la fin du XIXe siècle, la température moyenne de surface de la Terre a augmenté d'environ 1,2°C (2,2°F), la majorité du réchauffement ayant eu lieu au cours des 50 dernières années.Le principal facteur est l'effet de serre : les activités humaines, principalement la combustion de combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel), la déforestation et l'agriculture industrielle, ont libéré d'énormes quantités de gaz à effet de serre – en particulier de CO2, de méthane et d'oxyde d'azote – dans l'atmosphère.

Selon le portail NASA Climate Change[, la tendance au réchauffement est sans équivoque, chacune des quatre dernières décennies étant successivement plus chaude que toute décennie depuis 1850. Les conséquences sont visibles partout : diminution des glaciers, fonte des neiges plus tôt, déplacements des plantes et des animaux, augmentation de la fréquence et de la gravité des phénomènes météorologiques extrêmes.

Augmentation des températures et de leurs conséquences

Le réchauffement climatique perturbe profondément les écosystèmes. L'élévation des températures de l'air et de l'océan affecte directement la physiologie, la répartition et les cycles de reproduction des espèces.De nombreuses espèces marines, y compris les poissons d'importance commerciale, migrent vers les pôles à la recherche d'eaux plus froides, modifiant la composition de l'ensemble des écosystèmes.

Événements météorologiques extrêmes

Les changements climatiques surchargent le cycle de l'eau. Une atmosphère plus chaude retient plus d'humidité, ce qui entraîne des précipitations plus fortes et un risque accru d'inondation. Inversement, des températures plus élevées augmentent l'évaporation, exacerbant les sécheresses dans des régions déjà sèches. Les cyclones tropicaux (hurriciens et typhons) gagnent en intensité par les eaux chaudes de l'océan, entraînant des tempêtes plus destructrices.

L'élévation du niveau de la glace et de la mer

Cette «amplification arctique» provoque la fonte accélérée des nappes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique, ainsi que le retrait des glaciers dans le monde entier. L'eau de fonte qui en résulte s'écoule dans l'océan, augmentant le niveau de la mer mondiale. L'expansion thermique – eau chaude occupant plus de volume que l'eau froide – contribue également de façon significative à l'élévation du niveau de la mer.]Rapport spécial du GIEC sur l'océan et la cryosphère dans un climat en évolution] avertit que la poursuite des émissions de gaz à effet de serre engagera le monde à des mètres de l'élévation du niveau de la mer au cours des siècles, menaçant les villes côtières et les nations insulaires de faible altitude.

Qu'est-ce que l'acidification des océans?

L'acidification des océans est la diminution continue du pH des océans de la Terre, causée par l'absorption d'un excès de CO2 atmosphérique2. Depuis la Révolution industrielle, l'océan a absorbé environ 30 % du CO2 libéré par les activités humaines. Bien que cette absorption ait modéré le taux de changement climatique, elle a eu un coût considérable : la formation d'acide carbonique lorsque le CO2 se dissout dans l'eau de mer, qui libère des ions hydrogène et diminue le pH. Le pH moyen de surface de l'océan est passé d'environ 8,2 à 8,1 – une augmentation de 30 % de l'acidité (l'échelle du pH est logarithmique).

Chimie de l'acidification des océans

Le processus est simple : CO2 + H2O → H2CO3 (acide carbonique) → H+ + HCO3− (bicarbonate).Les ions hydrogène excédentaires se lient avec des ions carbonate (CO32−), formant du bicarbonate. Cela réduit la disponibilité des ions carbonate, qui sont des éléments de construction essentiels pour la calcification des organismes – des créations qui construisent des coquilles ou des squelettes à partir de carbonate de calcium (CaCO3). L'état de saturation réduit le carbonate rend énergétiquement plus cher pour ces organismes de construire et de maintenir leurs structures, et dans certains cas, peut provoquer la dissolution des coquilles existantes.

Impacts sur les organismes calcifiants

Les coraux, les mollusques (huîtres, palourdes, moules), les échinodermes (étoiles de mer, oursins) et de nombreux types de plancton (comme les cocolithophores et les foraminifères) dépendent du carbonate de calcium. Comme le pH de l'océan diminue, beaucoup de ces espèces présentent des taux de croissance réduits, une formation anormale de coquilles et une mortalité plus élevée. Les ptéropodes, petits escargots marins qui forment la base de nombreux réseaux de nourriture polaires, sont particulièrement vulnérables.

Dérèglement de l'écosystème plus large

L'acidification des océans n'affecte pas toutes les espèces de la même façon. Certains organismes, comme certains types d'algues et de graminées marines, peuvent bénéficier d'une augmentation du CO2. Toutefois, l'effet net est généralement négatif, ce qui déplace les structures communautaires vers des assemblages moins calcifiés, souvent moins diversifiés, ce qui peut conduire à simplifier les écosystèmes avec une résilience réduite aux autres facteurs de stress comme le réchauffement et la pollution.

La relation entre le changement climatique et l'acidification des océans

Les changements climatiques et l'acidification des océans sont les deux faces d'une même médaille : ils ont une cause fondamentale commune (CO2 atmosphérique élevée) et interagissent de manière complexe qui peut exacerber les impacts mutuels.

Source partagée : Émissions de CO2

Le principal facteur de réchauffement de la planète et d'acidification des océans est le rejet de CO2 provenant de la combustion de combustibles fossiles et du changement d'affectation des terres. Chaque tonne de CO2 émise augmente le fardeau atmosphérique, et environ un quart de cette tonne est absorbée par l'océan au cours de la première année.

Acidification amplifiée par la température

La température des océans plus chaude aggrave les effets de l'acidification de plusieurs façons. D'abord, la solubilité du CO2 dans l'eau diminue à mesure que la température augmente, ce qui signifie qu'un océan plus chaud absorbera moins de CO2 dans l'atmosphère, laissant plus de place à l'air et conduit à un réchauffement plus poussé. Deuxièmement, le réchauffement augmente les taux métaboliques des organismes marins, augmentant leur demande en oxygène et les rendant plus sensibles au stress combiné de l'acidification et de la désoxygénation.

Impact sur la séquestration du carbone

Les écosystèmes marins sains jouent un rôle vital dans la séquestration du carbone.Par exemple, les zones humides côtières (mangroves, herbiers, marais salés) sont très efficaces pour stocker le carbone dans leurs sédiments, souvent appelé « carbone bleu ». Cependant, les changements climatiques et l'acidification des océans menacent ces habitats. L'élévation du niveau de la mer, le réchauffement et les ondes de tempête dégradent les forêts de mangroves et les prairies de herbiers. L'acidification réduit la capacité des organismes calcifiants de ces écosystèmes à maintenir leur structure.

Impacts sur les écosystèmes marins

Les pressions combinées du réchauffement, de l'acidification et d'autres facteurs de stress humains (p. ex. surpêche, pollution, destruction de l'habitat) remodelent déjà les écosystèmes marins dans le monde entier.

Récifs coralliens : Blanchiment et dissolution

Lorsque les températures de l'océan dépassent de 1 à 2 °C pendant plusieurs semaines, les coraux expulsent leurs algues symbiotiques (zooxanthellae), qui deviennent blanches, un processus connu sous le nom de blanchiment des coraux. Les phénomènes de blanchiment de masse sont devenus plus fréquents et plus graves depuis les années 80, avec de nombreux récifs qui se blanchissent de suite.L'acidification des océans réduit encore la capacité des coraux à construire leurs squelettes de carbonate de calcium, ralentissant la croissance des récifs et, dans les cas graves, causant une érosion nette.Le NOAA Ocean Acidification Program note que, dans les trajectoires d'émissions actuelles, la plupart des récifs coralliens pourraient être blanchis chaque année au milieu du siècle et commencer à se dissoudre à la fin du siècle.

Conchylètes et mollusques

L'acidification des océans, surtout des huîtres, des palourdes et des moules, est déjà une menace économique. Les stades de la larve sont particulièrement sensibles; dans les écloseries situées le long de la côte ouest des États-Unis, les échecs de la production de graines d'huîtres ont été directement liés à des eaux corrosives qui remontent de l'océan profond.

Sites Web sur la pêche et l'alimentation

L'acidification peut aggraver ces effets en affectant la base des proies, par exemple en réduisant l'abondance du plancton calcifiant qui nourrit les larves de poissons. Certaines études suggèrent que l'acidification peut nuire au sens olfactif des juvéniles, les rendant plus vulnérables aux prédateurs et moins aptes à trouver un habitat convenable.Bien que l'impact sur les pêches soit incertain, le potentiel de réduction de la productivité dans les principaux lieux de pêche est une grave préoccupation.]National Geographic panorama of ocean acididization] souligne que bon nombre des pêches les plus importantes, comme celles de la morue, du thon et de l'anchois, dépendent des écosystèmes vulnérables à ces changements.

Impacts humains et conséquences économiques

L'océan fournit des vivres, des moyens de subsistance, une identité culturelle et une réglementation climatique à des milliards de personnes. La dégradation des écosystèmes marins due aux changements climatiques et à l'acidification entraîne des coûts directs et indirects pour les sociétés, en particulier dans les pays côtiers en développement.

Baisse de la pêche et de l'aquaculture

La pêche marine mondiale est déjà soumise à des pressions de la surpêche.Les changements climatiques et l'acidification réduisent la capacité de charge des écosystèmes, ce qui signifie que les rendements durables peuvent diminuer.L'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) estime que des millions de personnes dépendent du poisson pour leurs protéines et leurs revenus.

Protection côtière et tourisme

Les récifs coralliens et les mangroves constituent des barrières naturelles qui protègent les côtes contre les ondes de tempête et l'érosion. À mesure que ces écosystèmes se dégradent, les communautés côtières deviennent plus exposées. La valeur économique du tourisme basé sur les récifs est estimée à des dizaines de milliards de dollars par an. Les récifs blanchis et érodés perdent leur attrait esthétique, découragent les touristes et nuisent aux économies locales.

Sécurité alimentaire et santé

Au-delà de l'approvisionnement direct en protéines, les écosystèmes marins soutiennent la santé humaine par des micronutriments et la stabilité des moyens de subsistance.Le changement climatique et l'acidification peuvent entraîner des proliférations d'algues nuisibles (qui sont parfois toxiques) et la prolifération d'agents pathogènes tels que les bactéries Vibrio.Dans les communautés côtières à faible revenu, la perte de ressources halieutiques peut forcer les changements alimentaires qui augmentent la malnutrition.

Stratégies d ' atténuation et d ' adaptation

Pour faire face aux interactions entre le changement climatique et l'acidification des océans, il faut adopter une approche à deux volets : réduire de façon profonde et rapide les émissions de CO2 pour mettre fin au problème à sa source, et adopter des mesures d'adaptation pour aider les écosystèmes et les communautés humaines à faire face aux changements déjà en cours.

Réduction des émissions de carbone

La stratégie la plus efficace consiste à passer à une économie carbone zéro, ce qui signifie éliminer progressivement les combustibles fossiles, déployer des énergies renouvelables (solaire, éolienne, hydraulique et géothermique), améliorer l'efficacité énergétique et arrêter la déforestation.Les accords internationaux comme l'Accord de Paris visent à limiter le réchauffement climatique à un niveau bien inférieur à 2°C, de préférence à 1,5°C, ce qui ralentirait également sensiblement le taux d'acidification des océans.

Protéger et restaurer les écosystèmes marins

Les zones marines protégées (ZPM) qui sont mises en oeuvre de façon adéquate peuvent accroître la résilience des écosystèmes en éliminant les facteurs de stress locaux comme la surpêche et la destruction de l'habitat.Dans les ZPM, les populations sont plus saines et peuvent avoir une plus grande capacité de résister aux contraintes de température et de pH.La restauration des écosystèmes de carbone bleu – mangroves, herbiers marins et marais salés – non seulement séquestre le carbone, mais aussi amortit les effets de l'acidification locale en absorbant le CO2 et en stabilisant les sédiments.

Recherche, suivi et interventions émergentes

Des recherches sur la capacité d'adaptation des espèces, la résilience génétique et l'évolution assistée (p. ex., les coraux résistants à la chaleur de reproduction) offrent de l'espoir, mais demeurent expérimentales. Certaines propositions de géoingénierie, comme l'amélioration de l'alcalinité de l'océan (les minéraux qui alimentent l'océan pour neutraliser l'acidité), pourraient théoriquement contrer l'acidification, mais leurs effets secondaires écologiques et leur évolutivité sont mal compris.

Conclusion

Les changements climatiques et l'acidification des océans ne sont pas des crises distinctes; ce sont deux conséquences interdépendantes de la même expérience non naturelle, l'injection rapide de dioxyde de carbone dans l'atmosphère par les activités humaines. L'océan nous a protégés du pire des changements climatiques en absorbant de grandes quantités de CO2 et de chaleur, mais cette protection a eu un prix lourd : un océan plus chaud et plus acide qui perd sa capacité de maintenir la biodiversité et de subvenir aux besoins humains. Les voies vers un avenir durable sont claires : des réductions spectaculaires de l'utilisation des combustibles fossiles, de la protection et de la restauration des écosystèmes marins, et la poursuite de la recherche scientifique pour guider l'adaptation.