Recherche ciblée
Une mission en eaux profondes conduit à la découverte de nouvelles espèces, d’anciens coraux et autres
Anémone non identifiée ancrée à un rocher.
Parmi les vestiges de vie marine récemment découverts, il y a des coraux, des anémones, des éponges de verre tubulaires et des étoiles de mer, un mont sous-marin volcanique, et du corail fossilisé qui recèle des indices sur les conditions océaniques qui régnaient il y a plusieurs milliers d’années – et ce ne sont là que les résultats préliminaires d’une mission en eaux profondes menée sous la direction de Pêches et Océans Canada en juillet 2010. L’objectif : explorer et documenter la biologie et la géologie du fond océanique entourant le Bonnet flamand et le Dôme Orphan, situés dans l’Atlantique Nord-Ouest, au large de la côte est de l’île de Terre-Neuve à l’extérieur de la limite de 200 milles marins.
Le 8 juillet, une équipe internationale de scientifiques et un équipage se sont embarqués à bord du NGCC Hudson pour une mission de 20 jours. Cette équipe pluridisciplinaire constituée de scientifiques et d’étudiants de plusieurs pays comprenait des biologistes, des géologues, des biogéographes et des hydrographes appartenant à huit organisations différentes. Sous sa direction, le personnel de l’Établissement canadien des submersibles scientifiques a déployé un véhicule sous-marin connu sous le nom de ROPOS (Remotely Operated Platform for Ocean Science) et pouvant descendre à des profondeurs atteignant 3 000 mètres. Le véhicule téléguidé, doté d’un bras mobile, de caméras et d’autres appareils scientifiques, a livré des échantillons biologiques et géologiques, une vidéo haute définition et des photographies numériques de la vie sur le plancher océanique.
La mission portait sur des zones de pêche qui avaient été fermées par l’Organisation des pêches de l’Atlantique Nord-Ouest afin de protéger le corail, les éponges et d’autres écosystèmes marins vulnérables. La fermeture de ces zones découlait de la topographie du fond marin et des données sur les prises accessoires des relevés des navires de recherche. Le principal objectif de la mission dirigée par Pêches et Océans Canada était de déterminer la densité du corail et des éponges in situ à l’intérieur de certaines de ces zones fermées pour effectuer une comparaison avec les estimations des relevés de l’étude. Les comparaisons seront utilisées pour déterminer si les zones protégées doivent être précisées ou élargies lorsqu’elles seront examinées en 2011, et pourraient façonner la politique de pêche de demain dans le secteur réglementé. Les données de référence recueillies à l’extérieur des zones fermées et dans les aires où la pêche a lieu actuellement seront utilisées pour évaluer les zones qui sont encore trop profondes pour les technologies de pêche actuelles mais pourraient être accessibles dans les années à venir, ainsi que pour documenter les protocoles de pêche exploratoire de l’avenir.
Les biologistes et les géologues présents à bord ont pu faire une interprétation rapide des résultats de la mission, où l’on dénombrait de nombreuses espèces intéressantes de coraux et d’éponges peut-être nouvelles, de même que des dépôts exceptionnels de nodules de manganèse qui sont parmi les phénomènes géologiques connaissant la croissance la plus lente sur terre puisque, pour chaque nodule, un centimètre de diamètre représente plusieurs millions d’années de croissance.
Maintenant que la mission est achevée, les scientifiques utilisent l’information recueillie à diverses fins de recherche, à savoir :
- identifier et définir les espèces nouvellement découvertes et leur rôle dans les écosystèmes locaux;
- découvrir les conditions océanographiques qui régnaient il y a plusieurs milliers d’années en analysant la composition chimique du corail fossilisé recueilli au cours de la mission;
- examiner l’impact des chaluts de fond de l’étude sur les coraux et les éponges benthiques (recherche effectuée par notre collaborateur, l’Institut océanographique d’Espagne).
Figure 1. A et B – Images des caractéristiques volcaniques observées sur un mont sous-marin situé juste au sud du Dôme Orphan. C et D – Nodules de manganèse sur le plancher océanique et au laboratoire; un centimètre de diamètre seulement peut représenter des millions d’années de croissance et, qui sait, nous ouvrir une fenêtre sur le passé des océans. E – Falaise couverte de corail dur Desmophyllum sp. F – Une fois mort, le corail Desmophyllum vieux d’une centaine d’années est tombé au pied de la falaise et a alors été recouvert par des sédiments qui se sont accumulés dans la colonne d’eau. L’analyse de certains radio-isotopes au sein de cette masse de coraux enfouis depuis longtemps dans ces « cimetières » peut livrer des indices sur le climat océanique et le phénomène de la circulation thermohaline.
Figure A — Anémone non identifiée ancrée au rocher. B – Coraux mous Anthomastus sp. (rouge) et octocoraux non identifiés (crème) situés plus bas. C – Éponge siliceuse de vase non identifiée sur un rocher transporté. D – Éponges de verre tubulaires pourpres non identifiées. E – Espèces diverses de faune benthique recueillies. F – Fond caractérisé par un grand nombre d’éponges (principalement d’importantes structures formant des éponges siliceuses Geodia sp.) au sein de la zone de fermeture des pêches établie par l’Organisation des pêches de l’Atlantique Nord-Ouest sur le Bonnet flamand. Les relevés de prises accessoires des navires de recherche canadien et espagnol ont permis d’identifier les zones interdites à la pêche ayant des concentrations élevées à la fois de coraux et d’éponges, comme l’illustrent les images que l’on peut observer ici.
Acidification des océans : À la recherche des répercussions possibles sur les pêches canadiennes
L’habitat côtier de l’île de Vancouver renferme des créatures comme l’espèce de crevette Heptacarpus kincaidi, que l’on aperçoit ici parmi les coraux et d’autres petits organismes qui ont également besoin de carbonate de calcium pour grossir. Photo : © Mike Wetklo.
L’acidification des océans est un enjeu d’importance pour tous les pays et la communauté scientifique se dote désormais plus rapidement de moyens d’action pour explorer ses conséquences. Chaque année, environ un tiers du dioxyde de carbone (CO2) des émissions de combustible fossile pénètre dans les océans. À mesure que le CO2 se dissout dans les eaux de surface, il forme de l’acide carbonique, qui accroît l’acidité océanique. À terme, cet excès de carbone sera encore plus largement dilué mais à court terme (à peu près une centaine d’années), ses répercussions s’intensifieront à proximité de la surface où se concentre une grande partie de la vie marine qui est exploitée par les êtres humains.
Au cours des 200 dernières années, le pH global de l’océan (une mesure de l’acidité) a baissé de 0,1 unité – ce qui témoigne d’une augmentation de l’acidité d’environ 30 p. 100. D’ici le tournant du siècle, on prévoit que le pH diminuera encore de 0,3 à 0,5 unité, ce qui accroît les préoccupations concernant les répercussions éventuelles sur les réseaux trophiques marins, la productivité de l’écosystème, les pêches commerciales et la sécurité alimentaire mondiale.
Les scientifiques du Ministère étudient l’acidification des trois océans du Canada et ses répercussions éventuelles dans le cadre de deux initiatives de recherche : l’Initiative de recherche scientifique sur le changement climatique et le Programme scientifique de la Stratégie de gouvernance internationale (SGI). En bout de ligne, cette recherche aidera à prévoir la façon dont les écosystèmes et les différentes espèces marines réagiront à l’acidification accrue. On s’inquiète plus particulièrement des répercussions sur les organismes qui utilisent du carbonate de calcium (CaCO3) pour la formation de structures solides comme les coquillages et les squelettes (appelés « organismes calcificateurs marins »), notamment les mollusques et crustacés, les coraux et certaines espèces de phytoplancton et de zooplancton. Les résultats éclaireront également les décisions de gestion des pêches de demain.
Au Canada, les mécanismes responsables de l’acidification océanique varient selon la région.
- Dans le Pacifique, les eaux de fond plus anciennes ont naturellement une concentration plus élevée de CO2 en raison de la décomposition biologique. La remontée de l’eau au cours de l’été apporte cette masse d’eau acide à la surface, sur le plateau où l’absorption par l’océan de CO2 anthropogénique en accroît encore l’acidité.
- Dans l’Arctique, l’eau potable froide est intrinsèquement corrosive pour les calcificateurs marins. Même si l’acidification océanique est un phénomène mondial, les études de modélisation prédisent que les eaux de surface dans les régions des hautes latitudes nord subiront plus rapidement les effets délétères, vraisemblablement au cours des prochaines décennies, en raison de divers facteurs dont la fonte de la glace de mer. Le pH de certaines eaux de surface arctiques a déjà atteint un niveau de corrosivité « possible » pour les organismes calcificateurs marins.
- Dans l’Atlantique, la menace de l’acidification de l’océan provient de deux sources : l’apport direct de CO2 anthropogénique (l’Atlantique Nord-Ouest est le plus important site de stockage de CO2 anthropogénique) et les masses d’eau arctique corrosive qui traversent l’archipel arctique canadien pour s’écouler vers les régions du plateau de la côte Est.
Ces mécanismes d’acidification peuvent avoir une incidence sur l’activité biologique élevée et les pêches commerciales importantes en eaux canadiennes.
L’aquaculture multitrophique intégrée : De la recherche à la réalité commerciale
Le succès de l’expérience d’aquaculture multitrophique intégrée menée avec la société Cooke Aquaculture Inc. n’est pas passé inaperçu puisque de nouvelles méthodes et technologies respectueuses de l’environnement sont en cours d’élaboration. En 2009-2010, des scientifiques sont venus du Brésil et de la Nouvelle-Zélande et des exposés ont été donnés dans le cadre de nombreuses conférences du milieu scientifique et de l’industrie.
Une foule de travaux de recherche dans le monde explorent les moyens d’améliorer la productivité et la durabilité des pratiques d’aquaculture marine. L’aquaculture multitrophique intégrée, qui consiste à regrouper la culture des plantes marines et l’élevage des poissons, des mollusques et des crustacés au profit de toutes ces entreprises et de l’environnement, est l’une des méthodes à l’étude.
Le programme d’aquaculture multitrophique intégrée, sous la direction de MM. Shawn Robinson, de Pêches et Océans Canada (Station biologique de St. Andrews), et Thierry Chopin, de l’Université du Nouveau-Brunswick à Saint John, fait la promotion d’une pratique selon laquelle les déchets d’une espèce sont recyclés afin de constituer des engrais ou des nutriments pour une autre. Cette façon de faire donne naissance à une exploitation qui est davantage acceptable sur le plan social, est économiquement rentable et n’a guère d’effets nocifs sur l’environnement.
Le volet élevage de crustacés et de mollusques du programme, mené en collaboration avec la société Cooke Aquaculture Inc., a récemment accompli des progrès sur plusieurs fronts :
- La conception du radeau de moules a évolué en 2009-2010, permettant l’élevage d’un plus grand nombre d’individus sur une plus petite superficie et leur récolte de manière plus efficace. Ces progrès ont conduit à d’autres études pour mesurer comment les courants s’écoulent sur les radeaux et autour, puisque ce sont les courants qui transportent les nutriments pour les moules.
- En ce qui concerne la répartition et le moment de fixation des moules pour capter les larves de moule afin de les installer sur de nouveaux radeaux, un réseau de stations d’échantillonnage dans la baie de Passamaquoddy et dans les îles Fundy a révélé que c’est dans la baie de Passamaquoddy que les larves sont les plus nombreuses à se fixer, principalement au cours de la troisième semaine de juillet. Cette information a permis à l’équipe de Cooke de déterminer le meilleur moment et les meilleurs endroits pour le captage du naissain (très jeunes moules) nécessaire à l’exploitation.
- Il ressort des études de la croissance et de la mortalité relatives des individus au sein des boudins de moules, que toutes les moules grossissent bien dans les fermes salmonicoles et aux alentours, et que celles qui sont suspendues plus près de la cage des saumons connaissent un taux de croissance légèrement plus rapide.
- La recherche sur la zone d’influence que peut avoir un site de salmoniculture sur la région avoisinante a montré que, bien que la zone soit de moins de 100 mètres, certains organismes peuvent très bien prospérer à l’intérieur. Les pétoncles et les oursins de mer élevés à côté d’un site de salmoniculture dans la baie de Fundy affichent l’un des taux de croissance les plus élevés jamais observés dans ce secteur.
Ostréiculture : Pourquoi les huîtres mettent-elles tant de temps à atteindre la taille légale pour être commercialisées?
Diagramme de la ruche de l’écosystème pélagique : l’appareil mesurait 153 cm sur 57 cm sur 45 cm. Il a été scellé par l’application de plusieurs couches de ruban de plastique sur une structure d’AquameshMD. Les extrémités amont et aval sont restées ouvertes, permettant la circulation de l’eau dans le compartiment renfermant les huîtres.
La culture des huîtres et d’autres bivalves devient de plus en plus importante au Canada. Comme les bivalves prélèvent la nourriture (le phytoplancton) de l’environnement plutôt que d’être alimentés, ce type d’aquaculture est intrinsèquement durable pour peu que l’exploitation ostréicole soit de la bonne taille par rapport à la biomasse de phytoplancton disponible.
Pour en apprendre davantage sur les taux de prélèvement des huîtres de culture dans leur environnement, les chercheurs du Centre des pêches du Golfe du Ministère, à Moncton (Nouveau-Brunswick), ont élaboré un système nouveau appelé la ruche de l’écosystème pélagique. Un fluoromètre à l’entrée de la ruche mesure la biomasse de phytoplancton avant qu’elle n’atteigne les huîtres qui sont installées au centre. Un second fluoromètre à l’extrémité mesure la biomasse de phytoplancton après que les huîtres ont prélevé leurs nutriments. Ces mesures, alliées à une surveillance simultanée de la vitesse du courant, ont permis aux chercheurs de calculer les taux de prélèvement des huîtres.
Au cours des essais sur le terrain, plusieurs ruches spécialisées abritant 500 huîtres ont été déployées dans la baie Saint-Simon, une zone importante pour l’ostréiculture dans le golfe du Saint-Laurent. Les ruches ont été suspendues à moitié immergées, ce qui permettait au courant et au phytoplancton de circuler librement à travers la structure. Au cours de l’été, les huîtres ont consommé environ 40 p. 100 du phytoplancton qui circulait dans la ruche. À l’automne, les huîtres ont consommé dans un premier temps une grande quantité d’efflorescences de phytoplancton, mais plus avant dans la saison leur consommation a graduellement diminué avant que le phytoplancton ait atteint sa pleine croissance.
Deux théories expliquent le déclin des taux de prélèvement des huîtres; la première est que les huîtres ont peut-être déjà comblé leurs besoins en nutriments et la deuxième est que la température de l’eau a chuté au-dessous d’un seuil critique. Les études en cours menées par la même équipe de recherche indiquent que les taux de prélèvement des huîtres peuvent chuter considérablement lorsque la température descend au-dessous de 16 °C. Quelle qu’en soit la cause véritable, les constatations révèlent l’incapacité des huîtres à tirer pleinement parti de l’efflorescence saisonnière du phytoplancton, ce qui expliquerait en partie la lenteur de leur croissance dans le golfe du Saint-Laurent, où il faut de quatre à huit ans pour que les huîtres atteignent la taille légale pour être commercialisées.
La science à l’appui de la réglementation du poisson génétiquement modifié
Le Centre de recherche sur la réglementation en matière de biologie aquatique de Pêches et Océans Canada, situé à West Vancouver (Colombie-Britannique), effectue des recherches sur la réglementation relative aux produits du poisson issus de la biotechnologie, notamment les poissons génétiquement modifiés. Les recherches sur les caractéristiques génétiques, physiologiques et écologiques de ces poissons livrent des connaissances scientifiques susceptibles d’aider Pêches et Océans Canada dans le travail de réglementation en vertu de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement, qu’il a entrepris en collaboration avec Environnement Canada et Santé Canada.
On peut avoir recours à des stratégies de confinement physique et biologique pour réduire le risque de répercussions génétiques sur les populations de poisson locales en cas de libération accidentelle. La triploïdation, qui produit des poissons dont les chromosomes sont en triple exemplaire et donc stériles, est une stratégie biologique adoptée pour éviter tout risque pour l’environnement. En 2009, le Centre a évalué cette technique à grande échelle et découvert que la triploïdie peut être induite chez 99,8 p. 100 des poissons produits à partir de cette technique. D’autres travaux sont en cours pour déterminer la raison des exceptions (les individus non triploïdes) et pour améliorer les méthodes de confinement en utilisant des méthodes de génétique moléculaire.
Les travaux en cours sur l’effet de facteurs environnementaux sur le poisson révèlent que les conditions d’élevage en petits bassins, qui sont celles de la plupart des installations aquatiques, inhibent la croissance et altèrent les caractéristiques physiques et le comportement des individus. Pour reproduire plus étroitement les conditions que connaît le saumon dans la nature, le Ministère a élaboré de nouvelles installations dotées de grands bassins offrant plus d’un million de litres d’espace aux alevins. Les caractéristiques des premiers poissons élevés dans les nouveaux bassins, dans un environnement analogue à celui qu’ils ont à l’état sauvage, étaient beaucoup plus proches de celles observées chez les mêmes individus dans la nature.
D’autres recherches réalisées en 2009-2010 ont montré de fortes similarités génétiques, physiologiques et comportementales entre les souches de saumons ayant connu une croissance accélérée par l’élevage ou par le génie génétique (le transfert de gènes d’un organisme à un autre). L’intégration de ces conclusions de recherche aux méthodes de modélisation permet de mieux comprendre les effets de la modification génétique du poisson et la façon d’atténuer les risques qu’ils pourraient faire peser sur les populations naturelles.
HydroNet : Comment les installations hydroélectriques affectent les écosystèmes aquatiques canadiens
Un programme de recherche national sur cinq ans auquel participent Pêches et Océans Canada, les universités et l’industrie s’attache à améliorer notre compréhension des effets de l’exploitation de l’énergie hydraulique sur les écosystèmes aquatiques. Lancé en 2010 par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, HydroNet donne accès à l’échelle nationale à une masse critique de scientifiques spécialistes des pêches nationales et du milieu aquatique dont les précieuses connaissances peuvent aider à évaluer les répercussions environnementales de l’hydroélectricité et à élaborer des stratégies d’atténuation.
L’appui au programme au sein du Ministère repose sur la participation de plusieurs entités, dont le Programme de gestion de l’habitat et le Centre d’expertise sur l’hydroélectricité et ses impacts sur le poisson et l’habitat du poisson, lequel fournit un financement aux scientifiques pour de la recherche concertée liée aux thèmes associés à HydroNet.
Les priorités de recherche élaborées par le Ministère et l’industrie font partie intégrante du programme de recherche d’HydroNet, qui comprend 21 projets sous trois thèmes ::
- analyse de la capacité productive de l’habitat des poissons dans les cours d’eau, y compris une évaluation des caractéristiques biologiques, physiques et chimiques propices, dans le but d’élaborer des modèles fiables pour la qualité de l’habitat;
- modélisation de la capacité productive de l’habitat des poissons dans les lacs et bassins;
- utilisation des connaissances sur l’écologie comportementale et le génie hydraulique pour prédire le risque d’entraînement des poissons par les turbines hydroélectriques dans les ouvrages de dérivation ou d’autres ouvrages de libération des eaux aux barrages, dans le but d’élaborer des stratégies afin de réduire véritablement les risques d’entraînement.
Les connaissances produites par HydroNet sont essentielles pour trouver un juste équilibre entre les besoins concurrents face à des ressources aquatiques limitées et pour faire en sorte que l’énergie hydraulique soit exploitée à des fins durables et contribue véritablement à la santé des écosystèmes aquatiques et à l’économie canadienne.
Santé des espèces aquatiques : Surveillance et mise au point d’un nouveau test de dépistage de la septicémie hémorragique virale
Le Programme national sur la santé des animaux aquatiques est un programme scientifique qui s’attache à lutter contre les maladies qui affectent les poissons, les mollusques et les crustacés. Si le programme relève avant tout de l’Agence canadienne d’inspection des aliments, qui est la principale responsable de son administration et de son exécution, Pêches et Océans Canada partage la responsabilité de la mise en œuvre en mettant à sa disposition l’expertise de diagnostic et de recherche du Système de laboratoire national pour la santé des animaux aquatiques.
La septicémie hémorragique virale, qui provoque des pertes catastrophiques tant chez les espèces de poisson sauvage que d’élevage dans tout l’hémisphère nord, est au cœur des préoccupations du Programme national sur la santé des animaux aquatiques, car elle pourrait bien avoir des répercussions sur les populations de poisson et le commerce. Le fléau a fait son apparition pour la première fois dans le lac Ontario en 2005 et, en 2007, les spécialistes du programme ont mis en œuvre un programme de surveillance du virus dans le bassin des Grands Lacs et le cours supérieur du Saint-Laurent (régions de l’Ontario et du Québec). Les objectifs de la surveillance sont de déterminer la répartition actuelle du virus parmi les populations de poisson d’eau douce sauvages vulnérables dans les secteurs à risque élevé et de mettre sur pied une base de données empiriques pour étayer le fait que des régions clés sont épargnées par la maladie, afin d’appuyer des mesures prophylactiques et d’atténuer les perturbations commerciales associées à la septicémie hémorragique virale.
En 2010, le ministère des Richesses naturelles de l’Ontario et le ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec ont recueilli environ 2 200 échantillons de poisson pour dépister la septicémie hémorragique virale dans 13 sites différents des deux provinces. Les échantillons ont été analysés dans trois laboratoires du Système de laboratoire national pour la santé des animaux aquatiques de Pêches et Océans Canada.
Jackie Sutton, technologue au Centre des pêches du Golfe à Moncton, au Nouveau-Brunswick, effectue une autopsie sur le poisson pour répondre à la demande d’un client désireux d’obtenir un diagnostic, de façon à prélever les tissus requis pour d’autres analyses. Le tissu des reins est prélevé de façon à dépister le virus de la septicémie hémorragique virale (SHV) au moyen du test de dépistage conçu par M. Garver.
Dès le début de l’initiative de surveillance, des échantillons ont également été utilisés par les laboratoires pour mettre au point et valider une technique de dépistage rapide de la septicémie hémorragique virale. La principale étape pour prévenir et maîtriser les maladies virales aquatiques réside dans la capacité de dépister avec exactitude l’agent responsable de la maladie. À la Station biologique du Pacifique du Ministère de Nanaimo (Colombie-Britannique), le chercheur scientifique Kyle Garver a mis au point un nouveau test pour le virus qui permet de surmonter les limites des méthodes de dépistage traditionnelles par culture de cellules. Le nouveau test génétique – réaction en chaîne de la polymérase après transcription inverse quantitative (qRT-PCR) –, qui est extrêmement efficace et rapide, détecte toutes les souches connues du virus et permet le dépistage de la maladie sur un grand nombre d’individus en quelques jours plutôt que sur des semaines comme c’était le cas avec les techniques de culture de cellules.
Le test mis au point au Canada par M. Garver est maintenant devenu le test de dépistage national pour la septicémie hémorragique virale et est utilisé depuis 2007 dans le cadre des activités de surveillance et d’étude. Il a également été homologué par la United States Animal Health Association et le Joint Committee on Aquaculture of the American Association of Veterinary Laboratory Diagnosticians.
- Date de modification :
- 2013-04-22
Tandis qu’un véhicule sous-marin téléguidé parcourait le plancher océanique au cours de la mission en eaux profondes dirigée par Pêches et Océans Canada, certains membres de l’équipe scientifique participaient à une initiative de vulgarisation scientifique unique en son genre pour la région des Maritimes en commentant l’opération en direct grâce à la messagerie Skype, tout en enregistrant une séquence vidéo en continu de concert avec le Musée canadien de la nature à Ottawa, le ROOMS Museum à St. John’s (Terre-Neuve-et-Labrador) et l’Institut océanographique de Bedford à Dartmouth (Nouvelle-Écosse). Ce mode de communication unique en son genre a permis aux chercheurs à bord de collaborer avec des partenaires sur la terre ferme qui s’intéressaient de près à la mission mais n’avaient pas pu se rendre en mer. Un blogue de la mission (