Qu’est-ce que l’acidification de l’océan?

Qu'est-ce que l'acidification de l'océan?

L'acidification de l'océan est une menace mondiale qui peut avoir des répercussions sur les réseaux trophiques marins, la productivité des écosystèmes, les pêches commerciales et la sécurité alimentaire mondiale. Cette menace a incité la communauté scientifique internationale, dont Pêches et Océans Canada, à étudier les répercussions de cet important problème de gouvernance internationale.

Chaque année, environ le tiers du dioxyde de carbone (CO2) contenu dans les émissions de combustible fossile se dissout dans les eaux de surface de l'océan, formant ainsi de l'acide carbonique et augmentant l'acidité des océans. Au cours du prochain siècle, l'acidification s'intensifiera à proximité de la surface où se concentre une grande partie de la vie marine qui est exploitée par les humains.

La surface de l'océan devient de plus en plus acide à cause du CO2 atmosphérique, et l'acidité a augmenté d'environ 30 % depuis le début de la révolution industrielle. Les estimations des niveaux futurs de dioxyde de carbone, qui ont été établies en fonction de scénarios de « statu quo » en matière d'émissions de CO2, indiquent que les eaux de surface de l'océan pourraient être environ 150 % plus acides d'ici la fin du siècle, de sorte que le pH (une mesure d'acidité) de l'océan atteindrait un niveau encore jamais enregistré depuis plus de 20 millions d'années. Cette hausse soulèverait d'ailleurs de sérieuses préoccupations concernant la capacité des organismes marins à s'adapter. Ce scénario est fondé sur des renseignements fournis par la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis.

La surveillance de l'acidification de l'océan et l'évaluation de ses répercussions potentielles sont essentielles pour élaborer une approche écosystémique relative à la gestion des ressources marines qui risquent d'être touchées par cette menace mondiale.

Les eaux côtières froides du Canada peuvent être particulièrement touchées par l'acidification en raison de la présence naturelle d'eaux sous-saturées dans les eaux peu profondes (côte du Pacifique) ou du grand apport en eau douce (côte de l'Arctique). L'apport en eau douce provenant du ruissellement et de la fonte des glaces réduit la capacité de l'océan à composer avec les changements dans les niveaux de pH. De plus, les eaux de ruissellement peuvent contenir des matières organiques provenant du sol qui peuvent également accroître l'acidification.

Acidification et taux de saturation du carbonate de calcium

L'acidification due au carbonate gêne la capacité des organismes marins à produire des coquilles et des squelettes à partir du carbonate de calcium (CaCO3). Le degré de saturation de l'eau de mer par le CaCO3 est appelé « taux de saturation », qui est exprimé par la lettre grecque oméga, dont le symbole est « Ω ». L'eau saturée a un taux de saturation (Ω) égal ou supérieur à (≥) 1,0. L'eau dont le taux de saturation (Ω) est supérieur à (>) 1 est sursaturée et le minéral a tendance à se précipiter (se solidifier). L'eau dont le taux de saturation (Ω) est inférieur à (<) 1 est sous-saturée et le minéral tend à se dissoudre.

L'augmentation de l'acidification réduit le taux de saturation de la calcite et de l'aragonite, qui sont les deux formes les plus courantes du CaCO3. Lorsque la sous­saturation se produit, les organismes ne peuvent pas conserver ou produire des coquilles et des squelettes faits de CaCO3. Le taux de saturation du CaCO3 est principalement établi en fonction de la concentration d'ions carbonates (CO32-) et de la pression (c.-à-d. la profondeur), alors que la température et la salinité ont très peu d'influence sur son calcul. Il est également établi en fonction des processus océaniques, dont les apports de CO2 provenant de la décomposition de matière organique ou de l'accumulation de CO2 anthropique de l'atmosphère, le changement de température de la surface, le débit d'eau douce, la stratification et le brassage de la colonne d'eau.

Acidification des océans canadiens

Côte nord du Pacifique

Pendant l'été, l'eau acide se trouvant à des profondeurs de 100 à 200 mètres le long de la côte ouest du Canada remonte vers le plateau continental jusqu'à la couche superficielle de l'océan. Cette eau remontante est acide en raison d'une forte concentration de carbone inorganique dissous. Toutefois, cette eau ne devrait toucher le plateau continental que de façon intermittente, puisque l'apport de CO2 par le phytoplancton et le rejet de CO2 dans l'atmosphère éliminent le carbone inorganique dissous qui est excédentaire. Néanmoins, l'eau sous-saturée présente dans des eaux relativement peu profondes ainsi que les vents favorisant la remontée d'eau rendent le plateau de la Colombie-Britannique particulièrement vulnérable.

Au cours du dernier siècle, le point sous lequel les coquilles et les squelettes d'aragonite des crustacés, des coraux et de certains planctons se dissolvent – qui est appelé profondeur ou horizon de saturation par l'aragonite (Ωa) – a généralement diminué de 30 à 50 mètres. Dans le nord-est de l'océan Pacifique, l'horizon de saturation est naturellement peu profond, se retrouvant à seulement 100 mètres sous la surface. Les scientifiques prévoient que la profondeur de saturation sera moins élevée à mesure que les concentrations atmosphériques mondiales de CO2 augmenteront au cours du prochain siècle, de sorte que les organismes à proximité de la surface seront menacés par l'acidification de l'océan.

Mer de Beaufort

L'acidification de l'océan dans cette ZEGO a été observée dans le bassin Canada de la mer de Beaufort. Cependant, l'accroissement de la fonte des glaces et du ruissellement pendant l'été, en plus de la hausse des niveaux de CO2 atmosphérique, peuvent augmenter la fréquence et élargir la zone touchée par les eaux acides dans le plateau de la mer de Beaufort du Canada, une grande région estuarienne du sud-est de la mer de Beaufort.

Entre 1997 et 2008, le taux de saturation de l'aragonite dans l'eau de surface du bassin Canada a diminué de 0,4 unité en raison de la fonte des glaces de mer et de l'augmentation des niveaux de CO2 atmosphérique. Les études menées en 2008 ont révélé que l'aragonite était sous saturée dans la couche superficielle, et que les plus petites valeurs avaient été enregistrées près du centre du tourbillon de Beaufort (Ωa d'environ 0,8). Comme la température de l'eau influence les taux de saturation, le réchauffement des eaux de surface du bassin Canada a neutralisé certains des effets de la fonte des glaces et de l'augmentation des niveaux de CO2 atmosphérique. La calcite était encore légèrement sursaturée (Ωc se situant entre 1,1 et 2,0) dans les eaux de surface du bassin Canada en 2008.

Bien que les récentes mesures des taux de saturation du CaCO3 aient été prises au large de cette ZEGO, les scientifiques prévoient que l'acidification de l'océan aura des répercussions sur les eaux du plateau continental en raison de différents facteurs, comme la remontée de l'eau riche en éléments nutritifs qui provient du Pacifique (laquelle a un faible taux de saturation de l'aragonite) sur le rebord de la plate­forme continentale.

Plateau néo-écossais

Les données sur le plateau néo-écossais indiquent que le pH a diminué de 0,1 à 0,2 unité depuis les années 1930, ce qui montre que l'acidification de l'océan est en cours. On craint que l'écoulement de l'eau plus acide en provenance de l'Arctique ait des répercussions sur les eaux canadiennes en aval de l'Atlantique.

Golfe du Saint-Laurent

Le pH des eaux de surface de l'estuaire et du golfe du Saint-Laurent n'a pas changé de façon significative depuis 1934. À l'exception de la présence passagère des eaux acides dans les eaux peu profondes du sud du golfe du Saint-Laurent, les eaux acides se retrouvent généralement à plus de 100 mètres de profondeur dans cette ZEGO.

Par contre, le pH des eaux de fond (de 170 à 335 mètres) a diminué de 0,2 à 0,3 unité sur 73 ans, soit de 1934 à 2007, ce qui est semblable au changement de pH prévu en haute mer au cours du prochain siècle. Il importe de souligner que cette diminution du pH n'est pas attribuable à l'accumulation de CO2 anthropique provenant de l'atmosphère. Elle est plutôt due à l'augmentation des niveaux de CO2 en raison de la décomposition de matière organique dans les eaux profondes de l'estuaire, qui étaient isolées de l'atmosphère pendant ce temps. La calcite n'est maintenant que légèrement sursaturée dans l'estuaire, tandis que l'aragonite est grandement sous-saturée dans les eaux en dessous de 150 mètres.

Répercussions de l'acidification de l'océan

L'effet biologique le plus direct de l'acidification se fera sentir sur les « calcificateurs » marins, des organismes qui produisent des coquilles et des squelettes faits de CaCO33. Ces organismes comprennent le phytoplancton, le zooplancton et d'autres invertébrés comme les mollusques, les crustacés, les gastéropodes, les oursins et d'autres échinodermes, ainsi que les coraux. Plusieurs de ces groupes comprennent des espèces d'importance commerciale (p. ex. les mollusques bivalves, les huîtres, les palourdes).

Lorsqu'il y a trop de CO2 dans l'eau de mer, le taux de saturation du CaCO33 est faible (voir l'encadré sur le taux de saturation) et les organismes doivent dépenser plus d'énergie pour produire des squelettes et des coquilles.

Les études ont révélé qu'un milieu océanique plus acide peut non seulement entraîner une diminution de la calcification, ou le ramollissement des coquilles, mais aussi une réduction des taux de croissance et une hausse de la mortalité chez certaines espèces marines. La réduction du taux de croissance des calcificateurs marins comme le homard, le quahog nordique et le pétoncle entraîne une diminution de l'abondance de la chair de mollusques destinée à la consommation et à la vente. On prévoit également que l'acidification aura diverses répercussions sur la reproduction et la croissance des organismes marins.

Les différences de réponses des organismes à l'égard du pH réduit peuvent avoir des répercussions considérables sur la biodiversité, la structure des communautés marines, et les biens et services des écosystèmes. Ces biens et ces services constituent la valeur et les avantages que tous les organismes vivants tirent des écosystèmes sains. La hausse de l'acidité peut aussi changer la composition chimique des eaux marines d'autres façons, touchant potentiellement la disponibilité des nutriments et la toxicité de certains polluants.

Il a déjà été démontré que l'acidification a des effets négatifs sur les principales espèces marines de l'Arctique, comme le mollusque pélagique Limacina helicina. La sous-saturation de l'aragonite dans le golfe du Saint-Laurent suggère que l'acidification a peut-être déjà des répercussions sur le biote présent dans cet écosystème, particulièrement dans les eaux profondes. De plus, des expériences en laboratoire et sur le microcosme menées à travers le monde démontrent que des espèces comme le crabe et la crevette peuvent afficher des taux réduits de calcification nette et même de dissolution dans certaines conditions telles que celles observées dans les eaux hypoxiques du Saint-Laurent.

Si les niveaux de CO2 atmosphérique doublaient par rapport aux niveaux préindustriels enregistrés au milieu du 21e siècle, le taux de saturation du CaCO33 diminuerait de 30 %, ce qui aurait une incidence sur le plancton et avantagerait les espèces non calcifiantes. De plus, la réorganisation de la partie inférieure de la chaîne alimentaire aurait des répercussions sur le reste du réseau trophique.

Traiter l'acidification de l'océan

Il est nécessaire d'effectuer d'autres recherches concernant l'acidification de l'océan afin de déterminer ses répercussions et ses facteurs, qui diffèrent selon l'endroit, dans le but d'élaborer un plan d'intervention cohérent à l'égard de ce problème. D'autres études traitent de la chronologie des cas d'acidification saisonniers et des répercussions que pourrait avoir un milieu océanique plus acide sur différents organismes. Plusieurs programmes de recherche internationaux sont en cours afin d'examiner les répercussions que pourrait avoir l'acidification de l'océan sur le ptéropode, l'organisme le plus vulnérable du golfe d'Alaska en raison de sa coquille qui est faite d'aragonite, qui est une forme de carbonate de calcium qui se dissout plus rapidement. Le plancton, qui est à la base de la chaîne alimentaire et qui est contrôlé par le climat, doit faire l'objet d'un suivi rigoureux puisqu'il agit à titre d'indicateur des répercussions du changement climatique.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter l'article suivant : Acidification de l'océan

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