PROGRAMME SCIENTIFIQUE

Auteurs

Raick X., Di Iorio L., Lecchini D., Gervaise C., Hédouin L., Under The Pole Consortium, Pérez-Rosales G., Rouzé H., Bertucci F., Parmentier E.

Résumé

Contrairement aux récifs coralliens peu profonds, les écosystèmes coralliens mésophotiques restent largement inconnus car difficilement accessibles à l’Homme. La biodiversité associée aux coraux est tout autant concernée par ce manque de connaissances, et seules quelques rares informations sont disponibles sur les communautés de poissons à ces profondeurs.

Afin de combler ce manque, le présent travail a souhaité caractériser la diversité des communautés de poissons des récifs mésophotiques, et déterminer comment cette diversité varie en fonction de la profondeur et du type d’île dans six îles polynésiennes : trois atolls (Rangiroa, Raroia et Tikehau) et trois îles hautes (Bora Bora, Mangareva et Moorea). Pour cela, l’acoustique passive (étude des sons) a été utilisée.

Le travail de terrain a été réalisé par des plongeurs profonds d’UNDER THE POLE. Sur chaque île, trois profondeurs différentes (-20, -60 et -120 m) ont été échantillonnées simultanément sur la pente externe du récif. A chaque profondeur, un enregistreur acoustique sous-marin autonome a été déployé pendant 72 heures pour enregistrer les sons des poissons. De plus, pour chaque île et chaque profondeur, des photo-quadrats (soit 30 quadrats par profondeur) ont été réalisés pour caractériser la couverture benthique (ex : sable, corail scléractiniaire vivant, corail mort, gorgones, algues calcaires, etc).

Les résultats montrent que l’environnement sonore sous-marin de Polynésie française est riche, de la surface à la profondeur. Les communautés de poissons présentent une stratification déterminée par la profondeur, avec une diversité acoustique maximale à -20 mètres de profondeur. La diversité diminue ensuite jusqu’à -60 mètres, et est équivalente entre -60 et -120 mètres. La profondeur de -60 mètres apparait comme une zone de transition puisqu’on y retrouve certaines communautés acoustiques de poissons des -20 et -120 mètres. Cette zone est expliquée par une transition progressive d’un assemblage d’espèces coralliennes à un autre à cette profondeur. Indirectement, la diversité des sons émis par les poissons reflète donc les différentes couvertures benthiques. En plus des différences liées à la profondeur et à la couverture benthique associée, une partie de la variabilité acoustique est expliquée par le type d’île (îles hautes ou atolls).

Pour conclure, le suivi acoustique des assemblages de poissons permet de révéler des différences subtiles dans la couverture benthique. Cette étude ouvre des perspectives dans la surveillance des écosystèmes coralliens mésophotiques à l’aide de l’acoustique passive, qui se révèle être un outil prometteur pour suivre les changements temporels dans les profondeurs.

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Auteurs

Godefroid M., Dubois P., Under The Pole Consortium, Hédouin L.

Résumé

Les écosystèmes coralliens mésophotiques (30-150m de profondeur) sont des oasis de biodiversité. Les travaux antérieurs du programme DEEPHOPE ont révélé que la diversité des coraux constructeurs de récifs (c’est-à-dire les coraux scléractiniaires) est étonnamment plus élevée dans la zone mésophotique (40-60m) que dans les récifs de surface, et que ces coraux mésophotiques échappent au blanchiment corallien (voir nos publications par Pérez-Rosales, 2021 & 2022).

Les coraux constructeurs de récifs coexistent avec les antipathaires, communément appelés coraux noirs. Les antipathaires sont particulièrement abondants aux profondeurs mésophotiques, où ils peuvent former des agrégations denses appelées forêts animales marines. Ces habitats servent de zones de reproduction, de nurserie et d’alimentation qui abritent diverses communautés animales et créent des points chauds de biodiversité.

Comprendre la capacité des coraux mésophotiques à faire face à un stress thermique est essentiel pour prédire comment le changement climatique façonnera l’avenir des récifs, de la surface à la zone mésophotique.

La collaboration entre UNDER THE POLE, l’Université Libre de Bruxelles et le Centre National Français de la Recherche Scientifique (CNRS) a permis d’évaluer pour la première fois la sensibilité thermique des coraux de la zone mésophotique profonde, à 85 m de profondeur (45 m au plus profond dans les études précédentes). La sensibilité des coraux profonds au réchauffement climatique a été comparée à celle des coraux présents à 25 m de profondeur.

L’échantillonnage des coraux (coraux constructeurs de récifs : Pachyseris speciosa, coraux noirs : Stichopathes sp.) a été réalisé à Mo’orea (Polynésie française) à 25 m et 85 m de profondeur par les plongeurs d’UNDER THE POLE. Les coraux ont ensuite été installés dans des aquariums de 200 L pour être exposés à différentes températures (23°C à 32°C) pendant 10 jours. Les performances thermiques et les réponses métaboliques des coraux ont été déterminées pour évaluer leur capacité à faire face à un stress thermique.

Ce travail révèle que les coraux constructeurs de récifs de la zone mésophotique ont une plus grande capacité à faire face au stress thermique que leurs congénères à 25 m de profondeur. Cela est probablement dû au fait que les colonies mésophotiques sont exposées à des températures de l’eau de mer plus variables, créées par la remontée d’eaux froides profondes, riches en nutriments (appelées vagues internes). En effet, à Mo’orea, la variabilité de la température augmente avec la profondeur, oscillant de 4,6 °C à 90 m contre 2,9 °C à 20 m.

Notre étude montre également que les coraux noirs manquent de plasticité par rapport aux coraux constructeurs de récifs en réponse à un stress thermique. Elle confirme nos résultats précédents démontrant que les coraux noirs ont une faible capacité d’acclimatation thermique. Le réchauffement climatique pourrait avoir des conséquences importantes pour cette espèce fondatrice de l’écosystème (voir notre publication par Godefroid et al., 2022).

En conclusion, la plus grande performance thermique des coraux mésophotiques met en évidence le rôle de la zone mésophotique en tant qu’oasis de biodiversité, résistante à un stress thermique. Les écosystèmes mésophotiques sont probablement plus tolérants au réchauffement climatique que leurs homologues moins profonds et leur prise en considération sera un atout important à l’avenir pour la gestion et la conservation de la biodiversité.

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Auteurs

Pérez-Rosales G., Hernandez-Agreda A., Bongaerts P., Rouzé H., Pichon M.,  Carlot J., Torda G., Under The Pole Consortium,  Parravicini V, Hédouin L.

Résumé

Les écosystèmes coralliens mésophotiques sont des havres de biodiversité qui pourraient jouer un rôle de refuge à court terme face au réchauffement climatique, ainsi que de source de larves pour les récifs de surface. Cependant, ces écosystèmes sont négligés dans les efforts de gestion et de conservation en raison des défis logistiques et financiers à leur étude. Pour faire progresser les stratégies de conservation des récifs coralliens, il est crucial d’identifier les récifs mésophotiques à forte couverture coralienne et de comprendre les conditions environnementales qui favorisent le développement de ces ‘hotspots’ coralliens.

Dans ce but, UNDER THE POLE et les scientifiques de l’expédition DEEPHOPE ont exploré huit îles de Polynésie française sur un large gradient de profondeur (6 à 120 m). L’évaluation de 2880 photoquadrats a révélé que 30 % des sites mésophotiques étudiés (20 sites sur 64) présentaient une couverture corallienne supérieure aux prévisions des modèles (modèles bayésiens). La couverture corallienne la plus élevée aux profondeurs mésophotiques a été observée dans les îles Gambier, avec plus de 40 % de couverture corallienne à 90 m et 120 m contre les valeurs moyennes attendues – basées sur le modèle – de moins de 15 % à 90 m et de moins de 10 % à 120 m. Les facteurs environnementaux qui influencent le plus la probabilité d’une couverture corallienne élevée sont la lumière, le type de substrat (substrat dur) et la pente du récif (pente modérée à forte de 30 à 70°).

Cette étude révèle la présence inattendue et unique de récifs mésophotiques à forte couverture corallienne, soulignant l’importance de développer la recherche sur les profondeurs mésophotiques pour faire progresser les stratégies de conservation des récifs coralliens tropicaux.

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Auteurs

Pérez-Rosales G., Pichon M.,  Rouzé H., Villeger S., Torda G., Bongaerts P., Carlot J., Under The Pole Consortium, Parravicini V, Hédouin L.

Résumé

La zone mésophotique est cruciale pour la conservation des récifs coralliens.

Ce nouvel article révèle que la diversité des coraux est étonnamment plus élevée dans la zone mésophotique (entre 40 et 60m) que dans les récifs de surface. En effet, cette zone abrite des assemblages de coraux typiques de la surface et des profondeurs et pourrait donc agir comme un refuge pour la biodiversité.

Ce travail montre également que la diversité corallienne de surface est similaire d’une île à l’autre, alors que la diversité des récifs mésophotiques diffère d’un site à l’autre. Ces résultats remettent en question notre perception des écosystèmes coralliens et de leur conservation.

De nouvelles perspectives émergent de ce travail : une conservation efficace des récifs coralliens nécessite la prise en compte de la zone mésophotique et la mise en place de mesures spécifiques à chaque site pour maintenir la diversité. Ceci est particulièrement pertinent à la lumière des pressions humaines toujours croissantes et des effets du changement climatique, qui semblent atténués par la profondeur.

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Auteurs

Godefroid M., Hédouin L., Mercière A., Under The Pole Consortium, Dubois P.

Résumé

Comprendre les différentes composantes des récifs coralliens est essentiel pour prévoir les effets du réchauffement climatique sur ces écosystèmes. Les antipathaires, mieux connus sous le nom de coraux noirs, font partie des écosystèmes coralliens mésophotiques. Ils sont présents dans presque tous les océans du monde et leur abondance est en général maximale dans la zone mésophotique. Les antipathaires peuvent jouer un rôle clé dans l’écosystème en formant des forêts de corail noir qui servent de zones de ponte, de nurserie et d’alimentation pour diverses communautés animales, créant des havres de biodiversité.

La collaboration entre UNDER THE POLE, l’Université Libre de Bruxelles et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) a permis de combler le manque de connaissances sur la sensibilité du corail noir au réchauffement climatique. En travaillant sur l’antipathaire mésophotique Stichopathes sp. de Mo’orea (Polynésie française), cette collaboration fournit la première évaluation de la vulnérabilité du corail noir au stress thermique.

L’échantillonnage a été réalisé entre 70 et 90 m de profondeur par les plongeurs d’UNDER THE POLE. Les coraux ont ensuite été installés dans des aquariums de 200 L avant d’être exposés en laboratoire à quatre traitements de température (26°C température témoin, 27,5°C, 29°C et 30,5°C) pendant 16 jours. Pour évaluer leur capacité physiologique à faire face au stress thermique, les réponses métaboliques, biochimiques et cellulaires des coraux ont été analysées.

La température optimale, permettant au corail noir Stichopathes sp. de réaliser l’ensemble de ses fonctions biologiques de manière appropriée, a été déterminée autour de 28,3°C. Les premiers signes de stress ont été observés autour de 29°C, révélant une fenêtre de performance thermique étroite pour cette espèce.

Ces résultats suggèrent que les coraux noirs vivent proche de leur seuil thermique et ont une faible capacité d’acclimatation à l’augmentation de température. Une augmentation de 1°C pourrait déjà avoir des conséquences importantes pour cette espèce fondatrice de l’écosystème.

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Auteurs

Pérez-Rosales G., Rouzé H., Torda G., Bongaerts P., Pichon M., Under The Pole Consortium, Parravicini V., Hédouin L.

Résumé

La zone mésophotique offre une protection aux coraux face à l’augmentation de température.

Les changements climatiques et le réchauffement global qui en résulte, entraînent le blanchissement corallien et la disparition des coraux constructeurs de récifs dans le monde entier. Alors que les épisodes de blanchissement impactent significativement les coraux peu profonds, on ne connait pas son impact sur les communautés coralliennes mésophotiques.

Pendant la vague de chaleur qui a touché les récifs polynésiens en 2019, les scientifiques de l’expédition « DEEPHOPE » ont surveillé avec UNDER THE POLE les effets du blanchissement sur un large gradient de profondeur (6 à 90 m), une première mondiale. Cette étude pionnière révèle que le blanchissement des coraux diminue avec la profondeur, et que celui-ci disparaît au-delà de 60 mètres de profondeur.

La zone mésophotique (entre 30 – 150 m) s’élève ainsi comme un refuge potentiel à court terme et pourrait offrir un délai supplémentaire aux coraux face à l’accélération du réchauffement climatique.

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Auteurs

Rouzé H., Galand P.E., Medina M., Bongaerts P., Pichon M., Pérez-Rosales G., Torda G., Moya A., Under The Pole Consortium, Raina J.B., Hédouin L.

Résumé

Une nouvelle vision des récifs coralliens

Les récifs coralliens constituent l’un des écosystèmes les plus productifs et les plus diversifiés de la planète. Le corail dur, celui qui construit les récifs, dépend majoritairement d’une relation symbiotique avec des algues unicellulaires, les zooxanthelles, pour alimenter les besoins énergétiques de la calcification. Lors de la symbiose, le corail fournit des nutriments inorganiques aux algues, tandis que les algues partagent des composés organiques essentiels, tels que des sucres issus de la photosynthèse, au corail. Ainsi, la symbiose entre les coraux constructeurs de récifs (coraux scléractiniaires photosynthétiques) et les microalgues maintient la santé et la productivité des écosystèmes coralliens tropicaux.

Bien que l’écosystème corallien s’étende dans les profondeurs, la symbiose a principalement été étudiée dans les eaux peu profondes (<30 m) en raison des limitations techniques imposées par la plongée scientifique traditionnelle. Nous ne savons toujours pas comment les coraux profonds modulent leurs associations symbiotiques pour se développer dans des environnements qui reçoivent moins de 1% de la lumière de surface.

Pour mieux comprendre comment les coraux constructeurs de récifs peuvent survivre avec si peu de lumière, le programme DEEPHOPE a réuni l’expertise scientifique d’un consortium international et l’expertise d’exploration sous-marine d’UNDER THE POLE. Ce programme a permis pour la première fois d’étudier les coraux scléractiniaires photosynthétiques sur un large gradient de profondeur (6 à 172 m) et à une grande échelle géographique (5 archipels de Polynésie française) afin de repousser les limites de notre connaissance sur les coraux.

Cette étude a permis la découverte d’un corail dur associé à des zooxanthelles à 172 m de profondeur, le plus profond du monde recensé à ce jour. Les analyses des communautés symbiotiques montrent que le corail, identifié comme Leptoseris hawaiiensis, survit à une telle profondeur en hébergeant des Symbiodiniaceae dans ses tissus, principalement du genre Cladocopium, mais aussi une espèce d’algue endolithe du genre Ostreobium dans son squelette. Ces algues présentes dans le squelette du corail sont adaptées pour réaliser la photosynthèse dans la quasi-obscurité, en utilisant des longueurs d’onde plus courtes par rapport aux zooxanthelles, et ainsi optimiser la capture de la lumière. Morphologiquement, L. hawaiiensis est caractérisé par un squelette mince et plat, qui est optimal pour capter la lumière et limiter la calcification du squelette. L. hawaiiensis semble donc utiliser différentes stratégies pour s’acclimater et survivre malgré le manque drastique de lumière.

Ce travail inscrit un nouveau record de profondeur pour les coraux constructeurs de récifs à 172 m et offre une nouvelle vision des récifs coralliens. Ces écosystèmes ont été largement étudiés dans les eaux peu profondes, ce qui représente moins d’un cinquième de la profondeur totale des récifs coralliens tropicaux. La profondeur est une dimension qui ne peut plus être ignorée dans les études futures du fonctionnement des écosystèmes coralliens. Une meilleure compréhension du fonctionnement des ces écosystèmes est essentielle pour la mise en oeuvre de mesures de gestion et de préservation efficaces de ces écosystèmes menacés.

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