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Apr 19, 2024

Différences dans la chimie des carbonates

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 11589 (2023) Citer cet article 861 Accès aux détails de 12 Altmetric Metrics Avec des projections climatiques remettant en question la survie future des coraux durs et

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11589 (2023) Citer cet article

861 accès

12 Altmétrique

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Alors que les projections climatiques remettent en question la survie future des coraux durs et leur domination en tant que constructeurs de récifs tropicaux, il est essentiel de comprendre la capacité d’adaptation des coraux au changement climatique en cours. La médiation biologique de la chimie carbonatée du fluide calcifiant des coraux est un élément fondamental pour évaluer la réponse des coraux aux menaces mondiales. L’expédition Tara Pacific (2016-2018) a été l’occasion d’étudier les modèles de calcification des coraux existants dans tout l’océan Pacifique. Des carottes de colonies des genres massifs Porites et Diploastrea ont été collectées dans différents environnements pour évaluer les paramètres de calcification des coraux constructeurs de récifs à longue durée de vie. À l’échelle du bassin de l’océan Pacifique, nous montrons que les deux genres régulent systématiquement à la hausse le pH de leur fluide calcifiant et leur carbone inorganique dissous pour obtenir une précipitation squelettique efficace. Cependant, alors que les coraux Porites augmentent l'état de saturation en aragonite du fluide calcifiant (Ωcf) à des températures plus élevées pour améliorer leur capacité de calcification, les Diploastrea présentent un Ωcf homéostatique stable à travers le gradient de température du Pacifique. Ainsi, la mesure dans laquelle Diploastrea réagit au réchauffement et/ou à l’acidification des océans n’est pas claire, et mérite une attention particulière si cela est bénéfique ou préjudiciable à la survie future de ce genre de corail.

Le réchauffement et l’acidification des océans menacent la santé et la survie des récifs coralliens tropicaux1,2,3. Les projections basées sur de possibles scénarios climatiques futurs vont d’un déclin significatif à la disparition complète des récifs coralliens d’ici 2100 (Rapport spécial du GIEC, 2018 – « Réchauffement climatique de 1,5 °C ; Rapport spécial du GIEC, 2019 – Océan et cryosphère dans un climat en évolution » ). Depuis plus d'un siècle, l'augmentation des émissions de CO24 anthropique et d'autres gaz à effet de serre a entraîné une augmentation de la température des océans peu profonds de 0,3 à 0,6 °C et une baisse du pH d'environ 0,1 unité (c'est-à-dire l'acidification des océans, OA)5. Dans le même temps, la concentration en ions carbonate (CO32−) et l’état de saturation en aragonite (Ω) dans l’océan de surface ont diminué d’environ 16 %6,7. En fonction du scénario d'émission de CO2 spécifique8, les modèles prédisent une augmentation de la température de plusieurs degrés et une nouvelle baisse du pH de l'eau de mer (pHsw) de 0,14 à 0,43 d'ici 21006,9. Tout cela pourrait avoir de graves implications sur la formation d’aragonite dans les coraux durs, notamment une diminution du taux de calcification et de la densité squelettique9,10,11,12. Plusieurs études ont montré que les coraux scléractiniens (aragonites) ont une capacité d'adaptation pour maintenir la calcification dans des conditions environnementales défavorables13,14,15. Ils précipitent leur carbonate de calcium de manière biologiquement contrôlée au sein d'un espace semi-isolé, appelé liquide calcifiant extracellulaire (cf), situé entre le squelette et l'épithélium calicoblastique16. Les coraux ont développé des mécanismes biologiques pour concentrer activement le carbone inorganique dissous (DIC) dans le cf et éliminer les protons (c'est-à-dire augmenter le pHcf par rapport à l'eau de mer ambiante). Cela déplace l'équilibre DIC en faveur de [CO32−], permettant ainsi au corail d'atteindre des valeurs Ωcf plus élevées. En particulier, en régulant positivement leur chimie carbonatée, les coraux atteignent des niveaux d’état de saturation en aragonite 4 à 6 fois supérieurs à celui de l’eau de mer15,17,18, ce qui favorise la précipitation de CaCO3. De plus, de récentes études intra-colonies du genre Porites suggèrent que la chimie des carbonates varie selon les saisons, ces variations étant régulées par une combinaison de facteurs environnementaux (par exemple, la lumière, la température, les nutriments) et de processus métaboliques (par exemple, le carbone métabolique issu de la photosynthèse symbiotique). )19,20,21,22,23.

Nous avons étudié la chimie carbonatée du fluide calcifiant de deux genres de coraux massifs et à longue durée de vie (Porites et Diploastrea) afin d'identifier les différences et les similitudes entre les taxons dans des conditions climatiques et hydrologiques identiques. Ces genres de coraux, principaux constructeurs de récifs de l'océan Pacifique24, ont été ciblés en raison de leur large répartition latitudinale, de leur longévité (de l'ordre de plusieurs siècles) et de leur grand potentiel en tant qu'archives paléoocéanographiques. Alors que les Porites sont connus pour être parmi les coraux les plus résilients25,26,27, on en sait moins sur le genre Diploastrea en ce qui concerne sa tolérance au stress. Dans cette étude, nous avons comparé la régulation positive de la calcification et de la chimie des carbonates des coraux Diploastrea heliopora et Porites dans divers environnements. Pour cela, nous avons analysé la géochimie squelettique et les paramètres de croissance de 39 colonies de Porites (n = 33) et de Diploastrea (n = 6) collectées dans l'océan Pacifique tropical lors de l'expédition Tara Pacific (2016-2018). Les coraux collectés représentent une suite de carottes exposées à diverses conditions hydrologiques de température de l'eau de mer (SST : 22,4 à 29,8 °C), de salinité (SSS : 31,5 à 36,1) et de chimie carbonatée (échelle totale pHsw : 8,01 à 8,09) (Fig. 1, tableaux S1, S2). La composition chimique moyenne du fluide calcifiant (pHcf, [CO32−]cf, DICcf, Ωcf) a été dérivée d'analyses d'isotopes de bore appariés (δ11B) et de B/Ca d'échantillons de tête de carotte correspondant aux 6 dernières années de croissance (2010). –2016 ; Méthodes). Sur la base de ces données, nous avons évalué l'impact des propriétés de l'eau de mer ambiante (SST, salinité, chimie des carbonates) sur la composition en cf de ces genres récifaux à croissance lente à l'échelle du bassin du Pacifique.