Le quatrième blanchissement massif des coraux au monde est en cours, mais les récifs pourraient avoir de meilleures chances de se rétablir.

Les récifs coralliens du monde sont comme des villes sous-marines, regorgeant de toutes sortes de poissons et d’animaux marins.Les récifs coralliens couvrent moins de 1 % de l'océan, mais ils abritent environ 25 % de toutes les espèces marines, y compris de nombreuses espèces de poissons importantes.La valeur économique des services rendus par ces écosystèmes complexes est estimée à plus de 3,4 milliards de dollars par an rien qu'aux États-Unis.

Aujourd’hui, la hausse des températures des océans menace la survie de nombreux récifs.Lorsque les eaux océaniques deviennent trop chaudes pendant trop longtemps, les coraux expulsent les algues symbiotiques colorées, appelées zooxanthelles, qui vivent dans leurs tissus – un processus appelé blanchiment des coraux.Ces algues fournissent de la nourriture aux coraux, de sorte que les coraux blanchis sont vulnérables à la famine et aux maladies et peuvent mourir si l'eau ne refroidit pas assez rapidement.

Avec la chaleur océanique mondiale à des niveaux records, les scientifiques ont confirmé que un événement mondial de blanchissement des coraux est en cours.Depuis début 2023, les coraux sont en train de mourir dans les océans Indien, Pacifique et Atlantique, au nord et au sud de l'équateur.

L’épisode de blanchissement actuel dans la région des Caraïbes est plus long et plus grave que n’importe quel épisode de blanchissement enregistré depuis le premier épisode mondial en 1998.J'étudie dynamique climatique et océanique à grande échelle et j'analyse comment les connexions biologiques entre les récifs coralliens – s'étendant parfois sur de grandes distances – peuvent aider les récifs à se remettre du stress thermique.

Relations avec les récifs

Compte tenu de la rapidité avec laquelle les températures des océans se réchauffent, les scientifiques travaillent à développer des stratégies de réponse.Ceux-ci incluent rendre les coraux plus tolérants à la chaleur;restaurer les zones endommagées avec des coraux sains ; déménagement des pépinières de coraux vers des zones plus fraîches ; élevage de « super coraux »» qui résistent mieux à ces stress ;et améliorer signaux chimiques naturels et signaux sonores pour attirer les larves de coraux et de poissons vers les récifs endommagés.

De nombreuses espèces de poissons trouvées sur les récifs coralliens jouent un rôle précieux dans le maintien de la santé de ces communautés.Par exemple, les algues rivalisent avec les coraux pour l’espace et la lumière, et envahissent souvent les récifs après des épisodes de blanchissement.

Les coraux restent en meilleure santé et récupèrent plus rapidement s'ils sont entourés de poissons qui mangent différents types d'algues, comme poissons perroquets, poissons chirurgiens et poissons lapins.Compte tenu de leur rôle, ces espèces sont souvent appelées collectivement brouteurs.

Concombres de mer – habitants coriaces des fonds marins, apparenté de loin aux étoiles de mer et aux oursins – sont également d’importants partenaires des récifs.Ils se nourrissent de bactéries et d’autres matières organiques présentes dans les sédiments océaniques, nettoyant ainsi la zone autour des récifs.

Mon collègue de Georgia Tech Marc Hay a récemment publié une étude montrant que le retrait des holothuries des communautés récifales entraînait une augmentation des déchets organiques et une multiplication par 15 de la mortalité des coraux.Protéger les holothuries, qui sont surexploitée comme source de nourriture, pourrait contribuer à maintenir les récifs coralliens en bonne santé.

Le rôle de la connectivité océanique

Les récifs coralliens ne sont pas des avant-postes isolés.Lorsque les poissons et les coraux se reproduisent, ils libèrent des millions de larves qui dérivent au gré des courants et sont échangées à travers les récifs. processus de mélange et de transport.Ces échanges constituent la connectivité des récifs coralliens.

Certains récifs fournissent des larves à de nombreux autres.D'autres récifs sont plus isolés, les scientifiques devront donc peut-être introduire artificiellement des larves pour aider les récifs à se remettre du blanchissement et d'autres menaces.

La recherche montre que les récifs bien connectés récupérer plus rapidement des stress comme le blanchiment.Recevoir des réserves abondantes de larves de coraux et de poissons, transportées de loin par les courants océaniques, contribue à restaurer les zones blanchies et à maintenir des communautés récifales diversifiées.Préserver cette connectivité est essentiel pour la conservation des récifs.

Mais mesurer la connectivité prend du temps et coûte cher.Les chercheurs collectent des échantillons de coraux sur des récifs pouvant être connectés et analysent l’ADN des coraux pour reconstituer leur histoire génétique.Cela donne une idée de l’interdépendance des différentes populations.

Nous utilisons également des modèles informatiques pour simuler les courants océaniques transportant des larves virtuelles depuis leurs points de libération jusqu'aux lieux où ils s'installent.Mais les courants ne sont pas figés comme les autoroutes :Leur force et leur direction changent avec le temps, selon la saison et l'année.L’étude de la connectivité des récifs nécessite la réalisation de simulations de modèles pluriannuels couvrant de petites zones de manière très détaillée, ce qui implique de nombreux calculs.

Aperçus de l'apprentissage automatique

Maintenant, apprentissage automatique offre une nouvelle façon d’analyser les connexions des récifs.Ce sous-domaine de l'intelligence artificielle permet aux ordinateurs d'apprendre des tâches ou des associations sans y être explicitement dirigés.Au lieu de cela, ils utilisent des algorithmes pour accomplir diverses tâches.

Mon groupe de recherche a développé un outil qui prend des informations sur les courants océaniques, dérivées de données satellitaires ;génère un réseau d'écorégions, ou de zones où les écosystèmes sont généralement similaires ;et calcule leur connectivité sur les 30 à 40 dernières années.Nous identifions ensuite les récifs les mieux connectés en utilisant Centralité du PageRank – l'algorithme que Google a développé pour mesurer la popularité des pages Web.

Une fois que nous avons défini un réseau d’écorégions, il est possible de déterminer dans quelle mesure les récifs connus sont « populaires », c’est-à-dire connectés.Et nous pouvons vérifier que nos algorithmes fonctionnent bien en voyant si les communautés récifales « populaires » contiennent des populations de coraux plus diversifiées et plus saines.

Nous avons constaté que dans Le Triangle de Corail d’Asie du Sud-Est – le plus grand point chaud de biodiversité sur Terre – des changements périodiques entre les Modèles climatiques El Niño et La Niña promouvoir la biodiversité, et c’est probablement ce qu’ils ont fait depuis 5 à 7 millions d'années.La connectivité lors des événements El Niño est très différente de celle lors des événements La Niña, car les courants océaniques sont différents.Cette dynamique aide les récifs en garantissant qu'ils reçoivent des larves de nombreux endroits différents au cours des différentes années.

Comprendre quelles caractéristiques des coraux et de l'environnement contribuent à rendre les récifs résilients, et associer ces informations aux réseaux de connectivité ouvre de nouvelles voies pour aider les coraux à survivre un peu plus longtemps.Ensemble, ces approches indiquent comment et où prioriser les efforts de surveillance et de restauration.

À long terme, les seuls moyens d'arrêter la disparition des coraux et de protéger les habitats récifaux qui abritent tant de vie marine sont limiter la pollution de l'eau et freiner le changement climatique.Mais des actions plus localisées qui rendent les récifs plus sains peuvent leur faire gagner du temps et peut-être les rendre plus résilients au réchauffement des océans.