La lutte pour préserver les forêts sous-marines d'Australie

Catalina A Musrri de l'Université de Sydney et Georgina Wood de l'Université de Flinders discutent de l'importance des forêts sous-marines d'algues et de la manière de les préserver.

Le grand récif sud d'Australie n'est pas constitué de coraux mais d'algues. Les forêts d'algues de ces récifs rocheux s'étendent sur plus de 8 000 km autour du sud de l'Australie.

Au milieu des frondes ondulantes vivent des dragons de mer, des langoustes, des seiches géantes et des diables bleus du sud. Le récif abrite plus de 1 500 espèces d’algues et contribue chaque année à des milliards de dollars à l’économie.

Mais ces remarquables forêts d’eau froide sont confrontées à une menace croissante. L’océan se réchauffe de plus en plus, poussant les espèces d’algues hors de leur zone de survie. Une grande partie de ces dégâts est causée par des vagues de chaleur marines soudaines, où les températures atteignent des sommets et restent élevées pendant un certain temps. Les vagues de chaleur ont entraîné le déclin des forêts d’algues à travers le pays.

Pour protéger ces forêts sous-marines, nous devons préserver leur diversité génétique. Nous avons mené la première tentative de cryoconservation (congélation et stockage du matériel reproductif à des températures ultra-basses) d'une algue australienne clé, l'écrevisse, et avons trouvé que l'idée était prometteuse, même si les techniques doivent être perfectionnées.

Pourquoi les algues sont-elles importantes ?

La plupart d’entre nous rencontrent les algues sous la forme d’une masse légèrement puante repérée en marchant le long d’une plage. Mais sous l’eau, ces grandes algues (et non des plantes) forment de magnifiques forêts se balançant au gré du courant – certaines atteignant 30 mètres de hauteur.

Les forêts d’algues comptent parmi les écosystèmes les plus productifs de la planète. Comme les forêts terrestres, elles fournissent un habitat, un abri et de la nourriture à de nombreuses créatures. Ils soutiennent des pêcheries précieuses telles que le homard et l’ormeau.

Lorsque les populations locales disparaissent, elles emportent avec elles quelque chose d’important : la diversité génétique. Les espèces présentant une grande diversité génétique peuvent mieux s’adapter au changement. Certaines populations toléreront par exemple mieux la chaleur. Mais si ces populations disparaissent, leurs gènes uniques les accompagneront.

En 2011, une vague de chaleur marine extrême dans l’ouest de l’Australie a entraîné la perte d’environ 30 à 65 % de la diversité génétique de deux espèces d’algues communes. Ces pertes pourraient signifier de moins bons résultats en réponse à des menaces qui s’intensifient.

Considérez l'écrevisse

Écrevisse brun doré (Phyllospora comosa) formait autrefois de vastes forêts sous-marines le long de la côte de Sydney. Beaucoup d’entre eux ont disparu dans les années 1980, probablement à cause de la pollution des eaux usées. Mais l’écrevisse n’est pas revenue, même après la baisse des niveaux de pollution.

Au cours des 14 dernières années, des scientifiques et des plongeurs ont replanté cette espèce autour de Sydney dans le cadre de l'opération Crayweed. Leur travail a conduit au retour de populations autonomes, notamment la première forêt d'algues nommée d'Australie – la forêt de Yanggaa à Coogee Beach.

Mais la restauration pourrait ne pas suffire dans un océan qui se réchauffe rapidement. Nos recherches montrent que des populations distinctes d’écrevisses abritent une diversité génétique unique – et que certains individus semblent mieux équipés pour tolérer la chaleur. Il peut être judicieux de planter des germes (bébés algues) de ces individus dans des populations vulnérables pour augmenter leurs chances de survie.

Des banques de semences, des biobanques et de la cryoconservation

Depuis des décennies, la diversité génétique de milliers d’espèces végétales terrestres est préservée grâce à des banques de semences. Les graines stockées dorment mais restent vivantes. S’ils sont plantés dans de bonnes conditions, ils pousseront.

Certaines espèces de varech peuvent également être conservées vivantes dans des biobanques – non pas sous forme de graines, mais sous une forme microscopique (gamétophytes) pouvant être maintenues en vie en laboratoire pendant des années. Les collections actuelles de varech soutiennent des programmes de recherche, d’aquaculture et de restauration dans le monde entier, y compris en Australie.

Ces banques sont importantes. Mais ils ne suffiront pas. La majorité des espèces d'algues dominant le Grand Récif Sud sont connues sous le nom de fucoïdes. Contrairement aux vrais varechs, les fucoïdes n'ont pas ce stade de vie microscopique ; ils libèrent des spermatozoïdes et des ovules directement dans l'eau de mer qui fertilisent et forment des germes. Cela rend des espèces telles que l'écrevisse, le varech (Durvillaea pomme de terre), Cystopphore sp et Scytothalia dorycarpa plus difficile à conserver.

Il est possible de mettre en banque des espèces qui dépendent de la reproduction sexuée, comme les humains, les vaches, les coraux et les fucoïdes. Les méthodes de procréation assistée telles que la FIV reposent sur la cryoconservation : stocker le matériel reproductif, les tissus ou les premiers stades de la vie à des températures ultra basses (environ –196°C) afin qu'ils restent viables pour une utilisation future.

Nos recherches récentes ont testé si le sperme et les germes d'écrevisses congelés étaient viables après avoir été décongelés. Nous avons constaté que les spermatozoïdes fonctionnaient bien, mais pas les germes (pour l’instant). Notre objectif ultime est de développer des méthodes éprouvées capables de fonctionner sur un plus large éventail d’espèces d’algues australiennes.

Préserver la diversité génétique des espèces d’algues permettrait de puiser dans ces gènes pour les faire revivre. Cela permet de gagner un temps précieux et de laisser la porte ouverte à de nouvelles méthodes telles que le flux génétique assisté, dans lequel des individus issus de populations mieux adaptées sont utilisés pour aider les plus vulnérables à faire face à des conditions plus chaudes.

L’heure des biobanques d’algues ?

L'Australie possède déjà une impressionnante collection de cultures d'algues et est un leader mondial dans le domaine de la cryobanque de coraux.

Néanmoins, il faudra un réel travail pour développer des méthodes de préservation des espèces d’algues forestières qui dépendent de la reproduction sexuée. Nous devons savoir quelles populations contiennent une diversité génétique unique ou menacée, comprendre lesquelles sont les plus vulnérables au changement climatique et améliorer les techniques de congélation et de récupération.

Le choix des espèces et des populations doit être effectué en collaboration avec les gardiens autochtones, les gouvernements, les organisations de conservation et les communautés locales.

Les cryobanques ne résolvent pas le changement climatique et ne remplacent pas la nécessité de protéger l’habitat. C'est une police d'assurance pour la biodiversité. Beaucoup de choses ont déjà été perdues. La préservation de la diversité génétique restante de nos forêts d’algues pourrait bien être essentielle à la survie du Grand Récif du Sud.

Par Catalina A Musrri et Georgina Wood

Catalina A Musrri de l'Université de Sydney a récemment terminé son doctorat en restauration des forêts d'algues dans le contexte du changement climatique. Elle s'intéresse aux impacts du changement climatique et d'autres activités anthropiques, telles que la pollution et la surpêche, sur les habitats côtiers.

Georgina Wood est une boursière en début de carrière du Australian Research Council à l'Université de Flinders et une chercheuse adjointe à l'Université d'Australie occidentale dont les recherches portent sur la réparation de la nature dans un climat changeant, en particulier les écosystèmes forestiers de varech tempérés..