Les catastrophes naturelles peuvent dévaster une région, tuant brutalement les espèces qui forment la structure d’un écosystème. Mais comment cela se passe peut influencer la récupération. Alors que les incendies brûlent le paysage jusqu’au sol, une vague de chaleur laisse dans son sillage une armée de douves en bois. Les ondes de tempête et le blanchissement des coraux font quelque chose de similaire sous l’eau.
Les scientifiques de l’UC Santa Barbara ont étudié comment ces deux types de perturbations pourraient affecter les récifs coralliens. Ils ont découvert que le corail avait plus de mal à se remettre du blanchissement que des tempêtes, même lorsque la mortalité était similaire entre les deux événements. Les squelettes laissés après le blanchiment semblent offrir une protection aux algues, qui se détachent ensuite du corail à croissance lente. L’étude, dirigée par le doctorant Kai Kopecky, paraît dans la revue Écologie.
La plupart des coraux des eaux peu profondes hébergent des algues symbiotiques qui fournissent aux animaux de la nourriture en échange d’un foyer sûr et de nutriments. Mais des conditions extrêmes peuvent désaligner cet arrangement, obligeant le corail à expulser ses partenaires dans un processus connu sous le nom de blanchissement, qui est souvent mortel.
Des chercheurs de l’UC Santa Barbara ont étudié les coraux et leurs écosystèmes récifaux autour de l’île de Moorea, en Polynésie française, depuis la fin des années 1980. La deuxième visite de Kopecky sur l’île a coïncidé avec un événement majeur de blanchiment. « Voir beaucoup de squelettes de coraux d’un blanc éclatant est très choquant », a-t-il déclaré, mais il s’est réconforté du fait que les récifs de l’île se sont révélés remarquablement résistants dans le passé.
Malheureusement, un modèle différent a commencé à émerger cette fois. Les algues, un concurrent majeur du corail pour l’espace sur le récif, ont commencé à coloniser les squelettes blanchis. Kopecky s’est demandé si la présence des squelettes plaçait le récif sur une voie vers un état plus dominé par les algues.
Des travaux antérieurs à Moorea ont montré que les récifs tropicaux peuvent abriter des communautés dominées par les coraux ou les algues. Ces états distincts résistent aux petites perturbations, mais un choc important peut faire basculer l’écosystème de l’un à l’autre dans un processus appelé hystérésis. Une fois que cela se produit, le récif ne reviendra pas à son état précédent, même si les conditions le font. Le système a trouvé un nouvel équilibre.
Kopecky a développé un modèle mathématique pour comparer la dynamique des récifs après un événement de blanchissement – qui laisse les squelettes en place – et après une tempête – qui décape le récif à nu. Il a utilisé un système de cinq équations différentielles pour capturer la transition entre l’espace vide, le corail ramifié vivant et mort et la couverture d’algues sur le récif.
Les résultats étaient révélateurs. « Le simple fait que ces squelettes soient laissés sur le récif entraîne ces schémas de récupération fondamentalement différents », a déclaré Kopecky.
Les squelettes de corail semblent protéger les jeunes algues des herbivores qui, autrement, les garderaient sous contrôle. Les animaux ne peuvent pas pénétrer dans toutes les crevasses, de sorte que les algues prennent pied pour se propager.
Cette protection ne semble pas apporter les mêmes avantages aux jeunes coraux. Les auteurs soupçonnent que les coraux ne subissent pas autant de pression des prédateurs que les algues. De plus, les algues peuvent rapidement dépasser le corail lorsqu’on leur en donne l’occasion. « Le corail dépose littéralement de la roche, tandis que les algues ne sont pour la plupart que des matériaux à croissance rapide, mous et feuillus », a déclaré l’auteure principale Holly Moeller, professeure adjointe d’écologie, d’évolution et de biologie marine.
L’accumulation de récifs est un processus lent, la mort des coraux étant généralement compensée par le recrutement. La nouvelle croissance incorpore des squelettes morts dans la structure plus large du récif. Mais le blanchissement tue beaucoup de coraux d’un coup – en particulier les plus vieux et les plus jeunes – et les squelettes finissent par devenir cassants à cause de l’érosion. Ce n’est pas une base solide sur laquelle les jeunes coraux peuvent bâtir leur vie.
Si les squelettes morts entravent la récupération des coraux, pourquoi ne pas simplement les retirer ?
Cette approche est de plus en plus soutenue dans d’autres écosystèmes. « Pensez aux feux dirigés ou à l’éclaircissage des arbres morts dans les forêts afin que le système soit plus résistant aux perturbations futures », a déclaré Kopecky.
Cependant, les squelettes de corail offrent de nombreux avantages. Ils forment un habitat pour divers types d’animaux et certaines preuves suggèrent que la complexité structurelle d’un récif est en corrélation avec une récupération plus rapide des coraux.
« L’effet dépend vraiment de la nature de cette structure », a déclaré Kopecky. La densité, la résistance et la disposition spatiale des matériaux influencent tous la dynamique des récifs. « Ces aspects doivent être pris en considération avant de sortir et de commencer à marteler le récif. »
L’équipe a une série d’expériences en cours à Moorea, dont une explorant comment le récif récupère lorsque les squelettes de coraux morts sont retirés. Plusieurs autres testent les hypothèses utilisées par Kopecky pour créer son modèle. Par exemple, dans quelle mesure le corail mort réduit-il réellement l’herbivorie ? Et comment les squelettes affectent-ils la croissance des coraux vivants ?
« L’étude de Kai est un exemple classique de la valeur des modèles mathématiques en écologie », a déclaré Moeller. Le corail peut vivre des centaines d’années et la récupération des récifs peut prendre des décennies. « Ce n’est tout simplement pas une expérience que vous pouvez faire de manière réaliste.
« Mais si vous avez un modèle », a-t-elle poursuivi, « et que vous faites confiance à la façon dont vous configurez ce modèle parce que vous avez fait d’autres expériences, alors vous pouvez faire ces projections des décennies dans le futur. »