Les changements dans l’environnement océanique de l’Arctique nord de l’Alaska ont atteint un point où un phénomène auparavant rare – la prolifération généralisée d’algues toxiques – pourrait devenir plus fréquent, menaçant potentiellement un large éventail d’espèces sauvages marines et les personnes qui dépendent des ressources marines locales pour nourriture. Telle est la conclusion d’une nouvelle étude sur les efflorescences algales nocives (HAB) des algues toxiques Alexandrium catenella en cours de publication dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
L’étude, dirigée par des scientifiques de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) en collaboration avec des collègues de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et d’autres chercheurs aux États-Unis, au Japon et en Chine, a examiné des échantillons de sédiments du fond marin et des eaux de surface. collectés en 2018 et 2019 dans la région s’étendant du nord de la mer de Béring aux mers de Chukchi et de Beaufort au nord de l’Alaska. Les échantillons de sédiments ont permis aux chercheurs de compter et de cartographier Alexandrie kystes – un stade de repos semblable à une graine qui reste en dormance dans le fond marin pendant une grande partie de l’année, ne germant ou n’éclos que lorsque les conditions s’y prêtent. Les cellules nouvellement germées nagent à la surface et se multiplient en utilisant l’énergie du soleil, produisant une « floraison » qui peut être dangereuse en raison de la famille de puissantes neurotoxines appelées saxitoxines que produisent les cellules en nage libre.
Bien que les algues microscopiques dans l’océan soient le plus souvent bénéfiques et servent de base au réseau trophique marin, certaines espèces produisent de puissantes neurotoxines qui peuvent affecter directement et indirectement les humains et la faune. Quand le Alexandrie les cellules sont consommées par les crustacés et certains poissons, ces toxines peuvent s’accumuler à des niveaux qui peuvent être dangereux pour les humains et la faune, entraînant le syndrome humain appelé empoisonnement paralytique des mollusques, avec des symptômes allant de picotements aux lèvres, à la détresse respiratoire, à la mort. Chez les poissons, les niveaux de toxines peuvent être les plus élevés dans les organes digestifs et excréteurs, tels que l’estomac, les reins, le foie, mais sont très faibles dans les muscles et les œufs. La toxine peut également causer la maladie et la mortalité de la faune marine comme les plus gros poissons, les mammifères marins et les oiseaux marins. Ceci est particulièrement préoccupant pour les membres des communautés côtières du nord et de l’ouest de l’Alaska qui dépendent de diverses ressources marines pour se nourrir.
« Nous sommes au courant des risques pour la santé des humains et de la faune marine associés à Alexandrie et ses toxines dans les eaux de l’Alaska pendant une longue période, y compris des événements occasionnels au nord du détroit de Béring, mais ces résultats montrent un potentiel accru de proliférations importantes et récurrentes de cette espèce en tant que nouveau danger pour l’Arctique de l’Alaska », a déclaré Don Anderson, scientifique principal de l’OMSI et Le directeur du National Office for Harmful Algal Blooms des États-Unis, qui a dirigé l’étude. « Le réchauffement rapide que nous constatons dans tout l’Arctique prépare le terrain pour des événements de prolifération dangereux dans les eaux de l’ouest et du nord de l’Alaska que nous pensions autrefois être trop froid pour une germination et une croissance importantes. »
Alexandrie font partie d’un groupe d’organismes unicellulaires trouvés dans les océans et les lacs du monde entier connus sous le nom de dinoflagellés, du nom de leurs flagelles – des appendices en forme de fouet que les cellules utilisent pour nager dans l’eau. Dans leur stade de kyste, Alexandrie les cellules s’installent sur le fond marin où elles peuvent rester inactives pendant des décennies, attendant que les températures de l’eau deviennent favorables pour qu’elles germent et prennent leur forme de nage libre.
« Alors que le climat s’est réchauffé, la réduction significative et continue de l’étendue et de la durée de la couverture de glace saisonnière le long des côtes de l’ouest et du nord de l’Alaska a entraîné des changements spectaculaires », a déclaré Bob Pickart, océanographe physique de l’OMSI et co-responsable du projet avec Anderson. « Ceux-ci incluent le réchauffement des températures dû au réchauffement local des eaux libres de glace, ainsi qu’un afflux accru d’eau plus chaude et plus douce du Pacifique s’écoulant vers le nord à travers la région du détroit de Béring dans la mer des Tchouktches. »
De plus, les conditions atmosphériques et moins de glace de mer saisonnière signifient que les organismes qui dépendent de la lumière du soleil pour se développer, y compris Alexandrie, sont capables de prospérer et de se multiplier. À la suite de cela et des changements connexes, écrivent les auteurs dans leur article, l’écosystème de l’océan Arctique est témoin d’un « changement de régime sans précédent ».
Parmi ces changements, il y a à la fois le moment et la faveur des conditions océaniques qui favorisent la germination des Alexandrie kystes sur le fond marin dans la région de la baie de Ledyard au nord-est de la mer des Tchouktches. Précédemment, Alexandrie était connu pour exister dans la mer des Tchouktches sous forme de kystes dormants ou de cellules de floraison supposées être transportées vers le nord à travers le détroit de Béring à partir de populations originaires du sud-est de l’Alaska, des îles Aléoutiennes ou de la côte est de la Russie. Les courants rapides s’écoulant vers le nord à travers l’étroit détroit de Béring ralentissent près de la baie Ledyard, permettant Alexandrie les kystes se déposent sur le fond marin. Au fil du temps, des lits exceptionnellement denses et grands de Alexandrie des kystes se sont formés. Auparavant, les températures de l’eau sur le fond marin étaient considérées comme trop froides pour permettre une germination importante pour inoculer les proliférations locales. Cependant, les auteurs démontrent que le réchauffement au cours des deux dernières décennies a augmenté les températures de l’eau au fond de la baie de Ledyard et des eaux avoisinantes de près de 2 °C, ce qui est suffisant pour presque doubler le flux de cellules germées du fond marin et accélère également le processus, faisant ainsi avancer l’initiation de la floraison de près de trois semaines et l’allongement de la fenêtre pour une croissance favorable et la formation de la prolifération dans les eaux de surface. La nage Alexandrie les cellules des eaux de surface peuvent croître et se multiplier. En conséquence, elles découvrent un potentiel accru de grandes proliférations de Alexandrie produire des niveaux dangereux de toxines PSP qui peuvent entrer dans le réseau trophique et menacer les personnes et la faune de l’écosystème arctique pendant les années les plus chaudes.
« Ce que nous voyons maintenant, ce sont des conditions très différentes de l’océan Arctique que n’importe qui de mémoire d’homme », a déclaré Anderson. « Nous avons appris du golfe du Maine dans l’océan Atlantique comment surveiller et gérer Alexandrie les événements de floraison et comment maintenir la pêche commerciale et récréative face aux HAB, mais la navigation dans ce nouveau problème de HAB de l’Arctique de l’Alaska nécessitera beaucoup de recherches ciblées et beaucoup plus d’attention à la sécurité alimentaire des résidents côtiers et des autochtones de l’Alaska et de la la santé de la faune arctique que ce que nous avons payé jusqu’à présent. »
« La menace est claire, mais nous ne savons pas encore dans quelle mesure ces toxines conduiront finalement à une exposition humaine accrue ou à des impacts sur la santé de la faune à tous les niveaux du réseau trophique », a déclaré Kathi Lefebvre, biologiste de recherche. au Northwest Fisheries Science Center de la NOAA qui, en partenariat avec Anderson, mène une étude parallèle en étroite collaboration avec les communautés de subsistance de l’Alaska sur les effets, les concentrations et les mouvements de ces toxines dans les réseaux trophiques. « Pour compliquer le défi, il s’agit d’un nouveau stress sur les écosystèmes marins du Nord qui subissent déjà des changements sans précédent, ajoutant encore une autre préoccupation pour la sécurité alimentaire des peuples côtiers pour lesquels l’océan est une source principale de nourriture et un élément central de leur identité « Les communautés côtières de l’Alaska sont maintenant conscientes de ce problème émergent et ont été des partenaires actifs dans le processus de recherche pour protéger leur vie de subsistance ainsi que pour faire progresser notre compréhension de l’évolution de l’Arctique et de ce que cela signifie pour l’avenir. »
Le soutien à la recherche a été fourni par le Bureau des programmes polaires et des sciences océaniques de la National Science Foundation des États-Unis, par le programme de recherche sur l’Arctique de la National Oceanic and Atmospheric Administration et par le programme ECOHAB des Centres nationaux pour les sciences côtières et océaniques, et par les National Institutes of Health à travers le Centre Woods Hole pour les océans et la santé humaine.
Points clés à retenir:
-Les changements dans l’environnement de l’océan Arctique du nord de l’Alaska ont atteint un point où les proliférations généralisées de l’algue toxique Alexandrium catenella pourraient devenir plus courantes, menaçant potentiellement un large éventail de la faune marine et les personnes qui dépendent des ressources marines locales pour se nourrir.
-Les cellules d’Alexandrium en nage libre produisent de la saxitoxine, une famille de neurotoxines responsables de l’intoxication paralysante par les mollusques chez la faune et chez les humains qui consomment les animaux affectés.
-Les recherches sur le terrain ont montré de vastes lits de kystes d’Alexandrium, un stade de vie dormant de l’algue ressemblant à des graines, dans les sédiments du fond marin au nord du détroit de Béring, dans la mer de Chukchi et dans l’ouest de la mer de Beaufort près de Pt. Brouette
-Les conditions favorisent également la germination de ces kystes et la croissance des cellules germées nageant librement dans les eaux de surface, augmentant les populations transportées dans l’Arctique à partir des eaux plus au sud.
Auteurs : Donald M. Anderson1, Évangéline Fachon1, Robert S. Pickart2, Peigen Lin2, Alexis D. Fischer11 Mindy L. Richlen1, Victoria Uva11, Michael Brosnahan1, Léa McRaven2, Frank Bahr2, Kathi Lefebvre3, Jacqueline M. Grebmeier4, Seth Danielson5, Yihua Lyu6, Youri Fukai7
.
