L’oxygène, l’élément qui soutient presque toute la vie multicellulaire sur Terre, est en train de disparaître des écosystèmes aquatiques du monde. Dans une nouvelle revue, des scientifiques avertissent que cette crise, qui s’aggrave rapidement et qui est entraînée par l’homme, menace de bouleverser la biosphère.
Le papier, publié le 30 juin dans la revue Limnology and Oceanography, soutient que l’appauvrissement en oxygène des milieux aquatiques devrait être intégré au cadre des Limites planétaires. Introduit pour la première fois par un groupe de 28 scientifiques de renommée internationale en 2009, ce cadre identifie neuf façons par lesquelles l’humanité pousse des processus cruciaux qui maintiennent la stabilité et la résilience de la Terre au-delà de leurs limites. Il s’agit du changement climatique, de l’acidification des océans, de la perte de biodiversité, du chargement par les aérosols atmosphériques, de l’appauvrissement en ozone stratosphérique, des variations des eaux douces, du changement d’utilisation des terres, de la pollution chimique et des flux biogéochimiques.
« La santé et la stabilité de notre planète dépendent de la santé et de la stabilité des écosystèmes aquatiques, qui ont besoin d’oxygène pour fonctionner normalement », a déclaré l’auteure principale Erica Ferrer, chercheuse postdoctorale au Centre national d’analyse et de synthèse écologique de l’Université de Californie à Santa Barbara, dans un communiqué. « Cette étude vise à accroitre la visibilité de l’appauvrissement en oxygène des milieux aquatiques comme menace mondiale et à démontrer qu’il n’opère pas isolément. »
Comment l’humanité prélève l’oxygène des eaux terrestres
L’oxygène est un composant central de l’eau, représenté par le “O” dans H2O. Mais l’oxygène lié aux molécules d’eau n’est pas disponible pour que les organismes puissent l’utiliser dans la respiration. Ceux-ci dépendent plutôt de l’oxygène dissous, c’est-à-dire le gaz oxygène (O2) dissous dans l’eau.
À mesure que les émissions de carbone font monter la température moyenne de la planète, les océans, les lacs, les rivières et d’autres écosystèmes aquatiques se réchauffent. L’eau chaude contient moins d’oxygène dissous que l’eau froide, car plus la température est élevée, moins l’oxygène est soluble. Par ailleurs, les couches supérieures chauffées empêchent le mélange de l’oxygène dans les eaux plus profondes.
Puis il y a la pollution par les nutriments. L’agriculture, les rejets d’eaux usées, les ruissellements pluviaux et d’autres procédés industriels déversent trop de nitrogène et de phosphore dans les eaux terrestres, alimentant d’immenses proliférations d’algues qui finissent par se décomposer et consomment de l’oxygène. Le réchauffement et l’excès de nutriments stimulent aussi la consommation d’oxygène par les micro-organismes, entraînant des réductions supplémentaires.
À l’échelle mondiale, l’océan a perdu environ 2% de son oxygène dissous depuis les années 1950, et les scientifiques prévoient une perte supplémentaire comprise entre 1% et 7% d’ici la fin du siècle, selon Copernicus, l’initiative européenne d’observation terrestre et de surveillance environnementale. Bien que cela puisse paraître peu, il ne faut pas grand-chose pour priver les organismes de l’oxygène dont ils ont besoin et bouleverser des écosystèmes aquatiques équilibrés avec délicatesse.
Le cas d’un dixième seuil planétaire
Le cadre des Limites planétaires vise à aider l’humanité à comprendre et à opérer dans des limites sûres pour la pression humaine sur neuf processus terrestres critiques. Nous en avons déjà franchi sept, à savoir le changement climatique, l’intégrité de la biosphère, le changement des systèmes terrestres, l’utilisation des eaux douces, les flux biogéochimiques, la pollution et l’acidification des océans.
Dans cette revue, Ferrer et ses collègues synthétisent des « interactions et rétroactions importantes, et dans certains cas mal comprises », entre l’appauvrissement en oxygène et les neuf limites planétaires établies. Ils concluent que l’appauvrissement en oxygène « interagit avec et module largement d’autres processus limites, notamment le changement climatique, le chargement en nutriments, la perte de biodiversité et le chargement d’aérosols ».
« Compte tenu de ces interactions et des taux actuels de perte d’oxygène, nous soutenons que l’appauvrissement des eaux en oxygène approche d’un « espace dangereux », avec des répercussions sur le système-terre qui risquent d’être irréversibles au cours de nos vies », indique l’étude.
Les chercheurs proposent quatre indicateurs que les scientifiques peuvent utiliser pour évaluer l’état de l’appauvrissement des eaux en oxygène et, à terme, définir une frontière mondiale pour celui-ci dans le cadre. Ces indicateurs sont la concentration d’oxygène dissous (et la prévalence de niveaux extrêmement bas ou négligeables) ; la proximité de l’eau par rapport à sa capacité en oxygène dissous ; les changements chez les plantes et les animaux sensibles à l’oxygène ; et une mesure appelée l’Indice métabolique (Metabolic Index), qui compare la quantité d’oxygène dont les organismes ont besoin à celle qui est réellement disponible.
Ferrer et ses collègues espèrent que l’ajout de l’appauvrissement aquatique en oxygène au cadre des Limites planétaires permettra non seulement d’attirer l’attention sur cette menace écologique croissante mais aussi de fournir à l’humanité une feuille de route pour y faire face. Reste toutefois à savoir si leur avertissement conduira à des actions concrètes.
