The Conversation - La perte de la glace hivernale modifie le réseau alimentaire des Grands Lacs - voici comment la lumière façonne la vie sous-marine
Les hivers pauvres en glace sont de plus en plus fréquents dans les Grands Lacs. Laboratoire de recherche environnementale sur les Grands Lacs de la NOAA
Cet article de The Conversation examine la dynamique changeante du réseau alimentaire des Grands Lacs due à la perte de la glace hivernale, en soulignant comment la lumière façonne la vie sous l'eau. L'accent traditionnellement mis par les scientifiques sur les mois d'été a été remis en question par des recherches émergentes révélant des écosystèmes hivernaux dynamiques sous la glace.
Alors que la glace hivernale des Grands Lacs diminue, atteignant des niveaux records au cours de l'hiver 2023-2024, de nouvelles études montrent que les diatomées, de minuscules algues photosynthétiques, s'adaptent pour survivre dans les eaux sombres et libres de glace. Ces diatomées jouent un rôle crucial dans le maintien de la santé des Grands Lacs en nettoyant les polluants et en formant la base d'un réseau alimentaire qui soutient une importante pêcherie régionale.
L'intérêt pour la vie sous la glace s'est accru en 2007 lorsque des scientifiques à bord d'un brise-glace de la Garde côtière canadienne ont observé de l'eau brun foncé suintant du lac Érié et regorgeant de diatomées. Bien que les microbes hivernaux aient été sporadiquement étudiés auparavant, ce n'est que grâce aux progrès récents de la biologie moléculaire que les scientifiques ont pu comprendre pleinement leur comportement. Le Joint Genome Institute du ministère américain de l'énergie a séquencé l'ARN des micro-organismes du lac Érié afin d'étudier leurs mécanismes de survie hivernale et leurs adaptations potentielles aux futurs scénarios climatiques.
En règle générale, les diatomées utilisent la lumière du soleil pour convertir le dioxyde de carbone en matière vivante par photosynthèse, contribuant ainsi à la pêche estivale dans les Grands Lacs. Toutefois, en hiver, lorsque la glace est absente, les diatomées sont mélangées à de l'eau trouble où la pénétration de la lumière est limitée. Des découvertes récentes suggèrent que certaines diatomées utilisent un pigment appelé rhodopsine pour produire de l'énergie. Les rhodopsines, connues pour leur rôle dans la vision animale, aident à produire de l'ATP, la monnaie moléculaire des cellules vivantes, ce qui permet aux diatomées de survivre malgré l'absence de lumière pour la photosynthèse.
Le passage de la photosynthèse à la production d'énergie par la rhodopsine signifie que les diatomées peuvent persister sans se développer dans les eaux troubles, ce qui améliore leur survie pendant les hivers sans glace. Cette adaptation pourrait entraîner le remplacement des espèces de diatomées traditionnelles par des espèces dotées de rhodopsines, ce qui pourrait avoir une incidence sur l'ensemble du réseau trophique et sur les pêcheries régionales.
À mesure que le climat se réchauffe et que la couverture de glace diminue, la compréhension de ces changements offre une occasion unique d'étudier l'impact sur les Grands Lacs et les écosystèmes similaires dans le monde entier. Ce scénario évolutif est lié à des observations antérieures partagées dans un billet de blog de Canada1Water (C1W) sur la modélisation des lacs intitulé "Major North American Lakes Simulations for High Quality Continental Climate Change Projections" - qui est un élément important de l'effort de modélisation du climat et de la surface terrestre de C1W. Le blog détaille le rôle critique des principaux lacs nord-américains dans les projections climatiques et l'importance de modèles lacustres précis pour des simulations hydrologiques réalistes. Ces efforts sont essentiels pour améliorer notre compréhension de la manière dont le changement climatique affectera les climats régionaux, en particulier par le biais de mécanismes tels que la couverture de glace et son impact sur le transfert d'humidité et de température entre les lacs et l'atmosphère. En intégrant des modèles lacustres avancés, C1W vise à améliorer la précision des simulations climatiques, ce qui permettra d'élaborer de meilleures stratégies de gestion et de conservation des écosystèmes d'eau douce.