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Comment les feux de forêt alimentés par le changement climatique affectent les océans et les algues

Il y a deux ans, dans le sud de l’océan Pacifique, une explosion d’algues a atteint plus de 2 000 milles de large, soit environ la largeur de l’Australie.

Les proliférations d’algues géantes sont souvent liées à la pollution des terres, comme le ruissellement des terres agricoles, qui regorge de nutriments comme l’azote dont ces organismes végétaux ont besoin pour prospérer. Mais il n’y avait pas de fermes ou d’usines à proximité ici au milieu de l’océan.

La floraison tentaculaire a plutôt été alimentée par quelque chose de lointain et d’inattendu : des incendies de forêt à des milliers de kilomètres à l’ouest.

Dans une nouvelle étude historique publiée dans la revue Nature, les chercheurs concluent que la fumée provenant des incendies de forêt historiques de 2019 en Australie a dérivé vers la mer et a fertilisé de vastes communautés d’algues. La fumée, qui contenait le fer nutritif, a donné lieu à des proliférations d’algues qui étaient ensemble plus grandes que l’Australie, écrivent les auteurs.

“Nous savons que ces incendies ont des impacts catastrophiques sur les écosystèmes locaux”, a déclaré Nicolas Cassar, co-auteur de l’étude et professeur de biogéochimie à l’Université Duke. Mais en répandant des nutriments, a-t-il déclaré, “ils ont également un impact sur des écosystèmes situés à des milliers de kilomètres”.

Un satellite a capturé cette image montrant un panache de fumée et de cendres de couleur rouge au-dessus de l’océan émanant des incendies de forêt en Australie au début de 2020. Avec l’aimable autorisation de l’Institut national japonais des technologies de l’information et de la communication

Alors que des régions de l’Ouest américain à la Méditerranée sont aux prises avec une autre saison d’incendies de forêt dévastatrice, l’étude ajoute une nouvelle dimension à notre compréhension de la façon dont les catastrophes causées par le climat transforment la planète. Nous apprenons que les impacts des incendies vont bien au-delà du nombre de morts, des maisons rasées et des forêts carbonisées. Les incendies de forêt extrêmes altèrent également les écosystèmes sous-marins loin des flammes.

Comment la fumée des incendies de forêt peut fertiliser l’océan

Comme le savent tous ceux qui vivent dans l’ouest des États-Unis, la fumée des incendies de forêt est pleine de toutes sortes de substances toxiques à inhaler, y compris le monoxyde de carbone et les oxydes d’azote. L’air sale est l’une des menaces les plus graves pour la santé publique et est connu pour réduire de plusieurs années l’espérance de vie.

Mais bien qu’elle soit nocive pour les humains, la fumée des incendies de forêt – qui contient généralement des nutriments comme le fer et le phosphore – peut aider les algues et les plantes à se développer, tout comme les engrais peuvent aider à sauver une plante d’intérieur fanée. Certains de ces nutriments proviennent directement de forêts ou de prairies en feu, tandis que d’autres se trouvent dans la poussière que les incendies aspirent et projettent dans l’air, a déclaré Douglas Hamilton, chercheur à l’Université Cornell qui a mené une étude récente sur la façon dont les aérosols affectent la biogéochimie des océans.

Les données satellitaires montrent que la suie des incendies de forêt de 2019 se propage à l’ouest de l’Australie.Weiyi Tang et al./Nature

Dans certains cas, la fumée se dépose sur le sol, comme c’est souvent le cas aux États-Unis, où le vent a tendance à souffler de la fumée s’élevant des états de l’ouest vers la côte est. C’est pourquoi le ciel au-dessus de New York était brumeux cet été alors que des incendies de forêt faisaient rage en Californie et en Oregon.

Dans d’autres régions, cependant, les courants d’air l’envoient vers la mer. C’est ce qui s’est passé pendant la saison dévastatrice des feux de forêt en Australie qui a commencé en 2019, selon l’étude. La fumée émanant des incendies – qui ont brûlé 21 pour cent des forêts tempérées et feuillues du pays – s’est propagée vers l’ouest jusqu’au sud de l’océan Pacifique, où elle s’est installée dans des eaux à teneur en fer relativement faible. Là-bas, toute source importante de fer est considérée comme «un moteur essentiel de la production primaire océanique», ont écrit les auteurs.

En conséquence, selon les chercheurs, la fumée a provoqué d’énormes proliférations d’algues – concentrées dans des zones au sud de l’Australie et loin de la côte ouest de l’Amérique du Sud. Les floraisons, indiquées en rouge sur la carte ci-dessous, ont culminé en janvier 2020 et ont duré environ quatre mois, ont déclaré les auteurs.

Les feux de forêt en Australie en 2019 ont alimenté de grandes proliférations d’algues, illustrées en rouge foncé.Weiyi Tang et al./Nature

Les résultats sont particulièrement surprenants étant donné qu’au cours d’une année typique, l’abondance d’algues dans ces régions est en fait plus faible pendant l’été australien (l’hiver nord-américain), selon l’étude.

Les scientifiques savent depuis des années que la poussière transportée par le vent est une source de nutriments pour les algues, a déclaré Hamilton, mais ils n’avaient qu’une « idée » que le feu jouait également un rôle majeur. Cette étude est la première à relier de grands incendies à de grandes proliférations, ont-ils déclaré, ce qui rend le travail « révolutionnaire ».

Les incendies en Californie perturbent-ils l’océan Pacifique ?

Des incendies de forêt massifs ont déjà brûlé des centaines de milliers d’hectares en Californie, en Amazonie brésilienne et en Sibérie cette année. Ils ont détruit des maisons, anéanti la faune et inondé l’air de gaz à effet de serre. Vont-ils aussi changer la biologie des océans voisins ? Cela dépend de plusieurs facteurs, selon les experts, tels que la taille de l’incendie et la direction du vent.

À l’occasion, par exemple, la fumée des feux de forêt dans l’ouest se propagera au-dessus de l’océan Pacifique. C’est ce qui s’est passé lors de l’incendie de Thomas en 2017 dans le sud de la Californie, alors le plus important de l’histoire de l’État. De la fumée a flotté au-dessus du canal de Santa Barbara, et les recherches suggèrent qu’elle a peut-être altéré l’écosystème marin là-bas. Lorsque les auteurs ont testé l’eau pendant l’incendie, ils ont trouvé un nombre anormalement élevé de certaines algues marines appelées dinoflagellés, a déclaré Sasha Kramer, auteur principal de l’étude et doctorante à l’Université de Californie à Santa Barbara. On ne sait pas exactement ce que cela signifie pour la santé de l’écosystème, mais différents types d’algues sont connus pour séquestrer mieux ou moins bien le carbone qu’ils absorbent, a-t-elle déclaré. (Les auteurs n’ont pas trouvé plus d’algues dans l’ensemble.)

Un énorme nuage de fumée s’élève du Thomas Fire, comme on le voit à Ventura, Californie, en décembre 2017.Al Seib/Los Angeles Times via .

Deux des nombreuses espèces d’algues marines détectées par des chercheurs dans le sud de la Californie lors de l’incendie de Thomas en 2017. Avec l’aimable autorisation de Sasha Kramer

Ailleurs dans le monde, la recherche a trouvé un lien plus fort entre les incendies et le phytoplancton. En 2003, un article particulièrement remarquable a lié une marée rouge de 1997 – qui a étouffé un récif de corail à Sumatra d’oxygène, tuant des poissons et le récif lui-même — aux incendies de forêt en Indonésie. « La fertilisation du fer par les incendies de forêt indonésiens de 1997 était suffisante pour produire l’extraordinaire marée rouge », ont écrit les auteurs, « entraînant la mort des récifs par asphyxie ».

La fumée des incendies de forêt peut également provoquer le gonflement des algues dans les rivières et les lacs d’eau douce. « Cela provoque généralement une très grande réponse de floraison parce que [the algae] est juste assis là à se faire fertiliser au soleil », a déclaré Kramer. Dans ces cas, cependant, c’est généralement du phosphore plutôt que du fer dont les algues ont besoin pour fleurir, a déclaré Hamilton.

Il a même été démontré que la fumée des incendies de forêt fertilise les plantes terrestres. Une étude remarquable de 2019 a révélé que le phosphore provenant des incendies qui brûlaient en Afrique australe se rendait jusqu’au bassin amazonien, où il fertilisait la forêt tropicale.

Comment une augmentation des incendies graves façonnera l’avenir de nos océans

Alors que les incendies de forêt deviennent de plus en plus fréquents et graves en raison du changement climatique, les scientifiques ne savent toujours pas ce que cela signifie pour l’avenir de nos océans.

Comme le montre l’étude Nature, les incendies peuvent provoquer de grandes proliférations d’algues, mais cela dépend beaucoup de l’environnement local. Si l’écosystème contient déjà beaucoup de nutriments, par exemple, un afflux de fer ou de phosphore pourrait ne pas produire de prolifération.

Même s’il y a une floraison, il n’est pas toujours clair si c’est bon ou mauvais. Le phytoplancton, comme les plantes, est photosynthétique et absorbe le dioxyde de carbone (CO2) au fur et à mesure de sa croissance. En gros, plus d’algues signifie moins d’émissions de carbone. C’est pourquoi certaines personnes ont proposé de fertiliser l’océan avec du fer pour lutter contre le changement climatique. Mais même les grandes proliférations d’algues peuvent ne pas absorber suffisamment de carbone pour compenser le CO2 provenant des incendies de forêt qui les alimentent. Certains types d’algues sont également susceptibles de libérer le carbone qu’ils stockent dans l’atmosphère lorsqu’ils se désintègrent, tandis que d’autres, comme les diatomées, sont plus susceptibles de le bloquer définitivement, a déclaré Kramer.

“La meilleure chose à faire est de ne pas compter sur cette réduction de carbone du phytoplancton, mais d’arrêter d’émettre du CO2 en premier lieu”, a déclaré Hamilton.

Un pompier de la Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, pulvérise de l’eau sur un brûlage contrôlé pendant la saison dévastatrice des incendies de forêt en 2019 dans le pays.David Gray/Bloomberg via .

Les proliférations d’algues peuvent également faire des ravages sur la faune et déséquilibrer les écosystèmes. Les floraisons en Floride, par exemple, ont tué des milliers de poissons et même des lamantins. Ils ont également causé des “zones mortes” dans le monde, y compris dans certaines parties du golfe du Mexique et de la baie de Chesapeake, où il n’y a pas assez d’oxygène pour que les animaux survivent. À tout le moins, ils modifient probablement la chaîne alimentaire, a déclaré Hamilton.

Cette recherche soulève de nombreuses nouvelles questions, telles que la manière dont le phytoplancton alimenté par le feu affecte la biologie des océans et les puits de carbone, et risque de compliquer davantage les futurs modèles climatiques. Il met également en évidence une juxtaposition difficile : nous pouvons être à la fois émerveillés par la science de la catastrophe et gravement inquiets de ce qu’elle nous dit. Il est ahurissant que les incendies en Australie fertilisent les océans au large des côtes de l’Amérique du Sud – et troublant de penser à ce que cela pourrait signifier pour les animaux marins qui y vivent.

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