Nous avons tous déjà vu l’image de l’ours polaire, dont la présence imposante a été atténuée par l’isolement sur un très petit fragment de glace, entouré d’une mer de cobalt qui ne devrait pas être là. En tant qu’expression symbolique du changement climatique rapide, il est indéniablement convaincant.
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Mais si vous voulez vraiment mieux comprendre ce qui se passe dans l'Arctique et le Subarctique, vous devez plutôt admirer un organisme beaucoup plus humble et inconnu que l'ours polaire: les algues coralliennes du genre Clathromorphum .
Ce n’est pas une algue comme on le pense généralement, mais plutôt comme une substance plutôt visqueuse et verte qui flotte sur la plage ou sur un étang. Les corallines sont des algues rouges qui ont une coquille dure de carbonate de calcium autour de chaque cellule et qui se développent dans le monde entier. Les algues corallines du genre Clathromorphum sont spécifiques aux hautes latitudes et aux eaux froides de l'Arctique et du Subarctique et elles ont des histoires extrêmement importantes à raconter sur leur océan et son évolution au fil des siècles.
Les scientifiques disent qu'ils sont aussi une archive clé d'informations. En effet, les algues se développent en couches distinctes, année après année, enregistrant avec diligence leur environnement.
«Il existe d'autres archives marines dans l'Arctique, telles que des noyaux de sédiments d'eaux profondes et des bivalves à durée de vie plus courte, mais les algues corallines sont les seules archives qui enregistrent les conditions de surface à des résolutions saisonnières pendant des centaines d'années», déclare Jochen Halfar, professeur associé. de géologie à l’Université de Toronto et chercheur principal au sein de son groupe de recherche sur le paléoclimat et la paléoécologie. «Nous avons des archives terrestres, par exemple des carottes de glace de glaciers et des inlandsis. Mais ce n’est pas le climat marin, et les algues rouges nous permettent pour la première fois de reconstruire le climat marin des hautes latitudes, année après année. »
Les algues corallines se développent sur un substrat dur, recouvrant des rochers et d’autres structures, comme une sorte de moquette à carapace dure et arborant la couleur d’un costume en tweed Dolores Umbridge. (Maggie D. Johnson, NMNH) 
Clathromorphum intéresse particulièrement les scientifiques en raison de son lieu de résidence et de sa capacité à prospérer très longtemps, voire des milliers d'années. (Nick Caloyianis) 
Comme ce sont des plantes, elles photosynthétisent la lumière du soleil pour grandir et, à mesure qu'elles grandissent, les algues coralines développent une structure squelettique rigide de carbonate de calcium qui s'accumule avec le temps. (Walter Adey) Walter Adey, chercheur émérite et conservateur au Smithsonian National Museum of Natural History, a passé toute sa carrière au centre de ses préoccupations. Un échantillon d'algues coralliennes datant de 1 200 ans, recueilli par Adey et son équipe au large des côtes du Labrador en 2013, est l'un des centaines de spécimens de musée rarement exposés présentés dans l'exposition «Objets de merveilles», ouverte le 10 mars 2017. show examine le rôle critique que jouent les collections de musées dans la quête scientifique du savoir.
Au dire de tous, Adey est le père fondateur de l'étude corallienne, ayant recueilli des spécimens et enquêté sur leurs secrets depuis son arrivée à la Smithsonian Institution en 1964 (il a pris sa retraite l'année dernière, bien que cela ne signifie pas que ses études sur les corallins ont ralenti ). En grande partie grâce à ses efforts, recueillant de l'Arctique à travers les tropiques souvent sur des navires qu'il a construits ou réaménagés lui-même, environ 100 000 échantillons de corallins de différentes espèces sont conservés dans la collection du musée.
Clathromorphum, toutefois, intéresse particulièrement les scientifiques en raison de son lieu de résidence et de sa capacité à prospérer très longtemps , voire des milliers d'années, tout en archivant les informations climatiques à mesure de leur croissance.
«Les récifs coralliens sous les tropiques ont été utilisés pour déterminer les environnements du passé», explique Adey. «Mais dans l'Arctique, il n'y a pas de récifs coralliens en eau peu profonde. Il existe des coraux extrêmement profonds, mais ils sont très différents des genres et des espèces de récifs coralliens tropicaux et ils ont très peu joué dans la détermination de l’histoire passée de l’Arctique. Ainsi, les seules sources réelles de vieillissement et de datation du climat passé, en particulier de la température, sont les coralliens, ce qui est relativement nouveau. "
Les algues corallines se développent sur un substrat dur, recouvrant des rochers et d’autres structures, comme une sorte de moquette à carapace dure et arborant la couleur d’un costume en tweed Dolores Umbridge.
Comme ce sont des plantes, elles photosynthétisent la lumière du soleil pour se développer et développent une structure squelettique rigide de carbonate de calcium qui se forme au fil du temps. Comme des arbres sur la terre ferme, ils documentent leur croissance en anneaux ou en couches - «arbres de la mer», les appelle Halfar. Parce qu'ils grandissent plus lorsqu'ils ont plus de lumière, les scientifiques peuvent estimer chaque année la couverture de glace de mer en fonction de l'épaisseur de l'anneau ou de la couche de chaque année.
Walter Adey (au centre) avec les plongeurs Thew Suskiewicz (à gauche) et Mike Fox présentent un spécimen de 17 livres d'algue coralline trouvé au large de l'île Kingitok, au Labrador. (David Bélanger) «Si vous comparez une année au cours de laquelle la glace de mer se brise très tôt dans la saison, lorsque les algues ont reçu plus de lumière et ont pu se développer davantage, par rapport aux autres années où la glace de mer s'est recouverte de plus en plus longtemps, nous pouvons ajuster la durée il y avait de la glace de mer au cours d'une année donnée en fonction de la largeur de ces couches », explique Halfar.
Les scientifiques confirment ces données avec des images satellitaires prises depuis les années 1970 et montrant la couverture de glace de mer. Comme ces valeurs sont calibrées, les chercheurs peuvent utiliser les algues pour analyser la couverture de glace de mer bien avant que l’imagerie par satellite ne soit disponible. Fournir cet ensemble de données à long terme est un rôle crucial pour les algues dans la quête d'une meilleure compréhension des effets des changements climatiques causés par l'homme dans les régions arctique et subarctique.
«Nous n'avons pas d'autre moyen de reconstituer les conditions océaniques de surface dans l'Arctique avec une résolution annuelle des quelques centaines d'années écoulées», a déclaré Halfar. «Nous avons très peu de données d'observation de l'Arctique car il n'y a pas beaucoup de gens qui y vivent, qui prennent des mesures dans de très nombreux endroits. Donc, une grande partie provient des données satellitaires, et ce depuis les années 1970 seulement. »
Ces énormes lacunes dans les données avant que les images satellites ne soient disponibles sont importantes en raison de la nature cyclique des modèles climatiques. Par exemple, l’oscillation multidisciplinaire de l’Atlantique (qui affecte la température de surface de la mer et peut influer sur la saison des ouragans de l’Atlantique, la sécheresse en Amérique du Nord, les chutes de neige dans les Alpes et les précipitations dans le Sahel africain, entre autres répercussions lointaines) 70 années dans l'Atlantique Nord sous haute latitude.
«Vous pouvez donc imaginer que si vous disposez de 45 années de données d'observation fiables [fournies par les satellites], vous ne capturez qu'un demi-cycle», explique Halfar. «Nous devons placer le climat de l'Arctique dans une perspective à long terme afin de bien comprendre le système climatique et de prévoir les changements climatiques dans l'avenir.»
Les conditions de surface ne sont cependant qu'une partie de l’histoire racontée par les coralliens, et à mesure que les scientifiques utilisent les nouvelles technologies, ils sont en mesure de poser encore plus de questions.
«Seul le sommet de celui-ci est un tissu vivant, mais il forme cette masse qui enregistre les changements qui se produisent dans l'environnement toute sa vie», a déclaré Branwen Williams, professeure adjointe en sciences de l'environnement au Département des sciences WM Keck de Claremont McKenna, Pitzer, et Scripps colleges. «Les produits chimiques qu'ils forment dans leurs squelettes changent en fonction de ce qui se passe dans l'environnement qui les entoure. Ils concentrent plus de magnésium dans leurs squelettes quand la température est plus chaude et moins quand il fait plus froid. "
En analysant la teneur en magnésium dans les couches, les scientifiques peuvent obtenir des données sur la température de l’eau même sur une période de six mois, par exemple du printemps, lorsque l’eau se réchauffe, jusqu’à l’hiver. L'analyse du baryum peut aider à déterminer la salinité. Et à la pointe de la recherche corallienne, Williams et un collègue utilisent des isotopes de bore pour déterminer le pH, un autre composant essentiel de la chimie de l'eau.
Pendant ce temps, Adey et son post-doctorant australien Merinda Nash utilisent l'instrumentation de haute technologie du département de minéralogie du Musée pour montrer que les parois cellulaires calcifiées des corallins sont extraordinairement complexes, avec de nombreux types de minéraux carbonatés et de microstructures à l'échelle nanométrique. . Ces nouvelles informations aideront à affiner les archives des climatologues.
Bien que ce travail de laboratoire continue à élargir notre compréhension de tout ce que les coralliens peuvent nous dire, la recherche et la cueillette de Clathromorphum restent une tâche ardue et ardue, exigeant des plongeurs qu’ils travaillent dans des températures froides.
Le travail initial d'Adey avec les coralliens visait à établir une diversité mondiale. Et il y a des décennies, il était capable de montrer d'immenses récifs de coralliens antillais âgés de 3 000 ans, limités uniquement par le niveau de la mer. Alors que les questions relatives au changement climatique devenaient de plus en plus urgentes, en particulier dans l'Arctique, il commença à chercher des échantillons de Clathromorphum vieux de plusieurs centaines, voire de plusieurs milliers d'années.
Au cours de trois expéditions entre 2011 et 2013, Adey et son équipe d'étudiants diplômés ont parcouru une grande partie de la côte du Labrador. Ils ont non seulement tenté de trouver les spécimens les plus anciens de Clathromorphum, mais ont également analysé les conditions environnementales propices au développement des algues. sans être écrasé par la glace, percé de palourdes ou compromis par des facteurs naturels.
Ils ont trouvé des échantillons âgés d’environ 1 800 ans dans des environnements spécialisés où les coralliens pourraient vieillir beaucoup plus longtemps, car les organismes qui forent les trous ne peuvent pas survivre. Ils ont également pu cartographier un type de substrat où les scientifiques pourraient s’attendre à trouver beaucoup plus d’algues dans l’Arctique lors de futures expéditions.
Halfar, par exemple, l’été dernier, s’est rendu du Groenland dans le passage du Nord-Ouest à la recherche de Clathromorphum . Son objectif est de trouver des échantillons âgés de moins de 200 ans dans autant d'endroits que possible dans l'Arctique afin de créer un large éventail de données datant d'avant le début de la révolution industrielle, lorsque l'empreinte carbone de l'homme a commencé à augmenter de manière spectaculaire.
«Ce qui semble possible à présent, c’est de pouvoir créer un réseau de reconstitutions du climat vieux de 150 ans environ, ce qui constitue un grand pas en avant par rapport aux observations satellitaires des années 1970», explique-t-il. «Chaque région est différente en termes de perte de glace de mer. Ce vaste réseau à travers l’Arctique nous permettra d’examiner en détail la perte de glace de mer dans chaque zone. »
« Objets d'émerveillement: des collections du Muséum national d'histoire naturelle» est à l'affiche du 10 mars 2017 à 2019.
