Blanchissement de la susceptibilité

Récif corallien vibrant à Palau, en Micronésie. Photo © Ian Shive

Cette section fournit des informations sur les caractéristiques biologiques et physiques qui déterminent si un corail blanchit ou non lors d'un épisode d'eaux chaudes. Les coraux individuels varient dans leurs réponses au stress de la lumière et de la chaleur. Ces différences de sensibilité chez les coraux et les zooxanthelles sont affectées par des caractéristiques telles que:

  • différences d'espèces
  • différences génétiques
  • autres facteurs influant sur la sensibilité au blanchiment (par exemple, protéines tissulaires fluorescentes, protéines de choc thermique, intégration de colonies, changements du comportement alimentaire en réponse au stress thermique, épaisseur du tissu et antécédents d'exposition)

Toutes les espèces de coraux ne sont pas également susceptibles de blanchir. En réponse aux températures élevées de la mer, certains coraux peuvent blanchir, alors que d'autres espèces de coraux au même endroit ne le peuvent pas. Certains coraux sont capables de acclimater à la température locale augmente avec le temps. En général, les espèces de coraux plus résistantes au blanchiment peuvent être caractérisées par des formes de croissance massives, des tissus épais ou moins intégrés et des taux de croissance faibles. Voici des exemples de genres de coraux reconnus comme plus résistants au stress thermique:

  • Acanthastrea
  • Cyphastrea
  • Diploastrea
  • Favia
  • Galaxea
  • Goniastrea
  • Hydnophora
  • Leptoria
  • Merulina
  • Montastrea
  • Platygyra
  • Porites
  • Turbinaria

Modèles de susceptibilité

Au cours de l'événement de blanchiment 2010, la hiérarchie normale de sensibilité des espèces a été inversée à certains endroits. Les coraux de Sumatra, en Indonésie, ont suivi le schéma habituel, avec 90% des colonies d’espèces à croissance rapide en voie de disparition. Mais la tendance s’est inversée sur les sites d’étude de Singapour et de Malaisie, avec des contraintes thermiques similaires sur tous les sites. Cela suggère que l'historique thermique des sites peut jouer un rôle important dans la détermination de la sévérité du blanchiment. ref

espèces de coraux plus résistantes

Les espèces de coraux plus tolérantes au stress thermique ont des formes de croissance massives, des tissus épais et des taux de croissance lents. Photos © S. Kilarski / TNC

espèces de coraux moins résistantes

Les espèces de coraux plus sensibles au stress thermique se caractérisent par des formes de croissance ramifiées ou tabulaires, telles que Seriatopora avec leur cartes I/O et de communications Acropora. Photos de gauche à droite: © J. McManus; NOAA

Au niveau des colonies coralliennes, les espèces à croissance rapide qui se caractérisent par des formes de croissance à structure fine, ramifiées ou tabulaires ont tendance à être plus susceptibles au blanchiment. Ces genres de coraux plus sensibles comprennent:

  • Acropora
  • Millepora
  • Montipora
  • Seriatopora
  • Stylophora

Il est important de noter qu'aucune espèce n'est totalement à l'abri de la mortalité induite par le blanchiment et que presque tous les genres ont subi une mortalité élevée au cours de graves épisodes de blanchiment à un endroit ou à un autre. ref Une hiérarchie générale de résistance au blanchiment fournit une indication raisonnable de la sensibilité au stress thermique. Cette table ref aide les gestionnaires à comprendre ce qu’il faut rechercher lors de la surveillance des récifs - c’est-à-dire qu’ils peuvent évaluer les genres de coraux dans leur région afin de déterminer ceux qui sont les plus susceptibles de résister au blanchiment.

Coral Fitness Compromis Clade D Symbiodinium

Hébergement d'un plus tolérant à la chaleur Symbiodinium sera accompagné de compromis dans la physiologie du corail. Des zooxanthelles plus résistantes à la chaleur peuvent avoir des coûts écologiques, tels qu'une croissance réduite et une capacité de reproduction réduite, et donc une récupération plus faible après des dommages. Une étude menée dans les îles de la région de Keppel de la Grande Barrière de corail a examiné la croissance du squelette. Dans des conditions contrôlées, Acropora millepora les coraux avec les symbiotes du clade D croissent 29% plus lentement que ceux des symbiotes du clade C2. Sur le terrain, les colonies du clade D ont augmenté de 38% plus lentement que les colonies du clade C2. Ces résultats démontrent l'ampleur des compromis susceptibles d'être rencontrés par cette espèce lors de son acclimatation à des conditions plus chaudes en passant à un clade D zooxanthella plus tolérant à la chaleur. ref

Zooxanthelles Génétique

Le terme «zooxanthelles» désigne une grande variété d’algues du genre. Symbiodinium. Symbiodinium est un groupe génétiquement diversifié de dinoflagellés, dont neuf phylogénétique types, distingués comme clades AI. Ces clades génétiquement distincts présentent des caractéristiques environnementales, écologiques et géographiques différentes qui influent sur la résistance et la résilience des coraux au stress thermique. Des études ont révélé que les différents clades de zooxanthelles ont des susceptibilités différentes au stress thermique et au stress léger.

Clade D Symbiodinium

Clade D Symbiodinium sont thermiquement tolérants et augmentent la résistance des coraux qui les hébergent à haute SST. ref Clade D Symbiodinium se trouvent dans un large éventail d'espèces de coraux. Clade D Symbiodinium certains récifs sont plus abondants que d’autres, et il s’agit souvent de récifs exposés à des niveaux relativement élevés de stress thermique ou de facteurs de stress locaux (par exemple, la sédimentation sur les récifs) avec des antécédents de blanchissement des coraux. Par exemple, le clade D Symbiodinium sont plus abondants dans les coraux acroporides des lagons des récifs arrière des Samoa américaines, où SST atteindre des températures maximales plus élevées que celles des environnements de l'avant-récif, où Acropora accueille principalement le clade C. ref Comme ils se trouvent souvent en abondance accrue sur les récifs exposés à des facteurs de stress environnementaux, la présence de symbiotes du clade D peut être un indicateur biologique des modifications négatives de la santé des coraux. Par contre, ce n'est pas toujours le cas; Parfois, les symbiotes du clade D indiquent une acclimatation positive à des conditions stressantes. Les informations sur l'abondance de clade D zooxanthelles peuvent aider les gestionnaires à comprendre la vulnérabilité de coraux spécifiques au stress thermique et à identifier les changements dans la santé des récifs coralliens.

Acclimatation ou adaptation

Les termes acclimatation et adaptation sont souvent utilisés comme synonymes mais ne sont pas la même chose. L'acclimatation fait référence aux changements physiologiques tandis que l'adaptation fait référence aux changements génétiques. Acclimatation

  • Changements survenant au cours de la vie d'un organisme individuel
  • Les changements résultant d'une exposition chronique à un changement environnemental et qui aident un individu à survivre dans un environnement donné. De tels changements ne peuvent pas être transmis à la progéniture.

Adaptation

  • Changements survenant de génération en génération au sein d'une espèce
  • Changements offrant une capacité accrue de survie et de reproduction dans un environnement particulier

Mécanismes de zooxanthelles

La possibilité de s'associer à plusieurs clades de zooxanthelles est courante chez les coraux. ref L'échange sélectif de zooxanthelles est un mécanisme potentiel permettant aux coraux de survivre aux facteurs de stress climatique, tels que la hausse des températures de la mer. Les changements dans les types de zooxanthelles dominants d’une colonie corallienne peuvent se produire selon deux processus:

  1. «Brassage» - changements dans l'abondance relative des clades de zooxanthelles déjà présents dans le tissu corallien
  2. «Commutation» - adoption de nouveaux clades de zooxanthelles dans l'environnement

À court terme, les coraux avec des symbioses flexibles peuvent mélanger ou inverser les zooxanthelles; et on s'attend à une augmentation de l'abondance des souches de zooxanthelles thermiquement tolérantes (telles que celles du clade D) avec une fréquence croissante de conditions de blanchiment. Le potentiel d'adaptation aux températures croissantes à la surface de la mer dépend de l'ampleur de la variation génétique de la tolérance à la chaleur, de la durée de génération de l'hôte corallien et des zooxanthelles et de la force de la sélection.

La connaissance des caractéristiques biologiques de coraux individuels améliore la capacité de prédire les réactions de stress à un événement de blanchissement.

Plusieurs caractéristiques biologiques et physiques des coraux peuvent contribuer à leur résistance au blanchiment, notamment:

corail fluorescent

corail fluorescentcorail fluorescentLes différents pigments fluorescents colorés dans les coraux constituent un système de régulation de l'environnement lumineux. Les concentrations des pigments varient selon les espèces. Photo du haut © Evelyn The; photos du milieu et du bas © S. Kilarski / TNC

  • Protéines de choc thermique: De nombreuses protéines de choc thermique se trouvent dans les tissus coralliens et leur activité influence la réponse au blanchiment. Les protéines de choc thermique aident à maintenir la structure protéique et la fonction cellulaire après le stress. ref Par exemple, dans une étude, les tissus coralliens fortement acclimatés à la lumière Goniastrea aspera présentaient des concentrations plus élevées de protéines de choc thermique et ces tissus ne blanchissaient pas, contrairement aux zones de la même colonie qui ne s’étaient pas acclimatées à une lumière intense. ref
  • Protéines tissulaires fluorescentes: Les coraux sont connus pour leurs couleurs vives, dues principalement aux protéines fluorescentes dans leurs tissus. Les protéines fluorescentes constituent un système de régulation de la lumière; ils protègent le corail du rayonnement solaire à large spectre en filtrant les rayons UVA nocifs. La capacité de protection de ces protéines constitue un mécanisme de défense interne pouvant avoir des conséquences importantes pour la survie à long terme des coraux exposés au stress thermique. On a constaté que les coraux contenant des protéines fluorescentes blanchissent beaucoup moins que les colonies non fluorescentes de la même espèce. En outre, une étude récente ref identifié un rôle supplémentaire des protéines fluorescentes en tant qu'antioxydants, ce qui pourrait aider à prévenir le stress chez les coraux. Les concentrations de protéines fluorescentes varient selon les espèces (par exemple, les pocilloporides et les acroporides ont des densités relativement faibles, tandis que les poritidés, les faviids et d'autres coraux massifs à croissance lente ont des densités élevées).
  • Changement dans le comportement alimentaire en réponse au stress thermique: Certains coraux dépendent fortement des particules de nourriture capturées dans la colonne d’eau pour compléter leurs besoins en énergie. Ces coraux peuvent être moins dépendants de l'énergie fournie par leurs zooxanthelles et donc moins sujets à la famine lors d'un épisode de blanchiment lorsque les zooxanthelles sont expulsées du corail. De plus, certains coraux sont capables de changer leur comportement alimentaire en réponse au blanchissement. Les preuves suggèrent que les espèces de coraux qui peuvent changer leur comportement alimentaire peuvent mieux survivre au blanchiment que les espèces qui ne le peuvent pas. ref
  • Epaisseur du tissu: L'épaisseur des tissus coralliens peut contribuer au niveau de sensibilité au blanchiment. Les tissus minces se trouvent dans les espèces de coraux qui sont plus susceptibles de blanchir. Des tissus plus épais peuvent aider à protéger les zooxanthelles contre la lumière intense, réduisant ainsi le stress thermique et réduisant ainsi les risques de blanchiment.
  • Ombres: La présence de nuances va probablement augmenter la résistance au blanchiment. Lorsqu'il y a de l'ombre, que ce soit en raison des conditions météorologiques (couverture nuageuse persistante) ou de l'emplacement physique d'un corail (par exemple, à l'ombre d'une île haute ou de la végétation en surplomb), le blanchiment peut être moins probable en raison d'une réduction du rayonnement solaire.
  • Histoire de l'exposition: Les coraux ont généralement besoin de plages de certaines conditions pour survivre (par exemple, température, salinité, lumière), mais certains coraux se sont acclimatés à des conditions extrêmement stressantes aux limites extérieures de leurs plages. Des antécédents d'exposition à des températures élevées peuvent influer sur la tolérance thermique des coraux et améliorer leur résistance. Par exemple, les coraux soumis à des températures supérieures à la moyenne avant un blanchiment peuvent être plus tolérants thermiquement que les coraux qui n'ont pas été précontraints (Middlebrook et al. 2008). Les coraux en bonne santé dans les zones où la variabilité thermique est élevée (par exemple, dans les lagons des récifs arrières) peuvent également être plus résistants au stress thermique (McClanahan et al. 2007; Oliver et Palumbi 2011). De plus, les coraux plus tolérants et résistants aux stress peuvent être peuplés dans les récifs soumis à des conditions de stress thermique, telles que les creux et les creux des récifs.

Orientation pour les gestionnaires

Les directives pour identifier les coraux tolérants au stress incluent les recommandations suivantes: ref

Guide de gestion

  • Compiler les données existantes ou les connaissances locales sur la composition des communautés coralliennes sur les sites. Identifier les groupes de coraux dominants et classer leur tolérance au blanchiment en fonction de la morphologie (massif> encroutant> ramifié / tabulaire).
  • Mener des enquêtes sur la composition de la communauté corallienne sur les sites et évaluer la dominance des types de coraux réputés plus résistants ou plus tolérants au blanchiment.
  • Si des données sont disponibles, utilisez des études physiologiques sur les coraux dominants pour évaluer la résistance et la tolérance probables en fonction du type de zooxanthelles, de pigments photo-protecteurs ou de l'état des tissus (taux de lipides) et / ou de la capacité hétérotrophe.
  • Une fois que les gestionnaires ont évalué la tolérance au stress des coraux sur les sites en fonction des actions répertoriées dans les puces précédentes, ils peuvent utiliser ces informations pour éclairer la conception et la gestion des AMP. Par exemple, les zones dominées par des coraux tolérants au stress peuvent être considérées comme des priorités de protection dans les AMP. Les sites contenant des coraux présentant des propriétés de résistance servent de refuges et de sources de semences et peuvent être vitaux pour connectivité et d'autres dynamiques écologiques à plus grande échelle. Les zones dominées par des espèces très sensibles seront essentielles pour surveiller les événements thermiques suivants afin d'évaluer les réponses écologiques des coraux au blanchissement.