La régénération des forêts de kelp en Basse-Californie, Mexique

Après quelques semaines de navigation le long de la côte Pacifique du Mexique, nous sommes enfin arrivés à l’extrême nord de la péninsule de la Basse-Californie, dans la ville d’Ensenada.

Cette traversée d’un mois nous a menés depuis l’extrême sud du Mexique, où l’humidité et la chaleur offraient des vues tropicales remplies de palmiers et de jungles, jusqu’au nord, où les températures ont chuté et où la côte est devenue aride, offrant un paysage aride remplis de montagnes brunes.

Dans l’océan, les écosystèmes ont également changé, car la température de l’eau baisse considérablement à mesure que nous naviguons vers le nord : le courant californien apporte des eaux froides du nord qui s’étendent le long de la côte de Baja. Ces eaux froides et riches en nutriments offrent des conditions environnementales complètement différentes de celles des eaux chaudes et tropicales et génèrent des écosystèmes tempérés, principalement caractérisés par les forêts de kelp (aussi appelées laminaires) – les forêts sous-marines de l’océan.

En raison des activités anthropiques, les forêts de kelp sont en déclin le long de la péninsule de Basse-Californie (et dans le monde entier). Cependant, tout n’est pas perdu et il reste une légère possibilité d’aider ces merveilleuses forêts sous-marines à se rétablir et à s’adapter aux conditions environnementales changeantes. À Ensenada, nous avons rencontré Andrea, la fondatrice du programme SPORA, et deux de ses collaborateurs qui travaillent au rétablissement des forêts de kelp de la région.

Ces scientifiques nous ont reçus dans les locaux de l’Université Autonome de Basse-Californie pour nous montrer les différents processus de restauration des laminaires, mais aussi pour nous expliquer le défi que représente l’adaptation face au changement climatique à long terme et comment ils travaillent en collaboration avec les communautés de pêcheurs dans leur processus de restauration.

Découvrez-en plus sur les forêts de kelp, les menaces auxquelles elles sont confrontées et comment nous pouvons contribuer à leur restauration dans l’article suivant. Comme tous les projets que nous avons rencontrés sur notre chemin tout au long de l’expédition, vous pouvez regarder l’épisode de notre web-série consacré à celui-ci et plonger dans ces forêts sous-marines et leur processus de régénération.

Bien qu’inspiré par nos discussions avec l’équipe de SPORA, cet article n’engage que les membres de Phœnix Expedition.

Les forêts de la mer

Les laminaires (aussi appelées kelp) sont des macro-algues de la famille des algues brunes. Il existe environ 150 espèces de laminaires réparties sur un tiers de nos côtes dans le monde. Elles vivent sur les récifs rocheux tempérés, où les adultes se fixent au substrat rocheux à partir duquel ils se développent verticalement vers la lumière pouvant atteindre la surface. La structure et la biomasse d’une population de laminaires créent alors des forêts sous-marines

En Basse-Californie, l’espèce de kelp la plus courante est le kelp géant, Macrocystis pyrifira. Cette espèce peut croître très rapidement – environ 15 cm par jour si les conditions environnementales sont favorables – et former certaines des forêts de kelp les plus hautes et les plus larges

Forêt de kelp © MexCal

Ces forêts sous-marines sont considérées comme les écosystèmes les plus diversifiés et les plus productifs au monde. Elles créent un écosystème unique en augmentant la structure tridimensionnelle de la colonne d’eau qui fournit un habitat et un refuge à de nombreuses espèces différentes : oiseaux, mammifères, poissons, invertébrés et autres espèces d’algues. Beaucoup de ces espèces sont économiquement importantes, soutenant les pêcheries locales et fournissant une source importante de protéines pour les communautés côtières (oursins, ormeaux, homards…). 

La grande quantité de biomasse produite par le kelp réduit également l’énergie des vagues venant du large, ce qui atténue les impacts des tempêtes et de l’érosion sur la côte, offrant ainsi une protection aux communautés côtières. 

Forêt de kelp vue du ciel © SPORA

Le déclin mondial et régional des forêts de kelp

Les populations de kelps géants sont connues pour fluctuer naturellement en fonction des changements environnementaux. Parfois, le kelp disparaît, mais grâce à sa résilience, il se rétablit généralement rapidement. 

Ces derniers temps, malheureusement, de nombreuses forêts de kelp ne se sont pas rétablies après des changements environnementaux radicaux. Le long de la côte de Basse-Californie, plus de 90 % des forêts de kelp formées par Macrocystis ont disparu au cours des dix dernières années et risquent de ne pas se régénérer.

Macrocystis sous l'eau © SPORA

Différentes menaces sont à l’origine d’une telle disparition, la plupart étant liées aux activités anthropiques.

La pollution due aux eaux usées et aux rejets agricoles, les espèces invasives et même la surexploitation peuvent provoquer le déclin des forêts de kelp. Actuellement, les dommages causés aux forêts de kelp sont une combinaison complexe de toutes les menaces mentionnées ci-dessus, auxquelles s’ajoute le changement climatique.

L’augmentation du nombre, de la fréquence et de l’intensité des tempêtes, des zones d’hypoxie (faible teneur en oxygène) et des vagues de chaleur, combinée à l’augmentation continue de la température de l’eau et à la baisse du pH (acidification de l’océan) sont autant d’effets du changement climatique. Ces modifications des conditions environnementales poussent les espèces à leurs limites physiologiques, leur causent beaucoup de stress et sont responsables de leur déclin.

Sur la période 2014-2016, plus de 700 jours de vagues de chaleur marine (deux degrés de plus que la moyenne) ont été enregistrés le long de la côte de la Basse-Californie. Les anomalies de température de l’eau exposent les forêts de kelp à une eau extrêmement chaude pendant plusieurs jours. Comme elles sont habituées à prospérer dans des eaux fraîches et claires, la régénération naturelle est presque impossible au rythme où cela se produit, surtout lorsque d’autres facteurs de stress s’ajoutent aux systèmes.

Désert d'oursins © SPORA

Bien que la plupart des populations de kelp le long de la côte de Basse-Californie soient sérieusement détériorées, une partie du kelp subsiste dans certaines zones. Ces populations offrent la possibilité de repeupler la côte et de faire renaître les forêts de kelp tout en les adaptant aux futurs changements environnementaux. 

À l’heure actuelle, il existe un réel besoin de restaurer les forêts de kelp, c’est-à-dire d’aider au rétablissement de ces forêts sous-marines. Après avoir observé un tel déclin des forêts de kelp au Mexique, Andrea et ses collaborateurs de MexCal et de Botanica Marina de l’Université Autonome de Basse Californie ont décidé de créer un programme de restauration des forêts de kelp de manière interdisciplinaire, associant des scientifiques, des coopératives de pêcheurs et le gouvernement : le programme SPORA (Socioécologie et Planification de la Restauration Optimale des Algues). 

Faire revivre le kelp

Il existe différentes méthodes pour restaurer les forêts de kelp, de la transplantation à l’ensemencement, en utilisant des équipements en laboratoire ou en travaillant uniquement in situ, en ajoutant un substrat artificiel ou en contrôlant les herbivores.

Lorsque l’on travaille dans l’océan, il faut tenir compte du niveau élevé d’incertitude qui existe et apprendre à faire face aux fluctuations des variables environnementales. Avant d’intensifier les efforts de restauration, une première phase de recherche et de développement est nécessaire pour tester différentes méthodes, trouver les bonnes conditions de terrain et tirer les leçons des erreurs et des échecs. SPORA est exactement dans cette phase de R&D en ce moment, expérimentant la méthode du « gravier vert » (green gravel) comme première approche extensible.

L’idée derrière le gravier vert est d’ensemencer de petites roches (gravier) avec du kelp en laboratoire, en les laissant grandir de quelques centimètres, avant de les implanter sur le terrain. Cette méthode permet d’augmenter le recrutement de kelp dans une zone où l’approvisionnement en spores provenant des populations naturelles de forêts de kelp voisines est insuffisant. En apportant du gravier vert in situ, au fond de l’océan, il est possible de créer une source naturelle de spores pour repeupler le site. 

Cela offre également la possibilité de réensemencer facilement les forêts de kelp après un événement destructeur tel qu’une vague de chaleur marine. Au lieu d’attendre longtemps (~2 ans) que les laminaires reviennent naturellement, l’utilisation de gravier vert peut aider à faire repartir le système plus rapidement et à accélérer la régénération.

Découvrons plus en profondeur le fonctionnement de cette méthode. 

Silence, ça pousse

Tout d’abord, les tissus reproducteurs (appelés sporophylles) des laminaires sauvages doivent être collectés. Cette opération est généralement effectuée par des plongeurs qui collectent les lames (feuilles) au bas de l’algue. Les lames sont ramenées au laboratoire où elles sont soumises à un stress en les séchant partiellement (ce qui provoque une dessiccation) et en les plaçant au réfrigérateur pendant la nuit.

Ces lames ont des poches de spores (appelées sori). Le fait de les stresser leur permet de libérer leurs spores dans l’eau de mer pendant quelques heures. L’eau dans laquelle les spores ont été libérées est ensuite utilisée pour ensemencer un substrat dans des récipients.

Dans ce cas, le substrat est constitué de petits cailloux. Les récipients remplis de graviers et de spores sont ensuite conservés dans une pièce spécifique du laboratoire où la température, les nutriments, la lumière et l’aération sont contrôlés.

Après huit semaines, les spores se transforment en juvéniles d’environ deux centimètres de haut, prêts à être implantés dans l’océan. Les cailloux sont alors sortis des récipients et conservés dans l’humidité pendant leur transport vers le site de restauration. 

Andrea dans le laboratoire nous montrant les tissus reproductifs du kelp gardés au frigo © Phœnix Expedition

S'installer sur le fond de la mer

Les sites sur lesquels le gravier vert est censé être implanté doivent être propices à la restauration et trouver les bonnes conditions peut s’avérer difficile. Le stade juvénile de l’algue est le plus sensible, il est donc crucial de garantir sa survie pour qu’elle puisse atteindre l‘âge adulte et recréer une forêt. 

L’équipe SPORA travaille avec des images satellites qui indiquent les endroits où les forêts de kelp étaient autrefois réparties – c’est un bon indicateur que sur ces sites les conditions doivent être bonnes pour cette espèce. Des caméras et des plongeurs sont généralement envoyés en bas pour observer et mesurer les conditions du site : disponibilité du substrat rocheux, présence et identité des espèces (herbivores, espèces invasives), exposition aux vagues, profondeur, quantité de lumière et température.

Si un site réunit les bonnes caractéristiques spécifiques – une certaine exposition aux vagues, une faible présence d’herbivores, une profondeur de 7 à 10 m (qui doit permettre à la lumière de pénétrer dans l’eau) et un substrat rocheux – il est considéré comme un site présentant un potentiel de restauration. Lorsque de tels sites sont identifiés, quelques-uns d’entre eux sont sélectionnés comme « sites pilotes » dans lesquels des expérimentations ont lieu pour mesurer le succès de la méthode.

Un des sites pilotes de SPORA © SPORA

Parfois, même si les bonnes conditions abiotiques existent (variables environnementales telles que le substrat, la température, l’exposition aux vagues), les conditions biotiques (liées aux autres espèces) peuvent poser problème. Le broutement excessif par les herbivores est souvent un problème, car les escargots, les poissons ou les oursins peuvent consommer tout le kelp. Le retrait de ces espèces peut être effectué par des plongeurs et, si cela ne suffit pas, l’exclusion par des cages est nécessaire. L’objectif est de réduire la densité des herbivores de sorte que le taux de broutage soit inférieur au taux de croissance du kelp. Pour les oursins, cela représente moins de quatre oursins par mètre carré. 

Kelp sur gravier maintenu dans une cage d'exclusion pour éviter les herbivores © SPORA

Bien qu’à l’heure actuelle, le gravier vert soit descendu par des plongeurs – afin de pouvoir mieux suivre le succès de de l’expérimentation – l’idée est que le gravier puisse être largué de la surface par quelqu’un sur un bateau. Les cailloux pourraient couler et se coincer parmi les récifs rocheux, d’où les algues continueraient à se développer, à s’étendre sur le substrat naturel et à devenir adultes

Gravel largué depuis le bateau © SPORA

Les communautés côtières, acteurs clés de la réussite

La simplicité du processus consistant à larguer le gravier depuis le bateau est ce qui rend cette méthode si facile à adopter et à reproduire.

Imaginez que vous puissiez donner un seau à n’importe qui sur un bateau, avec un emplacement GPS où ils pourraient largué les juvéniles attaché au gravier et ainsi, contribuer à la restauration de la zone. C’est exactement l’idée derrière le programme SPORA : partager cette méthode avec les communautés côtières, en particulier les coopératives de pêcheurs, afin qu’elles puissent elles aussi s’approprier le projet et contribuer à la restauration des forêts de kelp dont elles dépendent

Pour qu’un programme de restauration prenne vie et réussisse sur le long terme, toutes les parties prenantes doivent être impliquées. Dans le cas des forêts de kelp de la Basse-Californie, les coopératives de pêcheurs sont l’un des acteurs clés du programme. Comme les forêts de kelp leur fournissent de nombreuses ressources, ils sont les premiers à être affectés lorsque cet écosystème disparaît, les premiers à demander de l’aide et les premiers à s’en préoccuper. Les pêcheurs apportent également de précieuses connaissances écologiques locales car ils passent la plupart de leur temps dans l’océan où ils observent chaque jour les variations et les fluctuations du monde vivant, de la forêt de kelp aux espèces qui s’y trouvent.

L’ajout de leurs connaissances aux observations scientifiques est crucial pour renforcer les efforts de restauration.

Barques de pêcheurs © SPORA

Si les pêcheurs et les autres membres de la communauté peuvent adopter la méthode et contribuer à la restauration des forêts de kelp en larguant du gravier vert depuis leur bateau, cela augmente la capacité d’extension des efforts tout en réduisant les coûts associés. D’autres méthodes de restauration nécessitent souvent des plongeurs hautement qualifiés pour se rendre sur place et travailler sous la surface, ce qui augmente rapidement les ressources nécessaires à la réussite et à la durabilité sur le long terme. L’adoption de la méthode du gravier vert peut réduire les coûts de plusieurs centaines de dollars à quelques dizaines de dollars par zone restaurée. Le défi consiste maintenant à trouver la meilleure façon de cultiver le gravier vert, de manière efficace et extensible

Le défi futur

Avant tout effort de restauration, les menaces à l’origine de la disparition de l’écosystème doivent être identifiées, éliminées ou réduites au maximum. Les menaces telles que la pollution ou la surexploitation peuvent être facilement arrêtées en mettant en œuvre des réglementations spécifiques par exemple. Pour d’autres menaces comme le changement climatique, qui aura un effet à long terme, il y a peu de choses que l’on puisse faire de notre vivant. Les émissions de gaz à effet de serre ne cessent d’augmenter, l’océan se réchauffe et s’acidifie de jour en jour, et le niveau de la mer va inévitablement s’élever. Si nous devons restaurer les forêts de kelp dans les zones où elles ont disparu en raison de l’augmentation des températures, à quoi cela sert-il ?

Comment faire en sorte qu’elles ne disparaissent pas à nouveau, mais qu’elles s’adaptent et survivent

Un juvénile sur le substrat naturel © SPORA

Rétablir les écosystèmes tels qu’ils étaient dans le passé n’est peut-être pas la chose la plus judicieuse à faire. Des solutions et des méthodes innovantes doivent être développées afin de façonner l’avenir des forêts de kelp. Le vivant lui-même est déjà capable de nous montrer ce qui fonctionne le mieux et quels individus peuvent survivre.

Après les vagues de chaleur marine, les populations de kelp qui subsistent sont celles qui peuvent réellement survivre et résister à l’augmentation de la température de l’eau. Les forêts d’algues restantes offrent de meilleures souches qui, si elles sont sélectionnées comme nouvelle population source, pourraient favoriser les adaptations futures des algues. Ce sont les tissus reproducteurs de ces populations qui sont sélectionnés par SPORA pour ensemencer le gravier vert et recréer des populations là où les laminaires ont disparu.

À l’avenir, une étude plus détaillée de la diversité génétique des populations d’algues restantes utilisées comme donneurs pourrait également permettre de mieux comprendre quels individus devraient être sélectionnés afin d’assurer une meilleure résistance au stress environnemental pour les algues nouvellement restaurées. 

Quelle que soit la manière dont nous décidons de restaurer les forêts de kelp, en Basse-Californie mais aussi ailleurs dans le monde, nous n’aurons pas d’autre choix que de sortir des sentiers battus et d’envisager les conditions futures. Il faut des idées et des méthodes novatrices, qui tiennent compte à la fois des sciences écologiques, des sciences sociales et de l’économie. Heureusement, c’est exactement ce que le programme SPORA vise à faire. 

Un juvénile sur son cailloux attaché au substrat naturel © SPORA

Un avenir brillant et plein d'espoir

Le programme SPORA est toujours dans sa phase de recherche et de développement pour mieux comprendre, et comment exactement la restauration du kelp est envisageable en Basse-Californie.

La méthode qu’ils testent actuellement, le gravier vert, a le potentiel d’être facilement et économiquement extensible en augmentant la surface restaurée avec un effort minimal. Mais le gravier vert pourrait ne pas fonctionner sur tous les sites, et l’idée est donc aussi d’examiner et de tester d’autres techniques et méthodes.

Globalement, SPORA vise à établir une présence régionale et à créer une plateforme pour toutes les parties prenantes, en combinant les connaissances techniques et locales dans les efforts de restauration. 

Après avoir passé quelques jours avec l’équipe de SPORA, nous ne pouvons que leur souhaiter le meilleur pour la suite de leur travail et de leurs efforts. Les forêts de kelp sont en réel danger, mais rencontrer des personnes passionnées et dévouées, prêtes à agir et à intensifier les efforts pour les faire revivre, est vraiment inspirant et offre une grande dose d’espoir. Merci à l’équipe SPORA* d’avoir partagé avec nous toutes ses connaissances sur ce merveilleux écosystème et de nous avoir enseigné les méthodes de restauration tout en nous faisant réfléchir à l’adaptation future et à l’implication des communautés et à la manière dont tout cela doit être pris en compte pour que la régénération soit réussie. 

Regardez le sixième épisode de notre web-série pour les écouter et découvrir ces magnifiques forêts sous-marines et comment nous pouvons les aider à se régénérer. 

* Vous pouvez retrouver et suivre l’équipe SPORA et son incroyable travail en ligne : 

Un énorme merci à eux trois,  gardez le cap !

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