Comment une étude majeure a révélé la survie de la Grande Barrière de corail sur 30 000 ans de bouleversements

Une expédition internationale incluant des chercheurs de l’Université de Sydney a reconstitué l’image la plus claire à ce jour de la manière dont la Grande Barrière de corail a répondu aux changements environnementaux dramatiques au cours des 30 000 dernières années. Plusieurs études menées depuis l’expédition il y a plus de 10 ans ont retracé le recul, la repousse et l’effondrement répété du récif, de la dernière période glaciaire à l’aube du récif moderne.

Publié dans Marine Geology, un article de synthèse a rassemblé près de 20 ans de recherches issues de l’emblématique expédition 325 du Programme intégré de forage océanique (IODP). Cette collaboration internationale majeure a récupéré des archives de récifs fossiles de la partie externe de la Grande Barrière de corail en 2010, réunissant des spécialistes en géologie des récifs, paléoécologie, géochimie, géophysique et science du climat.

L’expédition a donné lieu à plus de 50 articles de recherche provenant de 40 institutions dans 12 pays.

Le professeur Jody Webster de l’École des géosciences de l’Université de Sydney, auteur principal de l’article et co-responsable scientifique de l’expédition 325, a déclaré que cet article est le point culminant de décennies de travail pour comprendre comment le récif a réagi aux changements majeurs du niveau de la mer, de la température des océans et des conditions environnementales.

« Cet article rassemble près de 20 ans de travail, des premiers relevés de site et de la planification de l’expédition 325, à l’expédition elle-même et à de nombreuses années de science post-expédition par une équipe internationale », a déclaré le professeur Webster.

« Ce qui rend la recherche collective de ce travail de terrain si puissante, c’est l’enregistrement unique des récifs que l’expédition 325 a récupéré, et l’étendue de l’expertise rassemblée pour l’analyser. Cela nous a permis de construire une image beaucoup plus claire de la manière dont la Grande Barrière de corail a répondu aux changements environnementaux majeurs au fil du temps. »

Malgré leur large distribution mondiale, très peu d’enregistrements de carottes récifales proviennent de contextes tropicaux stables qui permettent d’obtenir des informations temporelles, structurelles et environnementales cohérentes nécessaires pour reconstruire la façon dont ces récifs ont répondu à l’élévation rapide du niveau de la mer et au changement climatique qui ont suivi la dernière période glaciaire.

Outre son rôle de trésor environnemental actuel, la stabilité et la cohérence des enregistrements de carottes fossiles font de la Grande Barrière de corail l’une des archives naturelles les plus importantes au monde des changements environnementaux passés. L’expédition 325 a été conçue pour tirer le meilleur parti de cette archive vivante.

En récupérant des carottes de récifs fossiles submergés préservées le long du bord du plateau de la Grande Barrière de corail et des carottes de sédiments de la pente supérieure – et en combinant ces carottes avec la cartographie des fonds marins, des données sismiques, des enregistrements de coraux fossiles et d’algues, des analyses de sédiments et d’autres preuves – les chercheurs ont pu reconstruire la manière dont les systèmes récifaux ont grandi, se sont déplacés et se sont parfois noyés à mesure que les conditions changeaient.

Cinq phases récifales, effondrement répété et un climat changeant

La synthèse montre que le système de bordure du plateau de la Grande Barrière de corail était bien plus dynamique qu’on ne le pensait auparavant. Il s’est réorganisé à plusieurs reprises au fur et à mesure que le niveau de la mer montait et descendait, les récifs migrant vers la mer pendant les niveaux de mer plus bas et se déplaçant à nouveau vers la terre à mesure que le climat se réchauffait et que le plateau continental était inondé après le dernier maximum glaciaire.

L’équipe a identifié cinq phases récifales distinctes qui se sont formées, noyées et reformées au cours des 30 000 dernières années. Les scientifiques pensent que le récif 1 et le récif 2 – les deux premières phases – ont en fait vu les récifs mourir en raison d’une chute rapide du niveau de la mer.

Globalement, cette approche a fourni le premier cadre intégré reliant le paysage de la bordure du plateau au-dessus et au-dessous du plancher océanique sur des millénaires. L’étude montre que l’effondrement des récifs n’était pas dû uniquement au changement du niveau de la mer : si l’exposition et la noyade étaient des contrôles fondamentaux, le sort des récifs était également façonné par l’apport de sédiments et de nutriments, la modification de la qualité de l’eau et les conditions océaniques plus larges.

Le professeur Webster a déclaré qu’il s’agissait de l’une des découvertes les plus importantes de l’expédition.

« L’expédition 325 a confirmé que le système de bordure du plateau de la Grande Barrière de corail est hautement dynamique, mais elle a également montré que le changement du niveau de la mer n’était qu’une partie de l’histoire », a-t-il déclaré.

« Les récifs répondaient à plusieurs pressions environnementales à la fois : l’élévation du niveau de la mer, le réchauffement des eaux, l’inondation du plateau, les changements dans la qualité de l’eau. Cette combinaison semble avoir été cruciale pour déterminer si la croissance du récif pouvait se poursuivre ou si les récifs se noyaient. »

L’effort de recherche combiné renforce la compréhension de la manière dont le niveau de la mer a changé au cours de la dernière période glaciaire et de la déglaciation ultérieure. Les carottes récifales fournissent l’un des enregistrements tropicaux les plus clairs à ce jour de la baisse du niveau de la mer vers le dernier maximum glaciaire et de la hausse qui a suivi. Cela comprend des preuves d’une plongée rapide en deux étapes dans des conditions glaciaires basses (où les niveaux de la mer sont les plus bas) et des contraintes sur le rythme de l’élévation post-glaciaire du niveau de la mer.

L’étude souligne également l’importance des récifs de bordure du plateau en tant qu’usine de carbonate en eaux peu profondes. Bien que ces récifs aujourd’hui noyés occupaient une zone relativement petite du plateau continental, les chercheurs ont constaté qu’ils contribuaient à des volumes substantiels de calcaire récifal, montrant qu’ils étaient autrefois des systèmes de construction de récifs majeurs et non de simples vestiges mineurs de croissance récifale passée.

Les signatures chimiques préservées dans les coraux fossiles fournissent également un aperçu rare des conditions océaniques passées sur la marge de la Grande Barrière de corail. Les chercheurs ont trouvé des preuves que les températures de surface de la mer pendant le dernier maximum glaciaire – lorsque la couverture de glace était la plus importante pendant la période glaciaire – étaient de plusieurs degrés plus froides qu’aujourd’hui, et que les modèles de circulation océanique le long de la côte du Queensland ont changé à mesure que le climat se réchauffait après la période glaciaire.

« Bien que nous ne puissions pas utiliser la période passée pour prédire directement comment le récif réagira au changement climatique actuel, cela nous donne une compréhension de la nature dynamique de cette réponse », a déclaré le professeur Webster. « La principale différence avec le changement climatique anthropique est qu’il devrait être beaucoup plus rapide que les changements précédents que le récif a connus. »

Comment la recherche a été menée ?

L’expédition 325 a récupéré 34 carottes de récifs fossiles et de sédiments sur 17 sites à des profondeurs d’eau de 46 à 170 mètres le long de la partie externe de la Grande Barrière de corail. Ces carottes ont été analysées parallèlement à une cartographie à haute résolution des fonds marins et à des données sismiques, ainsi qu’à des assemblages de coraux fossiles et d’algues coralliennes, et à d’autres données sur le récif historique.

Cette approche multidisciplinaire a permis à l’équipe de reconstruire non seulement quand les récifs ont grandi et sont morts, mais aussi les conditions environnementales dans lesquelles ils se sont formés. Cela comprenait des environnements récifaux peu profonds et à haute énergie jusqu’aux pentes avant-récifales plus profondes. Ces résultats ont permis aux scientifiques de suivre les changements du niveau de la mer, de la température de surface de la mer, du flux de sédiments et de la qualité de l’eau au fil du temps.

Le professeur Webster a déclaré que la plus grande contribution de l’expédition était d’avoir rassemblé de nombreuses lignes de preuves différentes pour construire une image cohérente de l’évolution de la Grande Barrière de corail à travers l’une des périodes les plus turbulentes de l’histoire récente de la Terre.

« C’était bien plus qu’une simple campagne de terrain », a déclaré le professeur Webster.

« C’était un effort scientifique important et multi-institutionnel qui combinait le carottage des récifs, la géophysique, la datation, la géochimie, la paléoécologie et la sédimentologie pour comprendre non seulement quand le récif a changé, mais aussi comment il a changé et pourquoi. »

L’expédition a rassemblé des chercheurs d’Australie, du Japon, d’Allemagne, d’Espagne, des États-Unis et d’autres pays, et a tiré parti des capacités spécialisées de la plateforme du Programme intégré de forage océanique pour accéder à des enregistrements de récifs submergés autrement difficiles à étudier. 

Article : Evolution of the Great Barrier Reef shelf-edge system in response to major environmental changes: a synthesis of IODP Expedition 325’ – Journal : Marine Geology – Méthode : Observational study – DOI : Lien vers l’étude

Source : Sydney U.