La biodiversité polaire en péril

1Malgré une situation alarmante, l’impact des changements environnementaux sur la biodiversité polaire commence à peine à être compris. Or, comprendre et prédire les effets des changements globaux sur les écosystèmes polaires constitue, pour notre société, un défi scientifique et technique unique (cf. I.10). Les recherches sur un milieu encore peu anthropisé peuvent en effet être décisives dans la compréhension de notre environnement. En outre, les difficultés logistiques inhérentes à ces régions polaires stimulent le développement d’innovations technologiques qui, en révolutionnant les techniques d’observation et de collecte de données, ouvrent des horizons de recherche originaux en écologie.

2La grande vulnérabilité de la biodiversité des écosystèmes polaires s’explique tout d’abord par leur isolement géologique, océanographique et historique, qui a favorisé l’endémisme* des populations de ces régions. De plus, pour survivre en milieu polaire, les organismes vivants ont dû développer des processus efficaces de résistance au froid, et d’autres adaptations souvent très sophistiquées (cf. V.28). Cet endémisme et ces adaptations peuvent, cependant, les rendre incapables de surmonter des variations brutales de leur environnement, du fait de leur faible plasticité phénotypique*. Ainsi, les anomalies climatiques, les introductions d’espèces exotiques et les activités anthropiques* – telles que l’accroissement des activités touristiques, l’intensification des explorations pétrolières et gazières et des activités liées à leur extraction, la surexploitation des ressources marines, les impacts de méthodes scientifiques non adaptées… – peuvent leur être particulièrement préjudiciables. La combinaison de ces différents facteurs complexifie le problème et est, dès à présent, à l’origine de mutations majeures de ces écosystèmes polaires. Par exemple, suite à l’introduction récente d’une espèce invasive de crabes royaux, son expansion aggravée par le réchauffement des eaux antarctiques pourrait rapidement éroder la biodiversité marine polaire en décimant la faune locale, comme cela est le cas actuellement avec les échinodermes*. Une autre conséquence d’un réchauffement du climat sera probablement le bouleversement des distributions et de l’abondance des masses planctoniques, qui constituent la base des réseaux trophiques des océans. Ces modifications auront, en cascade, des répercussions tragiques sur tout l’écosystème. Or, collecter en continu des informations sur les différents niveaux trophiques des Océans Austral et Arctique, et ce aux différentes échelles, est techniquement très difficile et implique d’énormes moyens en mer. Par leur position au sommet des réseaux trophiques, les prédateurs supérieurs, tels que les mammifères ou les oiseaux marins, intègrent et amplifient naturellement les conséquences des changements environnementaux (climat, surpêche, pollutions…) sur les échelons trophiques inférieurs. En d’autres termes, l’évolution de leurs principaux traits d’histoire de vie, comme leur succès reproducteur et leur survie, constitue un indicateur de l’impact des changements environnementaux sur l’abondance et sur la localisation de leurs proies, et, globalement, de l’état de santé des écosystèmes (cf. I.11).

Collecter des données sur la faune polaire

3Pour déterminer les principaux traits d’histoire de vie des animaux, les scientifiques « marquent » un nombre significatif d’individus, habituellement par une bague à une patte, à une nageoire ou à un aileron, afin que les résultats soient « robustes » à l’échelle populationnelle. Cependant, le marquage présente plusieurs inconvénients, tel que le stress engendré au moment de la capture ou de la recapture pour la lecture de la bague permettant l’identification de l’individu. Par ailleurs, le baguage des manchots à l’aileron s’est avéré avoir un impact considérable sur leur succès reproducteur et leur survie, du fait de la gêne hydrodynamique lors de leurs déplacements en mer. Identifier et étudier les animaux polaires, tout en évitant leur perturbation, constitue également un enjeu majeur pour le développement d’autres disciplines indispensables à l’amélioration de nos connaissances. En effet, dans le cadre d’études physiologiques, la capture des animaux demeure incontournable, afin de réaliser des prélèvements divers, des injections ou des perfusions, ou bien encore pour équiper les individus d’instruments ultra-miniaturisés (bio-logging) capables d’enregistrer leur fréquence cardiaque ou leur température interne. Les technologies spatiales (systèmes Argos et GPS) et les progrès constants en micro-électronique et micro-informatique, qui permettent aussi de recueillir des données océanographiques grâce aux instruments « embarqués » par les animaux, révolutionnent, quant à eux, nos connaissances sur les stratégies de prospection alimentaire des animaux marins. Néanmoins, les incertitudes sur l’impact réel de ces manipulations ou instruments restent un problème.

Un nouveau type d’observatoires du vivant

4Pour suivre des individus non perturbés, mais également « témoins » pour les études expérimentales sur les animaux dans leur milieu naturel, les chercheurs et ingénieurs de l’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien ont développé dans le cadre des programmes de l’Institut polaire Paul-Émile Victor l’utilisation de la RFID (Radio Frequency IDentification) sur des manchots dès le début des années 1990. Un transpondeur, petite étiquette électronique sans batterie de moins d’un gramme, est placé sous la peau de l’animal et ne le perturbe donc pas. Son activation, qui permet une identification automatique, est induite par un champ électromagnétique lorsque l’animal passe à courte distance d’une antenne fixe installée sur un passage naturel, ou lorsqu’il est approché par une antenne mobile, celle-ci pouvant être une perche ou un robot télécommandé (figure). Grâce à des dispositifs installés dans les Archipels de Crozet et de Pointe Géologie en Terre Adélie, sont à présent connus les traits d’histoire de vie de plus de 10 000 manchots royaux et Adélie non perturbés, ce qui constitue une base d’informations unique pour conduire une approche intégrant dynamique des populations, physiologie et bio-logging.

5Ces nouvelles approches d’observation du vivant ouvrent des perspectives inédites de renouvellement des questionnements et permettent une meilleure compréhension d’un environnement en évolution rapide, entraînant des adaptations qu’il nous faut désormais mieux comprendre (cf. VI.4). L’intégration de ces informations dans des modèles mathématiques globaux devrait permettre d’établir des modèles prédictifs de l’évolution de la composante biologique des écosystèmes polaires. De telles informations sont capitales pour permettre aux gestionnaires des Réserves naturelles et aux décideurs politiques d’élaborer des solutions plus efficaces en matière de gestion de la pêche et des risques associés aux changements environnementaux, et de la mise en place de mesures de protection et de conservation de ces régions sensibles et indispensables à l’équilibre planétaire.