Certains poissons ont des excréments mortels pour les récifs coralliens

Dans une tournure des événements surprenante, les biologistes marins de l’Université Rice ont découvert que les matières fécales des poissons, dont on croyait auparavant qu’elles favorisaient la santé des récifs coralliens, peuvent en fait endommager et même tuer les coraux.

La recherche, publiée dans la revue en libre accès Frontières des sciences marinesrévèle que les matières fécales des poissons consommateurs d’algues et de détritus, connus sous le nom de brouteurs, contiennent des niveaux élevés d’agents pathogènes coralliens.

À l’inverse, les excréments des poissons mangeurs de coraux, ou corallivores, se sont avérés contenir des niveaux élevés de bactéries bénéfiques qui pourraient fonctionner comme un « probiotique corallien ».

« Les poissons corallivores sont généralement considérés comme nuisibles car ils mordent les coraux. Mais il s’avère que cela ne raconte pas toute l’histoire », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Carsten Grupstra, qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Boston et à la Woods Hole Oceanographic Institution.

En 2021, Grupstra, sa conseillère doctorale Adrienne Correa et d’autres membres de son groupe de recherche à l’Université Rice ont fait une découverte révolutionnaire : les matières fécales des prédateurs coralliens contiennent des algues symbiotiques vivantes dont les coraux dépendent pour leur survie.

Cette nouvelle étude s’appuie sur cette découverte en examinant les données et les preuves recueillies au cours de deux années de recherche sur le terrain et d’expériences en laboratoire à Rice et à la station de recherche écologique à long terme sur les récifs coralliens de Moorea en Polynésie française.

La recherche démontre que les excréments de corallivore contiennent une quantité importante de bactéries généralement présentes dans les coraux sains dans des conditions normales. Pendant ce temps, les excréments des brouteurs contiennent non seulement des bactéries pathogènes, mais il a également été prouvé qu’ils endommagent ou tuent des fragments de corail vivants lors d’expériences contrôlées en laboratoire.

Pour comprendre pourquoi les coraux pourraient bénéficier des excréments de leurs prédateurs, Grupstra a expliqué qu’il est crucial de considérer que les poissons mangeurs de coraux ne consomment pas complètement leurs proies. Ces poissons sont constamment à l’affût des prédateurs et suivent un processus simple en deux étapes : ils attrapent une bouchée de corail puis nagent vers un nouvel emplacement. Au fur et à mesure qu’ils se déplacent, ils dispersent naturellement leurs excréments, ainsi que tous les organismes bénéfiques qu’ils contiennent, sur une vaste zone.

Selon Grupstra, la nouvelle étude suggère que les excréments de corallivore pourraient servir de source essentielle de microbes bénéfiques pour les coraux. Faisant une comparaison avec la médecine humaine, il a déclaré : « C’est analogue à la thérapie de transplantation de microbiote fécal chez l’homme. »

Comment l’étude a été réalisée

Les chercheurs ont collecté des excréments frais de corallivores et de brouteurs lors de plongées de recherche, en analysant les bactéries dans les échantillons et en menant des expériences contrôlées pour déterminer l’impact de chaque type d’excréments sur la santé des coraux.

Les expériences consistaient à placer des morceaux de corail dans des bocaux contenant de l’eau de mer exempte de microbes et à ajouter des excréments frais de corallivores ou de brouteurs dans certains bocaux. Pour déterminer si les caractéristiques physiques des matières fécales pouvaient à elles seules endommager le corail, des échantillons fécaux stérilisés ont été ajoutés à d’autres bocaux.

Le dernier groupe de pots, un contrôle expérimental, n’avait rien ajouté. À la fin de l’expérience, les fragments de corail de tous les bocaux ont été examinés et classés comme apparemment sains, contenant des lésions ou morts.

Ce que les chercheurs ont appris

Les résultats ont montré que certaines matières fécales pouvaient tuer ou étouffer les coraux. Dans la plupart des cas, l’effet était localisé, entraînant des lésions sur le fragment de corail. Dans d’autres cas, le fragment entier est mort.

Les excréments des brouteurs ont causé des lésions ou la mort dans tous les bocaux, tandis que les excréments corallivores ont produit des lésions moins nombreuses et plus petites et ont rarement entraîné la mort par fragments. Les matières fécales stérilisées produisaient des dommages comparables.

« Les analyses bactériennes de nos échantillons de terrain ont aidé à expliquer les résultats des expériences en laboratoire », a déclaré le professeur Correa. « Nous avons découvert que les agents pathogènes coralliens étaient plus abondants dans les excréments des brouteurs et que les microbes bénéfiques étaient plus abondants dans les excréments corallivores. »

Grupstra a souligné la nécessité de poursuivre les recherches sur la façon dont les excréments de poisson affectent les coraux dans l’océan. Les effets nocifs ou bénéfiques pourraient être limités si les boulettes fécales se désintègrent ou sont consommées ou éliminées par d’autres organismes.

Une meilleure compréhension des facteurs à l’origine des effets fécaux pourrait permettre aux gestionnaires de récifs de mettre en place des traitements favorisant les effets bénéfiques ou minimisant les impacts négatifs.

« Ensemble, ces découvertes aboutissent à une compréhension plus nuancée des rôles des poissons sur les récifs coralliens et peuvent nous aider à mieux comprendre les interactions qui se produisent sur les récifs du monde entier », a expliqué Grupstra. « Les corallivores et les brouteurs ont des rôles écologiques importants, et la compréhension de ces rôles peut nous aider à mieux gérer et conserver ces écosystèmes importants. »

La recherche a reçu le soutien de la National Science Foundation (2145472 et 1635798), des fonds de démarrage de l’Université Rice et des bourses accordées par le Wagoner Foreign Study Scholarship Program et la Kirk W. Dotson Endowed Graduate Fellowship in Ecology and Evolutionary Biology.

Les résultats remettent en question la croyance de longue date selon laquelle les poissons corallivores affaiblissent les structures des récifs, révélant que leurs excréments peuvent en fait avoir un effet bénéfique sur la santé des coraux. En revanche, les excréments des brouteurs, dont on croyait auparavant qu’ils favorisaient la santé des récifs, se sont maintenant avérés héberger des agents pathogènes nocifs qui peuvent endommager ou tuer les coraux.

Cette découverte est une étape importante dans la compréhension des relations complexes entre divers organismes au sein des écosystèmes des récifs coralliens et a le potentiel d’avoir un impact significatif sur les efforts de conservation des coraux à l’avenir.

En savoir plus sur l’impact du changement climatique sur les récifs coralliens

Les récifs coralliens font partie des écosystèmes les plus diversifiés et les plus productifs de la planète, fournissant des services essentiels tels que le soutien à la pêche, la protection des côtes et la promotion du tourisme. Cependant, les récifs coralliens sont de plus en plus menacés par le changement climatique, qui les impacte de plusieurs manières :

Blanchiment des coraux

L’un des impacts les plus visibles et les plus connus du changement climatique sur les récifs coralliens est le blanchissement des coraux. Cela se produit lorsque les coraux subissent un stress dû aux températures élevées de la mer, les obligeant à expulser les algues symbiotiques (zooxanthelles) vivant dans leurs tissus. Ces algues fournissent aux coraux des nutriments et sont responsables de leurs couleurs vibrantes.

Lorsque les coraux perdent ces algues, ils deviennent blancs ou transparents, d’où le terme « blanchiment ». Les coraux blanchis sont plus sensibles aux maladies et ont des taux de croissance, une capacité de reproduction et des taux de survie réduits. Si le stress persiste pendant une période prolongée, les coraux blanchis peuvent mourir.

L’acidification des océans

Les niveaux croissants de dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) provoquent également l’acidification des océans. Comme l’océan absorbe le CO2, cela entraîne une diminution des niveaux de pH, rendant l’eau plus acide. Cette acidification a un impact négatif sur la capacité des coraux et d’autres organismes marins à construire et à maintenir leur squelette de carbonate de calcium. Des taux de calcification réduits peuvent affaiblir les structures coralliennes, les rendant plus sensibles à l’érosion et aux dommages causés par les tempêtes.

Le niveau de la mer monte

Le changement climatique entraîne une élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale en raison de la fonte des calottes glaciaires polaires et de l’expansion de l’eau de mer à mesure qu’elle se réchauffe. L’élévation du niveau de la mer peut entraîner une sédimentation accrue et une pénétration réduite de la lumière dans les récifs coralliens côtiers, affectant leur croissance et leur santé globale.

Changements dans les conditions météorologiques

Le changement climatique peut modifier les conditions météorologiques, entraînant des tempêtes et des ouragans plus intenses et plus fréquents. Ces événements peuvent causer des dommages physiques aux récifs coralliens, briser les colonies de coraux et enlever de grandes sections de la structure du récif.

Changements dans les courants océaniques

Le changement climatique peut également affecter les courants océaniques, qui jouent un rôle vital dans la distribution des nutriments, de la chaleur et des larves. Les changements de courants peuvent perturber l’approvisionnement en nutriments des récifs coralliens, ce qui a un impact sur leur croissance et leur santé.

Pour protéger et conserver les récifs coralliens, il est crucial d’atténuer le changement climatique en réduisant les émissions de gaz à effet de serre et en adoptant des pratiques durables. En outre, des mesures locales telles que l’amélioration de la qualité de l’eau, la protection des récifs coralliens contre les dommages physiques et la gestion de la pêche peuvent contribuer à renforcer la résilience de ces écosystèmes vitaux face aux impacts du changement climatique.