Un récif corallien constitue un écosystème sous-marin caractérisé principalement par la présence de coraux bâtisseurs de récifs. Ces structures sont formées de colonies de polypes coralliens cimentés ensemble par du carbonate de calcium. La majorité des récifs coralliens sont constitués de coraux durs, dont les polypes se regroupent généralement en formations groupées.
Un récif corallien est un écosystème sous-marin caractérisé par des coraux constructeurs de récifs. Les récifs sont formés de colonies de polypes coralliens maintenus ensemble par du carbonate de calcium. La plupart des récifs coralliens sont constitués de coraux durs, dont les polypes se regroupent en groupes.
Les coraux sont classés dans la classe des Anthozoaires, une subdivision du phylum animal Cnidaria, qui comprend également les anémones de mer et les méduses. Distincts des anémones de mer, les coraux produisent des exosquelettes rigides en carbonate qui assurent à la fois un soutien structurel et une protection. Les conditions de croissance optimales pour la plupart des récifs comprennent des environnements aquatiques chauds, peu profonds, clairs, bien éclairés et agités. L'émergence des récifs coralliens remonte à 485 millions d'années, coïncidant avec le début de la période de l'Ordovicien inférieur, date à laquelle ils ont remplacé les récifs microbiens et spongieux prédominants au cours de l'ère cambrienne.
Souvent appelés les forêts tropicales de la mer, les récifs coralliens peu profonds représentent certains des écosystèmes les plus riches en biodiversité de la planète. Bien qu’ils occupent moins de 0,1 % de la surface océanique mondiale, soit une superficie représentant environ la moitié de la France, ils abritent au moins 25 % de toutes les espèces marines, parmi lesquelles des poissons, des mollusques, des vers, des crustacés, des échinodermes, des éponges, des tuniciers et d’autres cnidaires. Les récifs coralliens prospèrent dans les eaux océaniques oligotrophes, caractérisées par une faible disponibilité en nutriments. Bien qu'ils soient principalement situés à faible profondeur dans les régions tropicales, les récifs coralliens d'eau profonde et d'eau froide se trouvent également, quoique à une échelle plus limitée, dans d'autres zones géographiques.
Depuis 1950, les récifs coralliens tropicaux peu profonds ont connu une réduction de 50 %, un déclin en partie attribuable à leur sensibilité à des conditions d'eau spécifiques. Ces écosystèmes sont confrontés à des menaces importantes dues à divers facteurs, notamment des charges excessives de nutriments (azote et phosphore), l'augmentation du contenu thermique des océans, l'acidification des océans, les pratiques de pêche non durables (telles que la pêche à l'explosif, la pêche au cyanure et la pêche sous-marine avec des équipements de plongée), l'utilisation de crèmes solaires et les activités d'utilisation des terres préjudiciables, qui incluent le ruissellement et l'infiltration (par exemple, des puits d'injection et des puisards).
Les récifs coralliens fournissent des services écosystémiques cruciaux, soutenir le tourisme, la pêche et la protection des côtes. Les estimations de la valeur économique mondiale annuelle des récifs coralliens varient considérablement, allant de 30 à 375 milliards de dollars américains (sur la base des évaluations de 1997 et 2003) à 2 700 milliards de dollars américains (une projection pour 2020) et même 9 900 milliards de dollars américains (un calcul de 2014).
Formation
La majorité des récifs coralliens sont apparus après la dernière période glaciaire, une époque où la fonte des glaces a entraîné une élévation significative du niveau de la mer et l'inondation des plateaux continentaux. La plupart des récifs coralliens existants ont moins de 10 000 ans. À mesure que les communautés coralliennes s’établissaient, les récifs se sont accrus verticalement, suivant le rythme de la montée du niveau de la mer. Les récifs qui ne parvenaient pas à croître suffisamment rapidement risquaient d'être submergés, perdant ainsi l'accès à une lumière adéquate. Au-delà des plateaux continentaux, les récifs coralliens sont également observés dans les eaux profondes, encerclant généralement les îles et les atolls océaniques. Ces îles sont principalement d'origine volcanique, bien que certaines possèdent des origines tectoniques, résultant du soulèvement des fonds marins profonds dû aux mouvements des plaques.
Dans son ouvrage fondateur, La structure et la distribution des récifs coralliens, Charles Darwin a articulé sa théorie concernant la formation des récifs d'atoll, un concept développé au cours de son voyage à bord du Beagle. Il a postulé que les atolls se sont formés à la suite de processus de soulèvement et d'affaissement de la croûte océanique terrestre sous les océans. Darwin a délimité une séquence en trois étapes pour le développement d'un atoll : initialement, un récif frangeant se développe autour d'une île volcanique éteinte à mesure que l'île et le fond océanique environnant s'affaissent. Avec un affaissement continu, ce récif frangeant évolue vers une barrière de corail, pour finalement aboutir à un récif d'atoll.
Darwin a émis l'hypothèse qu'une base rocheuse, représentant les vestiges du volcan d'origine, se trouverait sous chaque lagon. Des investigations scientifiques ultérieures ont corroboré cette hypothèse. La théorie de Darwin reposait sur son idée selon laquelle les polypes coralliens prospèrent dans les eaux tropicales agitées mais sont limités à une plage de profondeur étroite, commençant juste en dessous de la laisse de marée basse. Lorsque les conditions géologiques le permettent, les coraux prolifèrent le long des côtes, formant des récifs frangeants qui peuvent, au fil du temps, se transformer en récifs-barrières.
Les récifs frangeants peuvent se développer le long des côtes, là où le fond marin s'élève ; cependant, les coraux élevés au-dessus du niveau de la mer périssent. En cas d'affaissement progressif des terres, les récifs frangeants peuvent maintenir leur position en s'accumulant verticalement sur une fondation de coraux plus âgés et décédés, évoluant ainsi vers une barrière de corail qui délimite un lagon entre la structure du récif et la masse continentale. Si une barrière de corail encercle une île qui submerge ensuite sous le niveau de la mer, un atoll à peu près circulaire composé de coraux vivants peut persister, maintenant sa croissance en équilibre avec le niveau de la mer et entourant un lagon central. En règle générale, les récifs-barrières et les atolls ne forment pas de cercles continus, présentant souvent des cassures causées par l'activité des tempêtes. Semblable à une augmentation rapide du niveau de la mer, un affaissement rapide du fond marin peut entraver la croissance des coraux, entraînant la disparition des coraux individuels et de la structure entière du récif, un phénomène appelé noyade des coraux. Les coraux dépendants des zooxanthelles peuvent périr si la profondeur de l'eau augmente de manière excessive, empêchant leurs algues symbiotiques d'effectuer une photosynthèse adéquate en raison d'une pénétration insuffisante de la lumière.
Les deux principaux déterminants de la géomorphologie des récifs coralliens, ou configuration structurelle, sont les caractéristiques de leur substrat sous-jacent et la trajectoire historique des fluctuations du niveau de la mer par rapport à ce substrat.
La Grande Barrière de Corail, estimée à environ 20 000 ans, illustre la formation de récifs coralliens sur les plateaux continentaux. À cette époque, le niveau mondial de la mer était inférieur de 120 m (390 pieds) aux niveaux actuels du XXIe siècle. À mesure que le niveau de la mer montait, les eaux marines et les communautés coralliennes ont progressivement inondé ce qui était autrefois des zones élevées de la plaine côtière australienne. Il y a 13 000 ans, le niveau de la mer s'était élevé à 60 m (200 pi) en dessous de son altitude actuelle, transformant de nombreuses collines des plaines côtières en îles continentales. La transgression continue du niveau de la mer a finalement submergé la majorité de ces îles continentales. Cela a permis aux coraux de coloniser et de envahir ces collines submergées, conduisant au développement de cayes et de structures récifales. Au cours des 6 000 dernières années, les fluctuations du niveau de la mer dans la région de la Grande Barrière de Corail ont été négligeables. On estime que les structures récifales existantes ont entre 6 000 et 8 000 ans. Malgré sa formation le long d’un plateau continental plutôt qu’autour d’une île volcanique, les principes énoncés par Darwin restent pertinents. Son développement a cessé au stade de barrière de corail car le continent australien n'est pas en submersion. Ce processus a abouti à la formation de la plus vaste barrière de corail au monde, située entre 300 et 1 000 m (980 et 3 280 pieds) au large et s'étendant sur 2 000 km (1 200 mi).
Les récifs coralliens tropicaux en bonne santé présentent des taux de croissance horizontale allant de 1 à 3 cm (0,39 à 1,18 po) par an et des taux d'accrétion verticale variant entre 1 et 25 cm. (0,39 à 9,84 pouces) par an. Cependant, leur croissance est limitée à des profondeurs inférieures à 150 m (490 pieds) en raison de leurs besoins photosynthétiques en lumière solaire, et ils sont incapables de se développer au-dessus du niveau de la mer.
Matériau
Comme leur désignation l'indique, les récifs coralliens sont principalement composés de restes squelettiques de colonies de coraux en grande partie intactes. L'incorporation d'autres éléments chimiques présents dans les coraux dans les dépôts de carbonate de calcium conduit à la formation d'aragonite. Néanmoins, l'inclusion de fragments de coquilles et de restes d'algues corallines, illustrés par le genre à segment vert Halimeda, peut augmenter la résilience du récif contre les dommages causés par les tempêtes et d'autres facteurs de stress environnementaux. De telles structures composites sont évidentes dans des formations comme l'atoll d'Eniwetok.
Dans le passé géologique
Les périodes de développement maximal des récifs se sont produites au Cambrien moyen (513-501 Ma), au Dévonien (416-359 Ma) et au Carbonifère (359-299 Ma), principalement attribuées aux coraux Rugosa éteints. Des maxima ultérieurs ont été observés au Crétacé supérieur (100-66 Ma) et au Néogène (23 Ma – aujourd'hui), en raison de la prolifération des coraux Scleractinia.
Historiquement, toutes les formations récifales n'étaient pas exclusivement des structures biogéniques créées par les coraux. Les récifs du Cambrien inférieur (542-513 Ma) provenaient d'algues calcaires et d'archéocyathidés, qui étaient de petits animaux coniques probablement liés aux éponges. À la fin du Crétacé (100-66 Ma), les récifs ont également été construits par des rudistes, un groupe de bivalves dont une valve formait la structure conique primaire et l'autre, nettement plus petite, fonctionnait comme un opercule ou un capuchon.
L'analyse de la composition isotopique de l'oxygène dans les squelettes aragonitiques des récifs coralliens, illustrée par le genre Porites, fournit un aperçu des variations historiques de la température de la surface de la mer et salinité pendant la période de croissance du corail. Les climatologues utilisent fréquemment cette méthodologie pour reconstruire le paléoclimat de régions spécifiques.
Types
Suite à la classification fondamentale de Darwin de trois formations récifales primaires : le récif frangeant encerclant une île volcanique, évoluant vers une barrière de corail et, finalement, un atoll - des recherches scientifiques ultérieures ont identifié d'autres morphologies de récifs. Bien que certaines sources scientifiques maintiennent une classification tripartite, Thomas énumère « Quatre formes majeures de récifs coralliens à grande échelle » : le récif frangeant, la barrière de corail, l'atoll et le récif de table, faisant référence à Stoddart, D.R. (1969). Spalding et al. délimitent quatre catégories principales de récifs qui sont facilement démontrables : le récif frangeant, la barrière de corail, l'atoll et le "récif de banc ou de plate-forme", observant en outre l'existence de nombreuses autres structures qui ne correspondent pas précisément à des définitions strictes, telles que le "récif patch".
Récif frangeant
Un récif frangeant, également appelé récif littoral, se caractérise par son attachement direct à un littoral ou sa proximité, séparé par un chenal ou un lagon étroit et peu profond. Ce type de récif représente la forme la plus répandue dans le monde. Les récifs frangeants sont généralement parallèles aux côtes et peuvent s'étendre sur des distances considérables, s'étendant souvent sur plusieurs kilomètres. Bien qu'ils mesurent généralement moins de 100 mètres de largeur, certains exemples peuvent atteindre plusieurs centaines de mètres de diamètre. Leur formation commence au bas niveau de l’eau le long du rivage, puis s’étend vers la mer au fur et à mesure de leur développement. La largeur ultime d'un récif frangeant est déterminée par le point auquel le fond marin subit une forte descente. La surface du récif maintient généralement une élévation constante, située juste sous la ligne de flottaison. Dans les récifs frangeants matures, où les sections externes se sont étendues considérablement au large, la partie interne peut subir une érosion, conduisant à la formation éventuelle d'un lagon. Ces lagons de récifs frangeants peuvent atteindre des largeurs supérieures à 100 mètres et des profondeurs de plusieurs mètres, s'étendant systématiquement parallèlement à la côte adjacente, un peu comme le récif lui-même. Notamment, les récifs frangeants de la mer Rouge sont considérés comme « parmi les mieux développés au monde », présents le long de toutes ses côtes à l'exception des baies sablonneuses.
Barrière de corail
Les récifs-barrières se distinguent par leur séparation du littoral continental ou insulaire par un chenal ou un lagon important. Bien qu’ils ressemblent aux stades de développement avancés d’un récif frangeant comprenant un lagon, les récifs-barrières divergent principalement par leur échelle et leur genèse. Leurs lagons associés peuvent s'étendre sur plusieurs kilomètres de largeur et atteindre des profondeurs allant de 30 à 70 mètres. Il est crucial que le bord extérieur du récif d’une barrière de corail commence en eau libre, plutôt qu’à proximité immédiate d’un rivage. À l’instar des atolls, on suppose que la formation des récifs-barrières se produit soit par l’affaissement des fonds marins, soit par une élévation du niveau de la mer. La période de développement des récifs-barrières est considérablement plus longue que celle des récifs frangeants, ce qui les rend par conséquent nettement moins courants.
L'exemple le plus connu et le plus étendu de barrière de corail est la Grande Barrière de Corail d'Australie. D’autres exemples marquants incluent le système de barrière de corail mésoaméricain et la barrière de corail de Nouvelle-Calédonie. Des barrières de corail sont également documentées le long des côtes de Providencia, de Mayotte et des îles Gambier, ainsi que sur la côte sud-est du Kalimantan, dans des sections spécifiques de la côte de Sulawesi, dans le sud-est de la Nouvelle-Guinée et sur la côte sud de l'archipel de la Louisiade.
Récif de plate-forme
Les récifs de plate-forme, également appelés récifs de banque ou récifs de table, possèdent la capacité de se développer sur le plateau continental ou en haute mer, essentiellement partout où le fond marin monte suffisamment près de la surface de l'océan pour faciliter la prolifération des coraux zooxanthellés, constructeurs de récifs. Ces récifs sont observés dans le sud de la Grande Barrière de corail, en particulier dans le groupe Swain et Capricorne situé sur le plateau continental, à environ 100 à 200 kilomètres au large. À l’inverse, certains récifs plates-formes du nord des Mascareignes sont situés à des milliers de kilomètres de tout continent. Contrairement aux récifs frangeants et aux récifs-barrières, qui s’étendent principalement vers la mer, les récifs plates-formes présentent une croissance multidirectionnelle. Leurs dimensions sont très variables, allant de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres de diamètre. Généralement, leur morphologie va d’ovale à allongée. Des parties de ces récifs peuvent émerger au-dessus de la surface, créant des bancs de sable et des îles mineures, autour desquels des récifs frangeants secondaires peuvent ensuite se développer. Un lagon central peut également se former au sein d'un récif plate-forme.
Les récifs plates-formes se trouvent fréquemment dans les atolls, où ils sont désignés sous le nom de « récifs patch » et ne mesurent généralement que quelques dizaines de mètres de diamètre. Lorsque ces récifs se développent le long de formations géologiques étendues, telles que d’anciennes barrières de corail érodées, ils adoptent souvent une configuration linéaire. Un exemple illustratif de ce phénomène est observé sur la côte orientale de la mer Rouge, près de Djeddah. Dans les récifs plates-formes matures, les sections internes peuvent subir une érosion importante, conduisant à la création d'un pseudo-atoll. La distinction entre ces pseudo-atolls et les véritables atolls nécessite une enquête approfondie, impliquant potentiellement des carottages. Certains récifs plates-formes des Laccadives présentent une morphologie en forme de U, attribuée à l'influence des vents dominants et des courants aquatiques.
Atoll
Les atolls, ou récifs d'atolls, constituent un système de récif-barrière approximativement circulaire ou continu qui entoure complètement un lagon central, dépourvu d'île centrale. Ces formations proviennent généralement des récifs frangeants entourant les îles volcaniques qui, au fil du temps géologique, s'érodent et s'affaissent sous le niveau de la mer. Des atolls peuvent également se former en raison de l'affaissement des fonds marins ou de l'élévation eustatique du niveau de la mer, entraînant la formation d'un anneau de récifs entourant un lagon. Ils sont répandus dans tout le Pacifique Sud, fréquemment présents au milieu de l'océan, comme dans les îles Carolines, les îles Cook, la Polynésie française, les îles Marshall et la Micronésie.
Des atolls sont également observés dans l'océan Indien, notamment aux Maldives, aux îles Chagos, aux Seychelles et à proximité de l'île Cocos. L'ensemble de l'archipel des Maldives est composé de 26 atolls.
Morphologies de récifs supplémentaires
- Récif tablier – Un récif court ressemblant à un récif frangeant mais caractérisé par une pente plus raide, se projetant vers la mer et vers le bas à partir d'une pointe ou d'un rivage péninsulaire. Cela représente un stade naissant du développement des récifs frangeants.
- Récif de banc – Récif solitaire au sommet plané dépassant les dimensions d'un récif corallien, généralement situé dans des environnements au milieu du plateau et présentant des morphologies linéaires ou semi-circulaires ; classé comme un type de récif plate-forme.
- Patch reef – Formation récifale répandue, isolée et relativement petite, généralement située dans un lagon ou une baie, souvent circulaire et entourée de substrats sableux ou d'herbiers marins. Il peut être classé comme une forme de récif plate-forme ou comme éléments constitutifs des récifs frangeants, des atolls et des récifs-barrières. Ces parcelles peuvent être entourées d'une zone de densité d'herbiers marins diminuée, appelée halo de pâturage.
- Récif ruban – Structure récifale allongée, mince et potentiellement sinueuse, généralement affiliée aux lagons des atolls et alternativement désignée comme récif de bord de plateau ou récif de seuil.
- Récif asséchant : segment de récif qui devient subaérien à marée basse mais qui est inondé à marée haute.
- Habili – Une morphologie de récif endémique de la mer Rouge, dont le sommet reste suffisamment submergé pour empêcher la génération de vagues visibles, posant ainsi un danger pour la navigation des navires. Le terme dérive du mot arabe signifiant « à naître ».
- Microatoll – Un assemblage distinct d'espèces de coraux caractérisé par une accrétion verticale contrainte par l'élévation moyenne de la marée. Leurs morphologies de croissance fournissent un enregistrement indirect à faible résolution des fluctuations du niveau de la mer. Les spécimens fossilisés se prêtent à la datation au radiocarbone et ont joué un rôle déterminant dans la reconstruction du niveau de la mer pendant l'Holocène.
- Cayes – Formations insulaires sablonneuses de basse altitude qui se sont accumulées sur la surface des récifs coralliens à partir de détritus érodés accumulés, établissant ainsi des masses continentales supratidales. Ceux-ci sont capables de stabilisation végétative, les rendant habitables. Les cayes sont omniprésentes dans les environnements marins tropicaux des océans Pacifique, Atlantique et Indien (englobant les Caraïbes, la Grande Barrière de corail et la barrière de corail du Belize), fournissant des terrains à la fois habitables et arables.
- Mont sous-marin ou guyot – Ces caractéristiques se développent lorsqu'un récif de corail situé sur une île volcanique subit un affaissement. Les monts sous-marins sont caractérisés par des sommets arrondis, tandis que les guyots possèdent des sommets plats. La morphologie plane des sommets guyot, également appelés monts de table, est attribuée aux processus d'érosion déclenchés par l'action des vagues, les forces éoliennes et l'altération atmosphérique.
Zonation du récif
Les écosystèmes des récifs coralliens sont caractérisés par des zones distinctes qui abritent divers types d'habitats. Généralement, trois zones principales sont délimitées : à savoir l'avant-récif, la crête du récif et l'arrière-récif (également appelé lagon récifal).
Ces trois zones sont interconnectées à la fois physiquement et écologiquement. L'interaction entre le biote récifal et la dynamique océanique facilite l'échange d'eau de mer, de matières sédimentaires, de nutriments essentiels et de diverses formes de vie marine.
La majorité des récifs coralliens sont situés dans des eaux moins profondes que 50 mètres. Certains récifs occupent des plateaux continentaux tropicaux dépourvus d'upwellings frais et riches en nutriments, comme en témoigne la Grande Barrière de Corail. A l’inverse, d’autres sont observés dans les milieux océaniques abyssaux entourant les îles ou sous forme d’atolls, comme aux Maldives. Les récifs encerclant les îles se développent par l'affaissement des îles dans l'océan, tandis que les atolls proviennent de la submersion complète d'une île sous la surface de la mer.
Dans une classification alternative, Moyle et Cech délimitent six zones distinctes, bien que la majorité des récifs ne présentent qu'un sous-ensemble de ces zones.
La surface du récif constitue la partie la plus superficielle de la structure du récif. Cette zone est exposée à d’importantes houles et fluctuations de marée. Lorsque les vagues traversent des régions peu profondes, elles subissent des hauts-fonds, un phénomène décrit dans l'illustration ci-jointe. Par conséquent, l’eau de cette zone est fréquemment agitée. De telles conditions sont propices de manière optimale à la prolifération des coraux, car une pénétration adéquate de la lumière favorise la photosynthèse des zooxanthelles symbiotiques, tandis que les courants d'eau agités fournissent des sources de nourriture planctonique aux coraux.
Le fond hors récif constitue le fond marin peu profond immédiatement adjacent à un récif. Cette zone se trouve généralement le long des récifs situés sur les plateaux continentaux. En revanche, les récifs entourant les îles et les atolls tropicaux descendent abruptement dans les profondeurs profondes, manquant ainsi d'un tel fond. Typiquement sableux, ce substrat abrite fréquemment des herbiers marins, qui servent de zones d'alimentation cruciales pour diverses espèces de poissons de récif.
Les 50 premiers mètres du tombant récifal fournissent un habitat essentiel aux poissons de récif, offrant à la fois un abri dans la falaise et un accès au plancton dans les eaux adjacentes. Cette zone de dépôt spécifique est principalement observée autour des îles et atolls océaniques.
La face du récif représente la zone située au-dessus du fond récifal ou du tombant récifal, présentant souvent la plus grande biodiversité au sein de l'écosystème récifal. Les coraux et les algues calcaires créent collectivement des habitats complexes et des espaces protecteurs, notamment diverses fissures et crevasses. Les invertébrés et les algues épiphytes contribuent de manière significative à l’approvisionnement alimentaire d’autres organismes. Une caractéristique géomorphologique caractéristique de cette zone avant-récif est la présence de formations d'éperons et de rainures, qui facilitent le transport des sédiments vers le bas de la pente.
Le platier récifal est une étendue à fond sableux, potentiellement située derrière le récif principal et contenant souvent des fragments de corail. Cette zone peut soit délimiter un lagon, fonctionnant comme une région protectrice, soit s'étendre entre le récif et le littoral, auquel cas elle se présente comme un terrain plat et rocheux. Les poissons présentent généralement une préférence pour cet habitat lorsqu'il est disponible.
Le lagon récifal est caractérisé comme une zone entièrement fermée, ce qui entraîne une exposition réduite à l'action des vagues et présente fréquemment des parcelles de récifs dispersées et plus petites.
Néanmoins, la géomorphologie des récifs coralliens subit une transformation continue. Chaque récif comprend des mosaïques irrégulières d'algues, d'invertébrés sessiles et de roches et de sable exposés. Les dimensions, la morphologie et la prévalence proportionnelle de ces parcelles fluctuent chaque année, influencées par divers facteurs environnementaux qui favorisent sélectivement certains types de parcelles. Par exemple, la croissance du corail modifie perpétuellement la composition structurelle fine des récifs. À une échelle plus large, les tempêtes tropicales possèdent la capacité de déloger d'importantes sections de récifs et de mobiliser des rochers dans des substrats sableux.
Distribution géographique
On estime que les récifs coralliens couvrent une superficie de 284 300 km2 (109 800 milles carrés), ce qui représente un peu moins de 0,1 % de la surface océanique mondiale. La région Indo-Pacifique, qui comprend la mer Rouge, l’océan Indien, l’Asie du Sud-Est et le Pacifique, représente 91,9 % de ce total. Plus précisément, l'Asie du Sud-Est contribue à hauteur de 32,3 % à ce chiffre, tandis que le Pacifique, qui englobe l'Australie, en représente 40,8 %. Les récifs coralliens des régions de l'Atlantique et des Caraïbes représentent collectivement 7,6 % du total.
On estime que les récifs coralliens couvrent 284 300 km2 (109 800 milles carrés), soit un peu moins de 0,1 % de la superficie des océans. La région Indo-Pacifique (incluant la mer Rouge, l’océan Indien, l’Asie du Sud-Est et le Pacifique) représente 91,9 % de ce total. L’Asie du Sud-Est représente 32,3 % de ce chiffre, tandis que le Pacifique, y compris l’Australie, en représente 40,8 %. Les récifs coralliens de l'Atlantique et des Caraïbes représentent 7,6 %.
Alors que les coraux sont présents dans les environnements marins tempérés et tropicaux, les récifs d'eau peu profonde se développent exclusivement dans une bande latitudinale s'étendant d'environ 30° nord à 30° sud de l'équateur. Les coraux tropicaux ne peuvent pas prospérer à des profondeurs supérieures à 50 mètres (160 pieds). La plage de température optimale pour la majorité des récifs coralliens est de 26 à 27 °C (79 à 81 °F), avec très peu de récifs persistant dans des eaux inférieures à 18 °C (64 °F). Un point Darwin est atteint lorsque le taux d'accrétion nette des coraux constructeurs de récifs ne parvient pas à suivre le rythme de l'élévation relative du niveau de la mer, conduisant à la submersion permanente de la structure du récif. Un exemple d'un tel point est situé à l'extrémité nord-ouest de l'archipel hawaïen.
Néanmoins, les récifs du golfe Persique ont démontré une adaptation aux fluctuations extrêmes de température, tolérant 13 °C (55 °F) en hiver et 38 °C (100 °F) en été. Autour de l'île de Larak, 37 espèces de coraux scléractiniaires habitent cet environnement difficile.
Les coraux d'eau profonde occupent de plus grandes profondeurs et des températures plus froides, s'étendant jusqu'à des latitudes nettement plus élevées, y compris des zones aussi au nord que la Norvège. Malgré leur capacité à former des récifs, les connaissances approfondies sur les coraux d'eau profonde restent limitées.
Le récif corallien le plus septentrional de la Terre est situé près d'Eilat, en Israël. Les récifs coralliens sont rares le long des côtes occidentales des Amériques et de l'Afrique, principalement en raison des remontées d'eau océaniques et des courants côtiers froids robustes (en particulier les courants de Humboldt, de Benguela et des Canaries) qui font baisser la température de l'eau dans ces régions. En outre, les coraux sont rarement observés le long des côtes de l'Asie du Sud, depuis le point le plus oriental de l'Inde (Chennai) jusqu'aux frontières du Bangladesh et du Myanmar, ainsi que le long des côtes du nord-est de l'Amérique du Sud et du Bangladesh, en raison de l'important débit d'eau douce provenant respectivement de l'Amazone et du Gange.
Les systèmes de récifs coralliens notables comprennent :
- La Grande Barrière de Corail, reconnue comme la plus grande, se compose de plus de 2 900 récifs individuels et de 900 îles, s'étendant sur 2 600 kilomètres (1 600 mi) au large des côtes du Queensland, en Australie.
- Le système de barrière de corail mésoaméricain, le deuxième plus grand, s'étend sur 1 000 kilomètres (620 mi) depuis Isla Contoy, à la pointe nord de la péninsule du Yucatán, vers le sud jusqu'aux îles de la Baie du Honduras.
- La barrière de corail de Nouvelle-Calédonie, reconnue comme la deuxième plus longue barrière de corail au monde, s'étend sur une longueur impressionnante de 1 500 kilomètres (930 mi).
- La barrière de corail d'Andros, aux Bahamas, est la troisième plus grande au monde et s'étend le long de la côte est de l'île d'Andros, aux Bahamas, située entre Andros et Nassau.
- La mer Rouge présente de vastes récifs frangeants, certains datant de 6 000 ans, qui s'étendent le long de ses 2 000 km (1 240 mi) de côtes.
- Le Florida Reef Tract, considéré comme le plus grand récif de la zone continentale des États-Unis et la troisième plus grande barrière de corail au monde, s'étend de Soldier Key dans la baie de Biscayne jusqu'aux Dry Tortugas dans le golfe du Mexique.
- Le plateau de Blake abrite le plus grand récif corallien en eau profonde identifié au monde, une vaste structure de 6,4 millions d'acres qui s'étend de Miami à Charleston, en Caroline du Sud. Sa découverte a été annoncée publiquement en janvier 2024.
- Pulley Ridge, situé en Floride, représente le récif corallien photosynthétique le plus profond connu.
- L'archipel des Maldives se caractérise par la présence de nombreux récifs coralliens.
- La superficie des récifs coralliens des Philippines, estimée à 26 000 kilomètres carrés, est la deuxième plus grande d'Asie du Sud-Est. Ces récifs abritent un écosystème diversifié, comprenant plus de 900 espèces de poissons de récif et 400 espèces de coraux scléractiniaires, dont 12 espèces de coraux sont endémiques.
- Les îles Raja Ampat, situées dans la province indonésienne du sud-ouest de la Papouasie, présentent la plus grande biodiversité marine documentée au monde.
- Les Bermudes se distinguent par le fait qu'elles possèdent le système de récifs coralliens le plus septentrional au monde, situé précisément à 32,4°N 64,8°W / 32,4 ; -64,8. L’existence de ces récifs à une latitude aussi élevée est attribuée à l’influence du Gulf Stream voisin. Les espèces de coraux trouvées aux Bermudes constituent un sous-ensemble de celles répandues dans toute la région des Caraïbes.
- Le récif corallien individuel le plus septentrional du monde est situé dans le canal Finlayson, qui fait partie du passage intérieur de la Colombie-Britannique, au Canada.
- Le récif corallien le plus méridional du monde se trouve sur l'île Lord Howe, située dans l'océan Pacifique, au large de la côte est de l'Australie.
Corail
Les coraux vivants existent sous forme de colonies de minuscules animaux enfermés dans des exosquelettes de carbonate de calcium. Les têtes de corail sont formées d'agrégats d'organismes individuels appelés polypes, qui présentent diverses dispositions morphologiques. Bien qu'ils soient généralement de petite taille, les polypes peuvent varier considérablement en taille, depuis celle d'une tête d'épingle jusqu'à environ 30 cm de diamètre.
Les coraux hermatypiques, ou bâtisseurs de récifs, se trouvent exclusivement dans la zone photique (au-dessus de 70 m), qui représente la profondeur maximale à laquelle une lumière solaire adéquate pénètre dans la colonne d'eau.
Zooxanthelles
Les polypes coralliens manquent de capacités photosynthétiques ; au lieu de cela, ils s'engagent dans une relation symbiotique avec des algues microscopiques, en particulier des dinoflagellés appartenant au genre Symbiodinium, communément appelés zooxanthelles. Ces organismes symbiotiques résident dans les tissus des polypes et fournissent des nutriments organiques essentiels tels que le glucose, le glycérol et les acides aminés. Cette association mutualiste accélère considérablement la croissance des récifs coralliens, en particulier dans les eaux claires qui permettent une plus grande pénétration de la lumière solaire. Sans ces symbiotes, le développement des coraux serait insuffisant pour construire d’importantes formations récifales. Les coraux tirent jusqu'à 90 % de leurs besoins nutritionnels de leurs symbiotes. En réciprocité, les coraux abritent les zooxanthelles, avec des densités moyennes d'un million d'organismes par centimètre cube de corail, et assurent un approvisionnement continu en dioxyde de carbone nécessaire à leurs processus photosynthétiques.
Les divers pigments présents dans diverses espèces de zooxanthelles confèrent une coloration globale brune ou brun doré, contribuant ainsi aux teintes caractéristiques des coraux bruns. À l’inverse, d’autres pigments, notamment les rouges, les bleus et les verts, proviennent de protéines colorées synthétisées par les animaux coralliens eux-mêmes. Lorsqu’un corail expulse une proportion substantielle de ses zooxanthelles, il subit un processus appelé blanchiment, qui lui confère un aspect blanc (ou parfois des nuances pastel chez les coraux pigmentés par leurs propres protéines). Cette condition, si elle n'est pas inversée, peut finalement conduire à la mortalité des coraux.
Huit clades distincts de phylotypes Symbiodinium ont été identifiés, la majorité des recherches se concentrant sur les clades A à D. Chaque clade confère des caractéristiques à la fois avantageuses et moins compatibles influençant la survie de ses hôtes coralliens. Chaque organisme photosynthétique présente une susceptibilité spécifique aux photodommages, en particulier aux composés vitaux comme les protéines. La capacité de survie d’un organisme est dictée par ses taux de régénération et de réplication. Le phylotype A est principalement observé dans les eaux peu profondes, où il synthétise des acides aminés de type mycosporine résistants aux UV. Ces composés, dérivés de la glycérine, absorbent les rayons UV, améliorant ainsi l'adaptation du phylotype aux températures élevées de l'eau. En cas de dommages causés par les UV ou la chaleur, les mécanismes de réparation ultérieurs augmentent la probabilité de survie de l'hôte et du symbiote. Par conséquent, les preuves évolutives suggèrent que le clade A possède une résistance supérieure aux UV et à la chaleur par rapport aux autres clades.
Les clades B et C présentent une prévalence plus élevée dans les environnements aquatiques plus profonds, ce qui pourrait expliquer leur sensibilité accrue aux températures élevées. Une analogie peut être établie entre les clades B, C et D et les plantes terrestres des sous-bois, qui reçoivent un rayonnement solaire réduit. Compte tenu de leur présence à de plus grandes profondeurs, les clades B à D nécessitent un taux d’absorption de la lumière amélioré pour optimiser la synthèse d’énergie. Par conséquent, ces phylotypes, caractérisés par des taux d'absorption élevés aux longueurs d'onde ultraviolettes, démontrent une plus grande propension au blanchissement des coraux par rapport au clade A peu profond.
Le clade D a démontré une tolérance notable aux températures élevées, présentant un taux de survie supérieur à celui des clades B et C lors d'incidents de blanchissement de coraux contemporains.
Structure squelettique
Les récifs coralliens se développent à mesure que les polypes et autres organismes précipitent le carbonate de calcium, le composant fondamental du corail, formant une charpente squelettique sous et autour d'eux. Ce processus entraîne l’expansion vers le haut et vers l’extérieur de la tête de corail. Parallèlement, diverses forces et organismes, notamment les vagues, les poissons herbivores (par exemple, les poissons-perroquets), les oursins et les éponges, fonctionnent comme des bioérodeurs. Ils fragmentent les squelettes de coraux en morceaux plus petits, qui s'accumulent ensuite dans les interstices des récifs ou contribuent à la formation de substrats sableux dans les lagons récifaux adjacents.
Les morphologies caractéristiques des espèces de coraux sont souvent désignées en fonction de leur ressemblance avec les formes terrestres, notamment les cerveaux alambiqués, les choux, les dessus de table, les bois, les brins de fil et les piliers. Ces configurations sont influencées par l'histoire de vie du corail, englobant des facteurs tels que l'exposition à la lumière, l'action des vagues et des événements épisodiques tels que les ruptures physiques.
Processus de reproduction
Les coraux présentent des stratégies de reproduction sexuelle et asexuée, les polypes individuels employant les deux modes tout au long de leur vie. La reproduction sexuée chez les coraux se produit via une fécondation interne ou externe. Les cellules reproductrices sont situées sur les mésentères, qui sont des membranes s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de la couche tissulaire tapissant la cavité gastrique. Si certains coraux adultes matures sont hermaphrodites, d’autres sont strictement gonochoriques (exclusivement mâles ou femelles). De plus, un nombre limité d'espèces subissent un changement de sexe au cours de leur développement.
Les œufs fécondés en interne se développent au sein du polype pendant une durée allant de plusieurs jours à plusieurs semaines, aboutissant à la formation d'une minuscule larve appelée planula. À l’inverse, les œufs fécondés de manière externe se développent à la suite d’événements de frai synchronisés, au cours desquels des polypes répartis sur tout un récif libèrent simultanément des gamètes (œufs et spermatozoïdes) dans l’eau en grande quantité. Ces gamètes libérés se dispersent ensuite sur une vaste zone. Le moment précis du frai dépend de la saison annuelle, de la température de l’eau et des cycles des marées et de la lune. Le succès optimal du frai est généralement observé lorsqu'il y a une variation diurne minime entre les marées hautes et basses, car un mouvement réduit de l'eau augmente la probabilité d'une fécondation réussie. L'expulsion des œufs ou des planules se produit généralement de manière nocturne et s'aligne parfois sur le cycle lunaire, se produisant spécifiquement trois à six jours après la pleine lune.
L'intervalle entre le lâcher des larves et leur installation ne dure généralement que quelques jours ; cependant, certaines planules peuvent persister dans la colonne d'eau pendant plusieurs semaines. Tout au long de cette phase pélagique, les larves peuvent utiliser divers signaux environnementaux pour localiser un substrat d'établissement approprié. Sur de longues distances, les signaux acoustiques émanant des récifs établis sont probablement significatifs, tandis qu'à plus courte distance, les composés chimiques revêtent une plus grande importance. Ces larves sont sensibles à la prédation et aux conditions environnementales défavorables. Le nombre limité de planules qui réussissent à adhérer à un substrat entrent ensuite en compétition pour les ressources nutritionnelles et l'espace physique.
Galerie des coraux scléractiniens
Organismes supplémentaires constructeurs de récifs
Bien que les coraux soient reconnus comme les constructeurs de récifs les plus prolifiques, de nombreux autres organismes au sein de l'écosystème récifal contribuent également au carbonate de calcium squelettique, reflétant le processus de dépôt du corail. Ces contributeurs comprennent les algues corallines, certaines éponges et les bivalves. Les structures des récifs résultent invariablement des efforts synergiques de ces divers phylums, bien que d'autres organismes aient historiquement dominé la construction des récifs au cours d'époques géologiques distinctes.
Algues corallines
Les algues corallines constituent des contributeurs essentiels à l'intégrité structurelle des récifs. Malgré leurs taux de dépôt de minéraux considérablement plus lents que ceux des coraux, ces algues présentent une plus grande tolérance à l’action intense des vagues. Par conséquent, ils facilitent la formation d’une croûte protectrice sur les sections récifales exposées aux forces hydrodynamiques les plus importantes, comme le front récifal face au large. De plus, ils renforcent la charpente du récif en déposant du calcaire en feuilles laminaires sur la surface du récif. Dans des environnements impropres à la prolifération des coraux, les algues corallines peuvent en outre servir de principaux constructeurs de récifs algaux.
Éponges
Les récifs d'éponges sont des structures biogéniques formées par des éponges marines. Les éponges hexactinellides, par exemple, sont connues pour construire des récifs au large des côtes de la Colombie-Britannique, du sud-est de l'Alaska et de l'État de Washington. Les récifs découverts dans le détroit d'Hécate, en Colombie-Britannique, ont atteint des dimensions impressionnantes, s'étendant jusqu'à 7 kilomètres de longueur et 20 mètres de hauteur. La première identification de récifs d'éponges hexactinellidés remonte à la période du Trias moyen (il y a 245 à 208 millions d'années). Ces éponges ont atteint leur distribution maximale à la fin du Jurassique (il y a 201 à 145 millions d'années), formant un système récifal discontinu qui s'étendait sur 7 000 kilomètres à travers les bassins nord de la Téthys et de l'Atlantique Nord. Leurs populations ont ensuite décliné et ils ont été présumés éteints jusqu'à ce que les récifs existants soient redécouverts entre 1987 et 1988.
Les Archaeocyatha, un clade d'éponges éteint, représentent les premiers animaux constructeurs de récifs connus sur Terre et servent de fossile d'indice mondial pour la période du Cambrien inférieur. De même, les Stromatoporoidea constituaient un autre clade éteint d’éponges bâtisseuses de récifs. Contrairement aux coraux, les stromatoporoïdes colonisaient généralement les substrats mous, donnant naissance à des « récifs » qui formaient une seule strate plutôt qu'un cadre vertical à plusieurs niveaux de squelettes accumulés.
Bivalves
Les récifs ostréicoles sont caractérisés par des agrégations denses d'huîtres formant des communautés coloniales, également connues sous des appellations régionales telles que parcs à huîtres et bancs d'huîtres. Les larves d'huîtres nécessitent un substrat dur pour se fixer, utilisant fréquemment les coquilles d'huîtres sénescentes ou décédées. Par conséquent, les récifs peuvent s’accumuler au fil du temps à mesure que des générations successives de larves s’installent sur les individus existants. L'espèce Crassostrea virginica était historiquement répandue dans la baie de Chesapeake et le long de la plaine côtière de l'Atlantique jusqu'à la fin du XIXe siècle. De plus, Ostrea angasi, une espèce d'huître plate, a formé de vastes récifs en Australie méridionale.
Les Hippuritida, un ordre éteint de bivalves communément appelés rudistes, constituaient d'importants organismes constructeurs de récifs tout au long de la période du Crétacé. Au milieu du Crétacé, les rudistes étaient devenus les principaux constructeurs de récifs tropicaux, dépassant en abondance les coraux scléractiniens. Au cours de cette époque géologique, les températures océaniques et les niveaux de salinité, facteurs auxquels les coraux sont particulièrement sensibles, étaient élevés par rapport aux conditions contemporaines, contribuant potentiellement à la prolifération des récifs de rudistes.
Gastropodes
Certains gastéropodes, comme ceux appartenant à la famille des Vermetidae, présentent un mode de vie sessile, se cimentant au substrat et contribuant ainsi à l'accrétion des récifs.
Le paradoxe de Darwin
Dans sa publication de 1842, La structure et la distribution des récifs coralliens, Darwin a observé la répartition différentielle des récifs coralliens dans les régions tropicales, notant leur présence dans certaines zones et leur absence dans d'autres sans cause sous-jacente apparente. Il a en outre documenté que les coraux les plus robustes et les plus étendus prospéraient dans les sections de récifs exposées à des vagues intenses, alors que les coraux étaient diminués ou absents dans les zones caractérisées par l'accumulation de sédiments meubles.
Les environnements marins tropicaux sont généralement caractérisés par des conditions oligotrophes, mais les récifs coralliens affichent une productivité remarquable, semblable à une « oasis dans le désert ». Cette observation a conduit à une énigme écologique, souvent appelée « paradoxe de Darwin » : « Comment une production aussi élevée peut-elle prospérer dans des conditions aussi pauvres en nutriments ? »
Les récifs coralliens abritent plus d'un quart de toutes les espèces marines, une biodiversité qui sous-tend des réseaux alimentaires complexes. Ces toiles impliquent de gros poissons prédateurs consommant des poissons fourragers plus petits, qui à leur tour se nourrissent de zooplancton, et ainsi de suite. En fin de compte, tous les réseaux alimentaires dépendent de producteurs primaires, tels que les plantes. Les récifs coralliens génèrent généralement de la biomasse à raison de 5 à 10 grammes de carbone par mètre carré et par jour (gC·m−2·jour−1).
La clarté exceptionnelle des eaux tropicales est en partie attribuable à leur nature oligotrophe et à l'abondance limitée de plancton dérivant. De plus, l’insolation solaire perpétuelle dans les régions tropicales réchauffe la couche superficielle, la rendant moins dense que les couches souterraines sous-jacentes. Ces eaux de surface plus chaudes sont stratifiées à partir des eaux plus profondes et plus froides par une thermocline stable, une zone caractérisée par un gradient de température rapide, qui maintient les eaux de surface chaudes et flottantes au-dessus des eaux profondes plus denses et plus froides. Dans la plupart des régions océaniques, les échanges sont minimes entre ces couches distinctes. Les organismes aquatiques décédés descendent généralement vers le fond marin, où leur décomposition libère des nutriments essentiels, notamment de l'azote (N), du phosphore (P) et du potassium (K). Bien que ces nutriments soient vitaux pour la croissance des plantes, leur retour direct à la surface est entravé dans les environnements tropicaux.
Les plantes constituent le niveau trophique fondamental, nécessitant la lumière du soleil et les nutriments pour leur prolifération. Dans les milieux marins, ce rôle est majoritairement joué par le phytoplancton microscopique, qui est un organisme pélagique en suspension dans la colonne d'eau. La photosynthèse, le processus à l’origine de la fixation du carbone, nécessite la lumière du soleil, confinant ainsi le phytoplancton à des profondeurs relativement faibles. Cependant, leur croissance dépend également de la disponibilité des nutriments. Le phytoplancton épuise rapidement les nutriments des eaux de surface et, dans les régions tropicales, la thermocline entrave généralement la reconstitution des nutriments.
Explications
Les lagons adjacents aux récifs coralliens accumulent des matériaux érodés provenant à la fois de la structure récifale et de l'île associée. Ces lagons servent ensuite d'habitats protégés pour les organismes marins, offrant un refuge contre l'action des vagues et les tempêtes.
Une fonction essentielle des récifs est le recyclage des nutriments, un processus nettement moins répandu en haute mer. Dans les écosystèmes des récifs coralliens et des lagons, les producteurs primaires comprennent le phytoplancton, les algues et les algues corallines, en particulier des formes minuscules connues sous le nom d'algues de gazon, qui facilitent le transfert de nutriments vers les coraux. Le phytoplancton constitue la base du réseau trophique et sert de nourriture aux poissons et aux crustacés. Ce mécanisme de recyclage diminue par conséquent l'apport global de nutriments nécessaire au maintien de la communauté biologique.
Les coraux assimilent en outre des nutriments, tels que l'azote inorganique et le phosphore, directement à partir de l'eau environnante. De nombreuses espèces de coraux présentent une extension nocturne des tentacules pour capturer le zooplancton à proximité. Le zooplancton fournit de l'azote au polype corallien, qui partage ensuite une partie de cet azote avec ses zooxanthelles symbiotiques, un élément également essentiel à leurs processus métaboliques.
Les éponges habitent les crevasses des récifs et fonctionnent comme des filtreurs très efficaces ; par exemple, dans la mer Rouge, ils consomment environ 60 % du phytoplancton qui passe. En fin de compte, les éponges excrètent des nutriments sous une forme biodisponible pour les coraux.
La rugosité des surfaces des coraux est cruciale pour leur persistance dans des environnements aquatiques turbulents. En règle générale, une couche limite d'eau calme se développe autour des objets submergés, entravant l'échange de nutriments. Cependant, les vagues se brisant sur les bords très irréguliers des coraux perturbent cette couche limite, permettant ainsi aux coraux d'accéder aux nutriments ambiants. Par conséquent, les eaux turbulentes facilitent l’accrétion des récifs. Sans l'accès aux nutriments offert par les surfaces rugueuses des coraux, même des mécanismes de recyclage internes très efficaces s'avéreraient inadéquats.
Les intrusions isolées d'eau profonde et riche en nutriments dans les récifs coralliens peuvent profondément influencer leur dynamique thermique et nutritionnelle. De tels mouvements d’eau déstabilisent la thermocline généralement stable qui sépare les eaux peu profondes plus chaudes des eaux plus profondes plus froides. Les régimes de température observés sur les récifs coralliens des Bahamas et de Floride présentent une variabilité substantielle, englobant des échelles temporelles allant des minutes aux saisons et des échelles spatiales à différentes profondeurs.
L'eau circule à travers les récifs coralliens via divers mécanismes, notamment les anneaux de courant, les ondes de surface, les ondes internes et les fluctuations des marées. Ce mouvement est principalement provoqué par les forces de marée et le vent. L'interaction des marées à bathymétrie variable et le mélange du vent avec les eaux de surface génèrent des vagues internes. Une onde interne est définie comme une onde de gravité se propageant le long d'une stratification de densité au sein de la colonne d'eau océanique. Lorsqu’une parcelle d’eau rencontre une densité différente, elle oscille, générant ainsi des ondes internes. Bien que les ondes internes présentent généralement des fréquences plus basses que les ondes de surface, elles se manifestent souvent sous la forme d’une onde solitaire qui se divise ensuite en plusieurs ondes lorsqu’elle rencontre une pente et monte. Cette désintégration verticale des ondes internes induit un mélange diapycnal et des turbulences importants. Par conséquent, les ondes internes peuvent fonctionner comme des pompes à nutriments, transportant du plancton et de l'eau fraîche et riche en nutriments vers la surface.
La géomorphologie irrégulière de la bathymétrie des récifs coralliens peut augmenter le mélange, conduisant à la formation de masses d'eau localisées plus froides et à des concentrations fluctuantes de nutriments. L’afflux d’eau profonde fraîche et riche en nutriments, médié par les vagues internes et les mascarets, a été corrélé à des taux de croissance accrus des suspensivores, des algues benthiques, du plancton et des organismes larvaires. Par exemple, l'algue Codium isthmocladum présente une réponse physiologique aux sources de nutriments en eau profonde, car ses concentrations de nutriments dans les tissus varient avec la profondeur. De plus, les agrégations d’œufs, d’organismes larvaires et de plancton sur les récifs réagissent à ces intrusions en eaux profondes. Parallèlement, à mesure que les vagues internes et les forages se propagent verticalement, les organismes larvaires vivant en surface sont transportés vers le rivage. Ce phénomène revêt une importance biologique considérable pour les effets trophiques en cascade au sein des écosystèmes des récifs coralliens et peut offrir un aperçu supplémentaire de la résolution du paradoxe.
Les cyanobactéries contribuent aux nitrates solubles à travers le processus de fixation de l'azote.
Les récifs coralliens dépendent fréquemment des écosystèmes adjacents, tels que les herbiers marins et les forêts de mangroves, pour leurs nutriments essentiels. Ces habitats environnants, en particulier les herbiers marins et les mangroves, fournissent des détritus riches en azote provenant de plantes et d'animaux morts, qui servent de source de nourriture aux poissons vivant dans les récifs et à d'autres organismes. Réciproquement, les récifs offrent une protection aux mangroves et aux herbiers marins de l'action des vagues et apportent des sédiments, facilitant l'enracinement de ces plantes côtières.
Biodiversité
Les récifs coralliens constituent certains des écosystèmes les plus productifs de la planète, fournissant des environnements marins complexes et diversifiés qui abritent une vaste gamme d'organismes. Les récifs frangeants, situés juste en dessous de la laisse de marée basse, présentent une relation symbiotique avec les forêts de mangroves à marée haute et les herbiers marins intermédiaires. Les récifs protègent les mangroves et les herbiers marins des courants et des vagues puissants qui pourraient causer des dommages ou éroder leurs sédiments fondateurs. À l’inverse, les mangroves et les herbiers marins protègent les coraux des apports importants de limon, d’eau douce et de polluants. Cette diversité écologique s'avère avantageuse pour de nombreuses espèces de récifs coralliens, qui pourraient, par exemple, se nourrir dans les herbiers marins et utiliser les récifs pour s'abriter ou se reproduire.
Les récifs coralliens hébergent un assemblage diversifié de faune, comprenant des poissons, des oiseaux de mer, des éponges, des cnidaires (comme certains coraux et méduses), des vers, des crustacés (y compris diverses crevettes, langoustes et crabes), des mollusques (y compris des céphalopodes), les échinodermes (comme les étoiles de mer, les oursins et les concombres de mer), les ascidies, les tortues de mer et les serpents de mer. Hormis les humains, la présence de mammifères sur les récifs coralliens est rare, les cétacés de passage, tels que les dauphins, représentant la principale exception. Alors que certaines espèces consomment directement des coraux, d’autres se nourrissent principalement d’algues récifales. Il existe une corrélation positive entre la biomasse des récifs et la diversité des espèces.
Diverses espèces peuvent occuper régulièrement des refuges récifaux identiques à des moments distincts tout au long du cycle diurne. Les prédateurs nocturnes, notamment les poissons cardinaux et les écureuils, cherchent à se cacher pendant la journée, tandis que les demoiselles, les poissons-chirurgiens, les balistes, les labres et les poissons-perroquets s'abritent des prédateurs comme les anguilles et les requins.
La grande quantité et la variété des refuges au sein des récifs coralliens sont des déterminants primordiaux contribuant à l'augmentation de la biodiversité et à la biomasse substantielle des organismes habitant ces écosystèmes.
En outre, les récifs coralliens présentent un niveau remarquablement élevé de diversité de micro-organismes par rapport à d'autres contextes environnementaux.
Algues
Les récifs coralliens sont confrontés à une menace persistante liée à l'empiétement des algues. Des facteurs tels que la surpêche et l’apport excessif de nutriments provenant de sources terrestres peuvent faciliter la prolifération des algues, permettant aux algues de supplanter et finalement de tuer les coraux. Les concentrations élevées de nutriments proviennent souvent des rejets d’eaux usées ou du ruissellement d’engrais agricoles. Ce ruissellement transporte de l'azote et du phosphore, qui stimulent la croissance excessive d'algues. Les algues peuvent parfois exclure les coraux de manière compétitive pour l'espace disponible. Par conséquent, les tapis d’algues peuvent étouffer les coraux en diminuant l’apport d’oxygène dans l’environnement récifal. Des niveaux d’oxygène réduits peuvent ralentir les taux de calcification, affaiblissant ainsi les coraux et les rendant plus vulnérables aux maladies et à la dégradation. Les algues sont présentes dans une proportion importante des sites coralliens étudiés. La communauté algale comprend des algues de gazon, des algues corallines et des macroalgues. Certaines espèces d'oursins (par exemple Diadema antillarum) consomment ces algues, atténuant potentiellement le risque de prolifération d'algues.
Éponges
Les éponges marines représentent un constituant essentiel des écosystèmes des récifs coralliens. Plus précisément, 420 espèces d'éponges ont été identifiées dans les récifs coralliens indonésiens, 486 espèces dans les eaux de l'océan indien et 1 500 espèces dans la Grande Barrière de Corail d'Australie.
Les éponges jouent un rôle essentiel en tant que détritivores dans les réseaux trophiques des récifs coralliens, facilitant le recyclage des détritus vers des niveaux trophiques supérieurs via leur mécanisme de « boucle d'éponge ». Par exemple, diverses espèces d'éponges sont capables de transformer la matière organique dissoute (MOD) provenant des coraux et des algues en détritus d'éponges, qui deviennent ensuite une source de nourriture pour les organismes incapables d'assimiler directement la DOM.
De plus, les éponges hébergeant des endosymbiontes photosynthétiques génèrent jusqu'à trois fois plus d'oxygène et une plus grande quantité de matière organique qu'elles n'en métabolisent. Bien que ces contributions aux ressources d'habitat soient substantielles dans la Grande Barrière de Corail d'Australie, elles sont comparativement moins importantes dans la région des Caraïbes.
Au-delà de leurs apports nutritionnels, les éponges fournissent également des microhabitats à un large éventail d'invertébrés et à certaines espèces de poissons.
Poisson
Les récifs coralliens abritent une diversité remarquable, abritant plus de 4 000 espèces de poissons ; cependant, les mécanismes sous-jacents à l’origine de cette vaste biodiversité ne sont pas entièrement compris. Plusieurs hypothèses tentent d'expliquer ce phénomène, notamment le modèle de la « loterie », qui postule que le colonisateur initial d'un territoire réussit à le défendre contre les arrivées ultérieures ; le modèle de « compétition », dans lequel les adultes se disputent des territoires, obligeant les espèces moins compétitives à occuper des habitats sous-optimaux ; et le modèle de « prédation », qui relie la taille de la population aux taux de mortalité post-installation causés par les piscivores. Alors que les écosystèmes récifaux sains peuvent produire jusqu'à 35 tonnes de poissons par kilomètre carré par an, les récifs dégradés présentent une productivité considérablement réduite.
Invertébrés
Divers groupes d'invertébrés, notamment les oursins, les Dotidae et les limaces de mer, consomment des algues. Certaines espèces d'oursins, notamment Diadema antillarum, jouent un rôle crucial dans le contrôle de la prolifération d'algues sur les récifs. En outre, des études sont en cours sur le potentiel des oursins collecteurs indigènes, tels que Tripneustes gratilla, en tant qu'agents de biocontrôle pour gérer les espèces d'algues envahissantes dans les environnements de récifs coralliens. D'autres invertébrés, en particulier les Nudibranchia et les anémones de mer, se nourrissent d'éponges.
Un assemblage diversifié d'invertébrés, collectivement appelés « cryptofaune », occupe le substrat squelettique du corail, soit par bioérosion (perçage dans les squelettes), soit en résidant dans les vides et crevasses existants. Les organismes bioérodeurs comprennent les éponges, les mollusques bivalves et les sipunculans. Les espèces qui s'installent directement à la surface du récif comprennent de nombreux autres taxons, notamment les crustacés et les vers polychètes.
Oiseaux de mer
Les écosystèmes des récifs coralliens servent d'habitats essentiels à de nombreuses espèces d'oiseaux marins, dont beaucoup sont menacées. Par exemple, l’atoll de Midway à Hawaï abrite environ trois millions d’oiseaux marins, soit les deux tiers (1,5 million) de la population mondiale d’albatros de Laysan et un tiers de la population mondiale d’albatros à pieds noirs. Chaque espèce d'oiseau marin utilise des sites de nidification distincts sur l'atoll. Au total, 17 espèces d'oiseaux marins habitent Midway. L'albatros à queue courte représente l'espèce la plus rare, avec moins de 2 200 individus restants suite à une chasse intensive aux plumes à la fin du 19e siècle.
Autre
Les serpents de mer présentent un régime alimentaire spécialisé, ne consommant que du poisson et leurs œufs. Diverses espèces aviaires marines, notamment les hérons, les fous de Bassan, les pélicans et les fous, se nourrissent de poissons de récif. Certains reptiles terrestres, tels que les varans, le crocodile marin et les serpents semi-aquatiques comme Laticauda colubrina, sont associés par intermittence aux environnements récifaux. Les tortues marines, en particulier les tortues imbriquées, consomment principalement des éponges.
Services écosystémiques
Les récifs coralliens fournissent des services écosystémiques essentiels, soutenant le tourisme, la pêche et la protection des côtes. À l’échelle mondiale, la contribution économique des récifs coralliens est estimée entre 29,8 et 375 milliards de dollars par an. Environ 500 millions d'individus tirent des bénéfices des services écosystémiques fournis par les récifs coralliens.
Les répercussions économiques de la destruction d'un seul kilomètre carré de récif corallien sur une période de 25 ans sont estimées entre 137 000 et 1 200 000 dollars.
Pour améliorer la gestion des récifs coralliens côtiers, le World Resources Institute (WRI) a collaboré avec cinq pays des Caraïbes pour développer et diffuser des outils pour évaluer la valeur économique du tourisme, de la protection des rivages et de la pêche dépendant des récifs coralliens. En avril 2011, des documents de travail détaillant ces évaluations avaient été publiés pour Sainte-Lucie, Tobago, Belize et la République dominicaine. Le WRI visait à garantir que les résultats de cette étude éclaireraient et renforceraient les politiques et les stratégies de gestion côtières. Plus précisément, l'étude du Belize prévoit que la valeur annuelle des services des récifs et des mangroves se situera entre 395 et 559 millions de dollars.
Selon Sarkis et al. (2010), les récifs coralliens des Bermudes génèrent en moyenne 722 millions de dollars par an en avantages économiques pour l'île, provenant de six services écosystémiques primaires.
Protection du littoral
Les récifs coralliens assurent une protection cruciale du littoral en dissipant l'énergie des vagues, et de nombreuses petites îles doivent leur existence à ces formations. Ces écosystèmes sont capables de réduire l'énergie des vagues jusqu'à 97 %, atténuant ainsi le risque de pertes humaines et de destruction de biens. De plus, les zones côtières protégées par les récifs coralliens présentent une plus grande stabilité contre l’érosion que les régions non protégées. Les récifs démontrent une capacité équivalente ou supérieure à atténuer les vagues par rapport aux structures techniques de défense côtière comme les brise-lames. On estime qu’environ 197 millions d’individus résidant à moins de 50 km d’un récif et à moins de 10 mètres d’altitude bénéficient de la réduction des risques apportée par ces barrières naturelles. En milieu tropical, la restauration des récifs coralliens représente une stratégie nettement plus rentable que la construction de brise-lames artificiels. Sans le mètre le plus élevé de récifs, les dégâts prévus par les inondations doubleraient et les dépenses associées aux fréquentes tempêtes tripleraient. Plus précisément, pour les tempêtes centennales, les dommages liés aux inondations devraient augmenter de 91 %, pour atteindre 272 milliards de dollars, en l'absence de cette couche récifale critique.
Pêche
Chaque année, environ six millions de tonnes de poissons sont capturées dans les écosystèmes des récifs coralliens. Les récifs correctement gérés démontrent une productivité annuelle moyenne de 15 tonnes de fruits de mer par kilomètre carré. En Asie du Sud-Est, la pêche sur les récifs coralliens contribue chaque année à environ 2,4 milliards de dollars de revenus issus des produits de la mer.
Menaces
Depuis leur apparition il y a 485 millions d'années, les récifs coralliens ont été confrontés à de nombreuses menaces naturelles, telles que les maladies, la prédation, les espèces envahissantes, la bioérosion causée par les poissons herbivores, la prolifération d'algues et les événements géologiques. Cependant, les activités anthropiques contemporaines introduisent de nouveaux dangers importants. Entre 2009 et 2018, une réduction mondiale de 14 % de la couverture des récifs coralliens a été observée.
Les activités anthropiques qui menacent les écosystèmes coralliens comprennent l'exploitation minière des coraux, le chalutage de fond et le creusement de canaux et de voies d'accès aux îles et aux baies ; ces pratiques peuvent causer des dommages considérables aux environnements marins si elles ne sont pas gérées de manière durable. D'autres menaces localisées incluent des méthodes de pêche destructrices telles que la pêche à l'explosif, une pression de pêche excessive, une extraction non durable des coraux et une contamination marine, en particulier l'application du biocide antisalissure interdit, le tributylétain. Bien qu'elles soient largement éradiquées dans les pays développés, ces activités néfastes persistent dans des régions caractérisées par des garanties environnementales inadéquates ou une application déficiente de la réglementation. Certains composants chimiques présents dans les écrans solaires peuvent potentiellement activer des infections virales dormantes au sein des zooxanthelles, affectant ainsi la reproduction des coraux. À l'inverse, la concentration stratégique des opérations touristiques sur les plates-formes offshore a démontré son efficacité à réduire la transmission des maladies des coraux par les visiteurs.
Les émissions de gaz à effet de serre constituent une menace plus répandue, principalement en raison de la température élevée de la mer et de l'élévation du niveau de la mer, qui entraînent un blanchissement important des coraux et une réduction de la couverture corallienne. Le changement climatique exacerbe la fréquence et l’intensité des tempêtes et modifie les schémas de circulation océanique, deux phénomènes pouvant dévaster les récifs coralliens. L'acidification des océans a également un impact sur les coraux en diminuant les taux de calcification et en accélérant la dissolution ; cependant, les coraux possèdent la capacité d’ajuster leurs fluides calcifiants en réponse aux variations du pH de l’eau de mer et des concentrations de carbonate, atténuant ainsi ces effets. Les températures régionales de surface de la mer peuvent également être influencées par la pollution par les aérosols volcaniques et anthropiques.
En 2011, une étude menée par deux chercheurs a proposé que les invertébrés marins contemporains soient confrontés à un impact synergique similaire à celui de plusieurs facteurs de stress, comme celui observé lors de l'extinction de la fin du Permien. Les genres caractérisés par « une physiologie respiratoire mal tamponnée et des coquilles calcaires », y compris les coraux, ont été identifiés comme exceptionnellement sensibles.
Les coraux présentent une réponse au stress connue sous le nom de « blanchiment », qui implique l'expulsion de leurs endosymbiontes zooxanthellés aux couleurs vives. Les espèces de coraux hébergeant les zooxanthelles du Clade C démontrent généralement une sensibilité au blanchiment induit par la chaleur, contrairement à celles hébergeant les clades A ou D, plus résilientes, qui ont tendance à être résistantes. De même, les genres de coraux robustes tels que Porites et Montipora présentent également une résistance accrue.
Périodiquement, tous les 4 à 7 ans, des événements El Niño provoquent un blanchissement de certains récifs peuplés de coraux sensibles à la chaleur, avec des épisodes de blanchissement particulièrement étendus enregistrés en 1998 et 2010. Néanmoins, les récifs qui subissent un événement de blanchissement sévère développent par la suite une résistance au futur blanchissement induit par la chaleur, un phénomène attribué à une sélection directionnelle rapide. Cette capacité d'adaptation rapide pourrait potentiellement protéger les récifs coralliens contre les impacts du réchauffement climatique.
Une enquête systématique et approfondie sur la communauté corallienne de l'île Jarvis, qui a subi dix événements de blanchissement des coraux associés à El Niño entre 1960 et 2016, a révélé que le récif a démontré une récupération après une mortalité quasi totale suite à des épisodes graves.
Protection
Les zones marines protégées (AMP) sont des régions spécifiquement désignées et établies pour conférer diverses formes de protection aux environnements océaniques et/ou estuariens. Leur objectif principal est de favoriser la gestion durable des pêcheries et de sauvegarder les habitats. Au-delà de cela, les AMP peuvent également intégrer des objectifs sociaux et biologiques plus larges, tels que la restauration des récifs coralliens, la préservation esthétique, la conservation de la biodiversité et la génération d'avantages économiques.
L'efficacité des zones marines protégées (AMP) reste un sujet de débat permanent. Par exemple, des recherches portant sur un nombre limité d’AMP en Indonésie, aux Philippines et en Papouasie-Nouvelle-Guinée n’ont révélé aucune disparité statistiquement significative entre ces aires protégées et les sites non protégés. En outre, les AMP peuvent précipiter des conflits locaux, souvent dus à un engagement communautaire insuffisant, à des perspectives divergentes entre les organismes gouvernementaux et les communautés de pêcheurs, à des questions concernant l'efficacité de la zone et à des contraintes de financement. À l’inverse, dans des contextes spécifiques, tels que la zone protégée des îles Phoenix, les AMP contribuent à la génération de revenus locaux. Les avantages financiers accumulés sont comparables à ceux qui auraient été obtenus en l’absence de telles mesures de protection. Collectivement, ces résultats suggèrent que même si les AMP possèdent le potentiel de sauvegarder les récifs coralliens locaux, leur efficacité dépend de cadres de gestion solides et de ressources financières adéquates.
Selon le Caribbean Coral Reefs – Status Report 1970-2012, la trajectoire du déclin des coraux est potentiellement réversible ou au moins atténuable. Atteindre cet objectif nécessite l’arrêt de la surpêche, ciblant particulièrement les espèces cruciales pour la santé des récifs coralliens, comme les poissons perroquets. En outre, les pressions anthropiques directes sur les écosystèmes coralliens doivent être atténuées et les rejets d'eaux usées minimisés. Les stratégies potentielles pour atteindre ces objectifs englobent les limitations de l’urbanisation côtière, du développement des infrastructures et des activités touristiques. Le rapport met en évidence une corrélation entre des récifs caribéens plus sains et la présence de populations importantes et florissantes de poissons perroquets. De telles conditions sont observées dans les pays mettant en œuvre des mesures de protection pour les poissons-perroquets et d'autres espèces vitales, notamment les oursins. Ces régions interdisent fréquemment le piégeage du poisson et la pêche sous-marine. Collectivement, ces interventions contribuent à la formation de « récifs résilients ».
La sauvegarde de réseaux interconnectés de récifs coralliens diversifiés et robustes, s'étendant au-delà des simples refuges climatiques, joue un rôle déterminant dans la maximisation de la diversité génétique, un facteur primordial pour l'adaptation des coraux à l'évolution des conditions climatiques. La mise en œuvre de diverses méthodologies de conservation dans les écosystèmes marins et terrestres menacés améliore la probabilité et l'efficacité de l'adaptation des coraux.
La désignation officielle d'un récif corallien en tant que réserve de biosphère, parc marin, monument national ou site du patrimoine mondial peut conférer un statut de protection important. Des exemples illustratifs de sites du patrimoine mondial incluent la barrière de corail du Belize, Sian Ka'an, les îles Galápagos, la grande barrière de corail, l'île Henderson, Palau et le monument national marin de Papahānaumokuākea.
En Australie, la grande barrière de corail est sauvegardée par l'autorité du parc marin de la grande barrière de corail et est régie par une législation approfondie, englobant un plan d'action complet pour la biodiversité. L'Australie a également élaboré un plan d'action pour la résilience des récifs coralliens. Ce plan intègre des stratégies de gestion adaptative, notamment celles visant à minimiser l'empreinte carbone. En outre, une initiative de sensibilisation du public sensibilise la population à l'importance écologique de ces « forêts tropicales de la mer » et aux méthodes pratiques pour réduire les émissions de carbone.
Les communautés autochtones de l'île d'Ahus, province de Manus, Papouasie-Nouvelle-Guinée, maintiennent une tradition vieille de plusieurs siècles consistant à limiter les activités de pêche dans six zones désignées de leur lagon récifal. Ces pratiques culturelles autorisent la pêche à la ligne mais interdisent l'utilisation de filets ou de chasse sous-marine. Par conséquent, la biomasse totale des poissons et la taille moyenne des poissons individuels dans ces zones restreintes sont manifestement plus élevées que dans les régions où la pêche n'est pas réglementée.
Les concentrations atmosphériques élevées de CO2 exacerbent l'acidification des océans, ce qui altère par la suite les écosystèmes des récifs coralliens. Dans le but d'atténuer l'acidification des océans, de nombreux pays ont mis en œuvre des lois visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment le dioxyde de carbone. Un nombre important de réglementations sur l'utilisation des terres cherchent à réduire les émissions de CO2 en limitant la déforestation. La déforestation peut libérer des quantités substantielles de CO§45§ à moins que ces émissions ne soient compensées par des initiatives proactives de reboisement ou de boisement. De plus, la déforestation peut provoquer une érosion des sols, entraînant un ruissellement de sédiments vers les environnements marins, contribuant ainsi davantage à l’acidification des océans. Des programmes d'incitation sont utilisés pour réduire les kilomètres parcourus par les véhicules, réduisant ainsi les émissions de carbone atmosphérique et abaissant la concentration de CO§67§ dissous dans les eaux océaniques. Les organismes gouvernementaux étatiques et fédéraux imposent également des réglementations sur les activités terrestres qui influencent l’érosion côtière. La technologie satellite avancée offre des capacités de surveillance de l'état des récifs.
La Clean Water Act des États-Unis exige que les gouvernements des États surveillent et limitent le rejet des eaux de ruissellement contaminées.
Restauration
La restauration des récifs coralliens a pris une importance considérable au cours des dernières décennies, principalement en réponse au déclin mondial sans précédent des écosystèmes récifaux. Les principaux facteurs de stress contribuant à la dégradation des coraux comprennent la pollution, la hausse des températures des océans, les phénomènes météorologiques extrêmes et la surpêche. La détérioration généralisée des récifs mondiaux met en péril les services écosystémiques essentiels, notamment les pépinières de poissons, la biodiversité, la protection des côtes, les moyens de subsistance humains et la valeur esthétique. Heureusement, les chercheurs ont lancé le développement du domaine naissant de la restauration des coraux dans les années 1970 et 1980.
Élevage de coraux
L'aquaculture corallienne, également connue sous le nom d'élevage de coraux ou de jardinage de coraux, démontre son potentiel en tant que stratégie efficace pour restaurer les récifs coralliens. Ce processus de « jardinage » évite les premières phases de développement vulnérables des coraux, au cours desquelles les taux de mortalité sont les plus élevés. Les propagules de corail sont cultivées en pépinière avant d'être transplantées sur le récif. Cette pratique est entreprise par des individus et des organisations ayant des objectifs divers, allant de la conservation des récifs au gain économique. Compte tenu de sa simplicité méthodologique et des preuves solides étayant son impact significatif sur la prolifération des récifs coralliens, les pépinières de coraux sont apparues comme l'approche la plus répandue et sans doute la plus efficace pour la restauration des coraux.
Les jardins de coraux exploitent la capacité inhérente des coraux à se fragmenter puis à se régénérer, à condition que ces fragments puissent s'établir sur de nouveaux substrats. Cette méthodologie a été initialement évaluée par Baruch Rinkevich en 1995, et a donné des résultats positifs à ce stade. Actuellement, l’aquaculture corallienne englobe diverses méthodologies, mais son objectif fondamental reste la culture des coraux. Par conséquent, la culture du corail a rapidement remplacé les techniques de transplantation antérieures, qui impliquaient le déplacement physique de fragments de corail ou de colonies entières vers de nouveaux sites. Bien que la transplantation ait historiquement démontré son efficacité, avec des décennies d’application expérimentale aboutissant à des taux de réussite et de survie élevés, elle nécessite intrinsèquement le retrait des coraux des écosystèmes récifaux existants. Compte tenu de l’état actuel des récifs coralliens, cette approche devrait généralement être contournée lorsque cela est possible. Néanmoins, le sauvetage de coraux viables sur des substrats en détérioration ou sur des récifs menacés d'effondrement imminent représente un avantage notable du recours à la transplantation.
Les jardins de coraux adoptent généralement des configurations sécurisées, quelle que soit leur situation géographique. Le processus commence par la création d'une pépinière, permettant aux opérateurs de surveiller et de nourrir les fragments de corail. Il va de soi que les sites de pépinière doivent être sélectionnés pour optimiser les taux de croissance et atténuer la mortalité. Les environnements de culture potentiels comprennent les arbres coralliens flottants au large ou les systèmes d’aquarium contrôlés. Suite à la sélection du site, les phases de collecte et de culture peuvent se poursuivre.
L'un des principaux avantages de l'élevage de coraux réside dans la réduction des taux de mortalité des polypes et des juvéniles. Grâce à l'élimination des prédateurs et des obstacles au recrutement, les coraux peuvent atteindre leur maturation avec un minimum d'obstruction. Néanmoins, les environnements des pépinières ne sont pas insensibles aux facteurs de stress climatiques. Les températures élevées ou les événements cycloniques graves conservent la capacité de perturber, voire de décimer les coraux cultivés en pépinière.
L'intégration technologique est de plus en plus répandue dans les méthodologies d'aquaculture corallienne. Des chercheurs affiliés au Programme de restauration et d'adaptation des récifs (RRAP) ont testé une technologie de comptage des coraux utilisant un prototype de caméra robotique. Ce système de caméra utilise des algorithmes de vision par ordinateur et d'apprentissage automatique pour identifier et énumérer les recrues de coraux individuelles, tout en surveillant simultanément leur croissance et leur état physiologique en temps réel. Développée sous la direction de QUT, cette technologie est conçue pour être appliquée lors des événements annuels de frai des coraux, offrant aux chercheurs un niveau de contrôle actuellement inaccessible dans la propagation des coraux à grande échelle.
Développement de substrats
Les initiatives visant à augmenter l'étendue spatiale et la densité de population des récifs coralliens impliquent généralement la fourniture de substrats pour faciliter la colonisation des coraux. Les matériaux de substrat courants comprennent les pneus de véhicules recyclés, les navires intentionnellement coulés, les wagons de métro mis hors service et les structures en béton d'ingénierie comme les boules de récif. En outre, l’accrétion naturelle des récifs peut se produire spontanément sur les structures marines anthropiques, notamment les plates-formes pétrolières. Dans le cadre de vastes efforts de restauration, les coraux hermatypiques propagés peuvent être fixés sur des substrats à l'aide de méthodes telles que des épingles métalliques, un adhésif cyanoacrylate ou un mastic époxy. À l'inverse, une aiguille et du fil peuvent être utilisés pour fixer les coraux ahermatypiques au substrat.
Biorock constitue un substrat généré via un processus breveté impliquant l'application de courants électriques basse tension à travers l'eau de mer, induisant la précipitation de minéraux dissous sur des structures en acier. Le carbonate blanc qui en résulte, en particulier l'aragonite, est chimiquement identique à la composition minérale des récifs coralliens naturels. Les coraux présentent une colonisation et une croissance rapides sur ces structures recouvertes de minéraux. De plus, les courants électriques stimulent la formation et le développement accélérés à la fois des roches calcaires chimiques et des structures squelettiques des coraux et d’autres organismes calcifiants, notamment les huîtres. L'environnement localisé à pH élevé près de l'anode et de la cathode supprime la prolifération d'algues filamenteuses et charnues compétitives. Ces taux de croissance accrus dépendent directement des processus d’accrétion. Par conséquent, les coraux exposés à un champ électrique présentent des taux de croissance accrus, des dimensions accrues et des densités plus élevées.
La simple présence de nombreuses structures au fond des océans ne suffit pas à la formation des récifs coralliens. Par conséquent, les initiatives de restauration doivent évaluer méticuleusement la complexité structurelle des substrats destinés au développement naissant des récifs. Une étude a été menée en 2013 près de l’île de Ticao aux Philippines, où divers substrats, présentant différents niveaux de complexité, ont été déployés dans des zones récifales dégradées adjacentes. Les parcelles de grande complexité incorporaient à la fois des substrats anthropiques (comprenant des roches lisses et rugueuses) et une clôture encerclant ; les parcelles de complexité moyenne ne présentaient que les substrats anthropiques ; tandis que les parcelles de faible complexité manquaient à la fois de clôture et de substrats supplémentaires. Après une période d'observation d'un mois, une corrélation positive a été identifiée entre la complexité structurelle et les taux de recrutement larvaire. La configuration de complexité moyenne a donné des résultats optimaux, les larves démontrant une préférence pour les surfaces rocheuses rugueuses plutôt que lisses. En revisitant les sites après un an, les chercheurs ont observé que de nombreux endroits soutenaient la pêche locale. Cela a conduit à la conclusion qu'une restauration efficace des récifs est réalisable de manière rentable et peut fournir des avantages durables à long terme, à condition qu'une protection et un entretien adéquats soient assurés.
Déménagement
Une étude de cas spécifique concernant la restauration des récifs coralliens a été entreprise sur l'île d'Oahu, à Hawaï. L'Université d'Hawaï gère un programme d'évaluation et de surveillance des récifs coralliens, qui facilite la relocalisation et la restauration des récifs coralliens dans tout Hawaï. Un canal de bateau reliant l'île d'Oahu à l'Institut de biologie marine d'Hawaï sur l'île Coconut présentait une densité excessive de récifs coralliens. De nombreuses parcelles de récifs coralliens dans ce canal ont subi des dommages dus aux activités de dragage précédentes.
Les opérations de dragage entraînent le dépôt de sable sur les coraux. Les larves de corail sont incapables de s'installer sur des substrats sableux, nécessitant des récifs existants ou des surfaces dures appropriées, telles que de la roche ou du béton, pour une colonisation réussie. L’université a donc choisi de déplacer une partie de la population corallienne. Ces coraux ont été transplantés, avec l'aide de plongeurs de l'armée américaine, dans un endroit proche du canal d'origine. Des dommages minimes, voire nuls, ont été observés parmi les colonies pendant le transport, et aucune mortalité des récifs coralliens n'a eu lieu sur le site de transplantation. Lors de la fixation des coraux sur le site de transplantation, il a été noté que les coraux fixés à la roche dure présentaient une croissance robuste, s'étendant même sur les fils utilisés pour les fixer.
Le processus de transplantation n'a produit aucun impact environnemental perceptible, les activités récréatives sont restées inchangées et aucune zone panoramique n'a subi d'altérations négatives.
Une alternative à la transplantation directe de coraux consiste à encourager les juvéniles à se déplacer vers les récifs coralliens existants grâce à une simulation auditive. Dans les zones dégradées de la Grande Barrière de Corail, des haut-parleurs diffusant des enregistrements d'environnements récifaux sains ont réussi à attirer les poissons à un taux deux fois supérieur à celui observé dans des zones témoins comparables dépourvues de stimulation auditive, améliorant ainsi la biodiversité des espèces de 50 %.
Symbiotes tolérants à la chaleur
La thérapie génique présente une autre voie potentielle pour la restauration des coraux : l'inoculation des coraux avec des bactéries génétiquement modifiées ou des variétés naturelles de symbiotes coralliens tolérantes à la chaleur pourrait faciliter la culture de coraux présentant une résistance accrue au changement climatique et à d'autres facteurs de stress environnementaux. La hausse des températures des océans oblige les coraux à s’adapter à des conditions thermiques inédites. Les coraux qui ne tolèrent pas les températures élevées subissent un blanchissement, conduisant finalement à la mortalité. Les efforts de recherche existants se concentrent sur le développement de coraux génétiquement modifiés capables de supporter le réchauffement des océans. Madeleine J. H. van Oppen, James K. Oliver, Hollie M. Putnam et Ruth D. Gates ont délimité quatre niveaux progressivement intensifs d'intervention humaine pour la modification génétique des coraux. Ces méthodologies ciblent principalement l'altération génétique des zooxanthelles résidant dans le corail, par opposition à des approches alternatives.
La première approche consiste à induire l'acclimatation dès la génération initiale de coraux. Ce concept postule que lorsque les coraux adultes et descendants sont soumis à des facteurs de stress, leurs zooxanthelles acquièrent des mutations. Cette méthode repose principalement sur l’acquisition fortuite par les zooxanthelles de caractères spécifiques qui améliorent leur survie dans des eaux à température élevée. La deuxième méthode se concentre sur la caractérisation des divers types de zooxanthelles au sein des coraux et sur la quantification de leur abondance à des stades de développement spécifiques. L’utilisation des zooxanthelles de la première méthode améliorerait l’efficacité de cette approche. Cependant, cette méthode n’est actuellement applicable qu’aux coraux juvéniles, car les interventions précédentes ciblant les communautés de zooxanthelles à des stades ultérieurs de leur vie se sont toujours révélées inefficaces. La troisième méthode utilise des stratégies de sélection sélective. Une fois sélectionnés, les coraux seraient cultivés et soumis à des facteurs de stress environnementaux simulés en laboratoire. La dernière méthode implique la modification génétique des zooxanthelles elles-mêmes. Après avoir acquis les modifications génétiques souhaitées, ces zooxanthelles génétiquement modifiées seraient introduites dans un polype corallien aposymbiotique, générant ainsi un nouvel organisme corallien. Bien que cette méthode soit la plus exigeante en main-d'œuvre parmi les quatre approches, les chercheurs préconisent son application accrue, reconnaissant son potentiel substantiel pour le génie génétique dans la restauration des coraux.
Espèces d'algues envahissantes
Les récifs coralliens hawaïens connaissant une prolifération d'espèces d'algues envahissantes ont été traités grâce à une double intervention : l'élimination manuelle des algues envahissantes par des plongeurs, complétée par le déploiement de barges spécialisées "super-sucker". Pour inhiber la repousse ultérieure, une intensification de la pression de pâturage sur les algues envahissantes a été jugée nécessaire. Les chercheurs ont identifié les oursins collecteurs indigènes comme un candidat viable pour le contrôle biologique des algues, dans le but d'éradiquer les populations d'algues envahissantes résiduelles du récif.
Espèces d'algues envahissantes dans les récifs des Caraïbes
Les macroalgues, communément appelées algues, possèdent la capacité d'induire la dégradation des récifs en supplantant de nombreuses espèces de coraux. Les macroalgues peuvent physiquement envahir les coraux, provoquer de l'ombrage, entraver le recrutement des coraux, libérer des composés biochimiques qui inhibent le frai et potentiellement favoriser la prolifération de bactéries nocives pour la santé des coraux. Historiquement, la prolifération des algues était régulée par les poissons herbivores et les échinoïdes. Les poissons perroquets illustrent une gestion efficace des récifs. Par conséquent, ces deux taxons sont reconnus comme des espèces clés dans les environnements récifaux, en raison de leur rôle essentiel dans la préservation des récifs.
Avant les années 1980, les récifs de la Jamaïque étaient florissants et bien entretenus ; Cependant, cette stabilité écologique a été perturbée à la suite de l'ouragan Allen en 1980 et de la prolifération ultérieure d'une maladie non identifiée dans toute la région des Caraïbes. Ces événements ont précipité d’importants dégâts sur les récifs coralliens et les populations d’oursins dans les eaux jamaïcaines et dans la mer des Caraïbes au sens large. Seulement environ 2 % de la population initiale d’oursins a persisté après l’apparition de la maladie. Les premières espèces de macroalgues ont colonisé les récifs dégradés, puis ont été supplantées par des macroalgues plus grandes et plus résilientes qui sont devenues les organismes dominants. Parallèlement, les populations de poissons perroquets et d'autres poissons herbivores ont diminué en raison de décennies de surpêche et de prises accessoires accidentelles. Historiquement, les récifs côtiers jamaïcains présentaient une couverture corallienne de 90 %, qui est tombée à 5 % dans les années 1990. Par la suite, une récupération des coraux a été observée dans les régions où les populations d’oursins ont connu une résurgence. Les oursins broutaient, se reproduisaient et défrichaient les substrats benthiques, créant ainsi des zones propices à la fixation et à la maturation des polypes coralliens. Néanmoins, malgré leur fécondité élevée, les populations d’oursins n’ont pas rebondi au rythme prévu par les chercheurs. La persistance de cette maladie énigmatique et son rôle potentiel dans l’entrave au rétablissement de la population d’oursins restent indéterminés. Néanmoins, ces zones touchées se rétablissent progressivement, facilitées par l’activité de pâturage des oursins. Cet événement historique donne du crédit à un concept de restauration précoce impliquant la culture et la réintroduction d'oursins dans les récifs pour atténuer la prolifération d'algues.
Microfragmentation et fusion de corail
En 2014, les chercheurs Christopher Page, Erinn Muller et David Vaughan du Centre international de recherche et de recherche sur les récifs coralliens ; Restoration, situé au sein du Mote Marine Laboratory à Summerland Key, en Floride, a été le pionnier d'une nouvelle technique appelée « microfragmentation ». Cette méthode consiste à utiliser une scie à ruban diamantée spécialisée pour sectionner les coraux en fragments de 1 cm2, soit une réduction significative par rapport aux 6 cm2 conventionnels, dans le but d'accélérer la croissance des espèces de coraux cerveau, rocheux et étoilé. Par la suite, des spécimens de coraux Orbicella faveolata et Montastraea cavernosa ont été transplantés dans plusieurs réseaux de microfragments le long de la côte de Floride. Dans un délai de deux ans, O. faveolata présentait une taille multipliée par 6,5 par rapport à ses dimensions d'origine, tandis que M. cavernosa a presque doublé sa taille initiale. Atteindre une croissance comparable grâce aux méthodes traditionnelles nécessiterait généralement plusieurs décennies pour les deux espèces de coraux. On suppose que, en l'absence d'événements de prédation expérimentaux précoces, O. faveolata aurait pu atteindre un taux de croissance d'au moins dix fois sa taille originale. En utilisant cette méthodologie, le Mote Marine Laboratory a réussi à propager 25 000 coraux en un an, puis à en transplanter 10 000 dans les Keys de Floride. Une découverte ultérieure a révélé que ces microfragments présentaient une fusion avec d'autres microfragments provenant du même corail parent. Conventionnellement, les coraux qui ne proviennent pas du même parent s'engagent dans des interactions antagonistes, conduisant souvent à la mortalité des coraux adjacents, comme mécanisme de survie et d'expansion territoriale. Cette technique innovante, appelée « fusion », a démontré la capacité de cultiver des têtes de corail matures en seulement deux ans, soit une accélération substantielle par rapport au délai habituel de 25 à 75 ans. Après la fusion, le système récifal fonctionne comme un organisme singulier plutôt que comme un ensemble de structures récifales indépendantes. À l'heure actuelle, aucune recherche évaluée par des pairs sur cette méthode spécifique n'a été publiée.
Corail d'eau profonde : espèces de coraux habitant les régions glaciales et abyssales des environnements océaniques.
- Coraux d'eau profonde – Coraux vivant dans les eaux froides des parties les plus profondes et les plus sombres des océans
- Récif corallien mésophotique : écosystèmes coralliens prospères dans la zone mésopélagique ou crépusculaire.
- Récif de corail fossile : un site naturel national désigné situé à Le Roy, New York.
- Recensement des récifs coralliens : une initiative de terrain faisant partie du Recensement de la vie marine.
- Enquête Catlin Seaview.
- Organisations des récifs coralliens.
- Récif d'éponges : structures biogéniques formées par des éponges marines.
- Pseudo-atoll : formation insulaire qui entoure un lagon central.
Autres références
- Protection des récifs coralliens : que sont les récifs coralliens ?. EPA des États-Unis.
- PNUE. 2004. Récifs coralliens de la mer de Chine méridionale. Publication technique PNUE/FEM/SCS n° 2.
- PNUE. 2007. Sites de démonstration des récifs coralliens en mer de Chine méridionale. Publication technique PNUE/FEM/SCS n° 5.
- PNUE, 2007. Rapports nationaux sur les récifs coralliens des eaux côtières de la mer de Chine méridionale. Publication technique PNUE/FEM/SCS n° 11.
"Fiche d'information sur les récifs coralliens". Institut Waitt. Archivé de l'original le 9 juin 2015. Récupéré le 8 juin 2015.
- "Fiche d'information sur les récifs coralliens". Institut Waitt. Archivé de l'original le 9 juin 2015. Consulté le 8 juin 2015.iBioSeminars, 2011.
- Séminaire de Nancy Knowlton : "Coraux et récifs coralliens". Nancy Knowlton, iBioSeminars, 2011.
- Informations sur les récifs coralliens fournies par la Living Reefs Foundation, Bermudes.
- "Récifs coralliens des Caraïbes – Rapport de situation 1970-2012" par l'UICN. – Une ressource vidéo propose une discussion de ce rapport.