Klimaatverandering en de oceaan: welke toekomst voor vissen?

Sinds de oprichting van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering (IPCC) en de opkomst van hun rapporten beoordeling van het mondiale klimaatsysteem, is de wijziging van fysisch-chemische milieuparameters een zekerheid.

De verschillende emissies van antropogene activiteiten (broeikasgassen, afvalverwerking, chemische en/of biologische verontreinigende stoffen, enz.) verstoren immers ecosystemen. Door als buffer te fungeren, regelen de oceanen en meer specifiek het oppervlaktewater de daaruit voortvloeiende toevoer van koolstofdioxide in de atmosfeer (CO₂). Deze koolstofputten beperken zo de terrestrische impact van de continue uitstoot van CO₂, een van de belangrijkste spelers in deze wereldwijde verandering.

Momenteel is de kooldioxideconcentratie (uitgedrukt in partiële druk pCO₂) wordt geschat op 400 µatm, wat overeenkomt met een pH in het mariene milieu van 8.

Volgens IPCC-projecties, pCO₂ van de oceaan aan de oppervlakte zal tegen 1 waarden van 200 µatm bereiken, wat (onder andere) een significante daling van de pH van het zeewater zal veroorzaken (pH geschat op 2100). Deze variaties in de fysisch-chemische eigenschappen van de oppervlaktewateren van de wereld leiden tot de verzwakking van mariene ecosystemen.

oceaanverzuring

De wijziging van de parameters van de oceanen (opwarming, verzuring, hypoxie, zoutgehalte) kan immers een impact hebben op de fysiologische functies van aquatische organismen, afhankelijk van variaties in hun omgeving. Vissen zijn bijzonder gevoelig voor omgevingsvariabelen die veranderingen in hun gedrag en fysiologische functies kunnen veroorzaken (groei, voeding, rijping, voortplanting).

De studie van de effecten van mondiale veranderingen op de lange termijn op de fysiologie van vissen is het onderwerp van talrijke onderzoeksprojecten binnen LEMAR-Ifremer (MARin Milieuwetenschappelijk Laboratorium et Frans onderzoeksinstituut voor de exploitatie van de zee), die veel ervaring heeft opgedaan met het bestuderen van de effecten van oceaanverzuring, met name door zeebaars te bestuderen. De blootstelling van zeevissen aan de voor de nabije toekomst voorspelde milieuomstandigheden is essentieel om de fysiologische acclimatisatiecapaciteiten van aquatische organismen te beoordelen en zo de kwetsbaarheid van deze populaties te begrijpen.

De Europese kroeg (Dicentrarchus labrax), is een ideale modelsoort voor experimentele studies in een gecontroleerde omgeving. In feite combineert het verschillende interessante kenmerken: een soort van commercieel belang (aquacultuur en visserij), die het onderwerp is geweest van talrijke studies die het mogelijk maken om te profiteren van een grote hoeveelheid informatie over zijn fysiologie, biologie en ecologie. Kennis van deze soort (groei, voortplanting, levenscyclus) en zijn kweekgemak maken het mogelijk om in het laboratorium de effecten en gevolgen van wijziging van omgevingsparameters (temperatuur, pH, voedsel, zuurstof) op zijn fysiologische functies te begrijpen. in verschillende stadia van zijn levenscyclus.

Van de projecten die zijn uitgevoerd op de verschillende levensstadia van zeebaars, wordt het larvale stadium, dat het meest kwetsbaar is en gevoelig is voor veranderingen in het milieu, vaak verder bestudeerd. Er is echter geen effect op de groei aangetoond in het licht van een verzuring van het milieu, als gevolg van een veerkracht capaciteit van de larve tegenover dit fenomeen. Het olfactorische systeem lijkt echter op verschillende niveaus van zijn functioneren te worden beïnvloed, zoals wordt gesuggereerd door moleculaire biologie studies. Tegen alle verwachtingen in laten deze studies een positieve stimulatie zien van de genen die betrokken zijn bij de herkenning van pathogenen die aanwezig zijn in het reuksysteem van juvenielen, wat een nieuwe vraag opent over de mogelijke effecten van resistentie van zeebaars tegen virale en bacteriële aanvallen. Deze effecten kunnen ook worden waargenomen bij hun nakomelingen, wat hun perceptie en interactie met de omgeving en op de lange termijn kan beïnvloeden. invloed hebben op hun voortbestaan.

Beschikbare zuurstof neemt af in de oceanen

De toename van CO₂ aquatisch leidt ook tot een afname van de beschikbare zuurstof in het water. Vissen die echter worden blootgesteld aan hypoxie (afname van de zuurstofconcentratie in het water), zelfs aan lichte, ontwikkelen tijdens de vroege stadia van ontwikkeling ademhalingsmisvormingen en hun groei wordt verminderd. Dit effect op de groei is toe te schrijven aan een disfunctie van de spijsverteringseiwitten die onder deze omstandigheden minder effectief lijken. Bovendien vermindert de blootstelling van de larvale stadia aan een fenomeen van hypoxie de tolerantie van de juveniele stadia voor lage zuurstofconcentraties, wat verhoogt de kwetsbaarheid van de soort hypoxiescenario's onder ogen zien.

Momenteel richt het onderzoek naar de effecten van oceaanverzuring op deze soort zich in dit laboratorium op volwassenen. Volgens de resultaten van het laboratorium en op basis van andere wetenschappelijke studies is waargenomen dat veranderingen in omgevingsvariabelen zoals temperatuur, zoutgehalte, verzuring of hypoxie een impact hebben op gedrag en reproductieve fysiologie. reproductief succes bij volwassenen verminderen.

Deze studies naar de effecten op de drie belangrijkste levensfasen van zeebaars (larven, volwassen juvenielen) worden momenteel voortgezet en verdiept in het laboratorium met behulp van een geïntegreerde aanpak die het mogelijk maakt om de hele levenscyclus van zeebaars in zijn continuïteit en mogelijk te begrijpen intergenerationele effecten. Hiervoor is een origineel en uniek experiment voor dit soort soorten aan de gang op individuen die in een kweekbak worden gehouden vanaf het larvale stadium (twee tot vier dagen na het uitkomen) tot het volwassen stadium (4 jaar) onder omstandigheden van pH die overeenkomen met de enerzijds met de huidige natuurlijke omstandigheden en anderzijds met die welke worden verwacht door het meest ernstige scenario van het IPCC voor de horizon van 2100. De groei en reproductie van deze vissen worden bestudeerd tijdens verschillende reproductiecycli en op twee generaties. Voor zover wij weten, zijn de intergenerationele effecten van verzuring op de voortplanting van vissen nooit eerder onderzocht.

In eerdere experimenten werden verschillen benadrukt tussen de twee experimentele omstandigheden met betrekking tot verschillende aspecten van reproductie, zoals rijping bij beide geslachten, gameetkwaliteit en paaiperiode.

Op basis van deze eerste resultaten worden nieuwe onderzoeksprojecten ontwikkeld rond multi-stressbenaderingen die gericht zijn op het combineren van verschillende spanningen van global change om de gecombineerde impact van deze verstoringen op de fysiologische veerkracht van organismen te benadrukken. Zo is recentelijk de multi-stressbenadering (temperatuur, verzuring en chemische verontreiniging van de xeno-oestrogene, EE2) werd geïnitieerd in het laboratorium op de driedoornige stekelbaars (Gasterosteus aculeatus) een nieuwe soort met een korte levenscyclus, waardoor alle levensfasen in één jaar kunnen worden waargenomen. De eerste resultaten laten zien dat bij multistress de eitjes doorgaans kleiner zijn en de larven minder goed groeien. Deze vroege aanwijzingen suggereren vroege effecten van veranderingen in het milieu.

De voortzetting van deze onderzoeksprojecten om de effecten van klimaatverandering op vissen te begrijpen en erop te anticiperen, is een actueel onderwerp en een grote uitdaging voor het ontwikkelen van de strategie voor het beheer en het behoud van mariene ecosystemen.

Jimmy Devergne, PhD student Biologie, Cellulaire en Moleculaire Biochemie, ifremer; Arianna Servili, onderzoeker in endocrinologie en visfysiologie in het licht van veranderende omgevingen, ifremer; Cristina García Fernandez, Post-doc in visecologie en fysiologie, ifremer et Véronique Loizeau, onderzoeker naar de bioaccumulatie van organische verontreinigingen, ifremer

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.

Afbeelding tegoed: Shutterstock.com / Johan Holmdahl