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Dans un article publié dans la revue Science, le Prof. Hans-Otto Pörtner, écophysiologiste à l’Institut Alfred Wegener des sciences polaires et marines (AWI), décrit comment les processus physiologiques, d’une part, et écologiques, d’autre part, sont étroitement liés. Ceci apparaît particulièrement clairement dans les écosystèmes marins soumis à des modifications liées au changement climatique. Son travail ouvre des perspectives de coopération entre les chercheurs en physiologie et les écologues.
Les résultats de la recherche en physiologie et en écologie ont montré, ces dernières années, que l’"intervalle de performance" relatif à la température d’une espèce est déterminant pour sa sensibilité vis-à-vis du réchauffement climatique. Il détermine la capacité de l’organisme à croître, se reproduire, s’alimenter ou à concurrencer d’autres espèces pour l’espace ou les ressources, à différentes températures. Chez les animaux, cet intervalle est lié à la capacité du métabolisme aérobie et de l’approvisionnement en oxygène. Il s’agit de paramètres mesurés à l’AWI chez des animaux marins. "L’intervalle de performance est limité par la température et reflète la spécialisation par rapport au climat", explique le Prof. Pörtner. "Il se décale avec l’adaptation saisonnière à la température et les transitions entre les différents stades de vie".
Jusqu’à présent, les scientifiques ont pu observer les changements suivants au sein des écosystèmes : l’extension ou le décalage vers les pôles des aires de répartition biogéographiques, la diminution voire l’extinction locale de populations autrefois nombreuses, des décalages dans le déroulement chronologique des processus biologiques, une instabilité de la disponibilité en nourriture et des changements au sein des chaînes alimentaires. Beaucoup de ces évolutions sont, en premier lieu, provoquées par la température. Un bilan des résultats acquis jusqu’ici dans les communautés animales aquatiques met en évidence que les analyses physiologiques peuvent fortement contribuer à préciser les raisons de ces changements et à prédire des tendances écologiques futures. Il ne suffit pas de connaître les facteurs climatiques qui interviennent : il est également nécessaire d’appréhender les mécanismes physiologiques pour comprendre les observations des conséquences écologiques.
Chez de nombreux poissons, les oeufs et les stades larvaires sont particulièrement sensibles, tandis que les jeunes poissons, par exemple, résistent relativement bien aux modifications de température. Toutefois, les femelles pleines, qui vont frayer, présentent, elles aussi, un "intervalle de performance" restreint et sont ainsi sensibles aux variations de température. En raison du changement climatique, la température en Mer du Nord en hiver se situe entre-temps au-dessus de l’optimum de performance du cabillaud, dont les eaux de la Mer du Nord constituent la limite sud de l’aire de répartition. Cette espèce peut, néanmoins, s’esquiver plus au nord. Il est cependant important de souligner que les "intervalles de performance" d’espèces vivant dans les mêmes habitats peuvent présenter des caractéristiques différentes et ne se recouvrir que pour un certain intervalle de températures. Ainsi, les changements climatiques ont des répercussions sur les relations entre espèces, par exemple sur leur aptitude à entrer en concurrence ou sur la disponibilité des proies dans le cadre des relations proie-prédateur. La succession saisonnière des processus biologiques est, elle aussi, influencée par le lien de l’ "intervalle de performance" avec la température.
