Dynamique de croissance du varech géant étudiée à l’aide de nouvelles données de télédétection

Le varech géant macroalgue, qui est une espèce emblématique et importante pour la structuration de l’écosystème que l’on trouve au large des côtes de la Californie et de nombreuses autres côtes, peut atteindre 100 pieds de long en 1 à 2 ans.

Maintenant, des chercheurs utilisant de nouvelles observations de télédétection ont découvert que différents facteurs peuvent influer sur la dynamique de croissance spatiale du varech Macrocystis pyrifera, qui est la plus grande espèce d’algues au monde.

Des chercheurs qui étudient le varech géant dans le canal de Santa Barbara au large des côtes de la Californie ont découvert que « les modèles spatio-temporels de l’état physiologique, et donc de la croissance et de la production, sont régulés par différents processus en fonction de l’échelle d’observation », selon le rapport. La disponibilité des nutriments et la sénescence structurent spatialement la dynamique d’une espèce fondatrice », publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).

« Selon votre échelle spatiale d’observation, que vous examiniez les forêts de varech au niveau régional ou que vous vous penchiez vraiment sur une zone locale spécifique, les modèles qui se manifestent à ces échelles peuvent indiquer différents facteurs », a déclaré l’auteur principal Tom Bell, scientifique adjoint. dans le département de physique océanographique appliquée de l’Institution océanographique de Woods Hole &AMP ; Ingénierie.

« À l’échelle régionale pour les zones de plus d’un kilomètre, les nutriments de l’eau de mer étaient liés à la dynamique des conditions physiologiques du varech. de la perte de biomasse dans les forêts de varech individuelles, malgré des conditions nutritionnelles uniformes », a déclaré Bell. La sénescence est la détérioration progressive et irréversible des performances physiologiques d’un organisme.

Les chercheurs se sont concentrés sur une zone d’étude de 4 000 kilomètres carrés dans le canal de Santa Barbara au large des côtes de la Californie.

Bell a étudié le varech géant de première main, faisant de la plongée sous-marine à travers les forêts de varech. Il dit que le varech, qui est ancré au fond de la mer, ressemble à des troncs d’arbre avec des faisceaux de frondes de varech translucides qui forment une canopée à la surface de l’eau.

Cependant, comme les mesures de varech sur le terrain se produisent à petite échelle, les chercheurs ont découvert les rôles de l’environnement externe et des facteurs biotiques internes sur la dynamique des populations de varech en combinant des observations longitudinales sur le terrain avec des observations de télédétection.

Les chercheurs ont utilisé des données de télédétection provenant de plusieurs sources. La dynamique de la température de surface de la mer dans le chenal a été évaluée à l’aide de produits de capteur de satellite Aqua spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) d’une résolution de 4 kilomètres. Les images satellites Landsat 5, 7 et 8 du varech géant ont permis aux chercheurs de suivre la biomasse de la canopée du varech et la dynamique de l’âge. Chaque fauchée d’image Landsat mesure 185 kilomètres de large et les images ont une résolution en pixels de 30 mètres.

En outre, les chercheurs ont incorporé dans leurs études de nouvelles bandes d’images hyperspectrales répétées de 11 kilomètres de large du canal de Santa Barbara prises par le capteur AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer), qui a une résolution en pixels de 18 mètres. Le capteur optique, qui a fourni des images calibrées de la réflectance spectrale dans le canal, a volé sur des avions à haute altitude dans le cadre de la campagne aéroportée préparatoire de l’imageur infrarouge hyperspectral (HyspIRI) de la NASA. HyspIRI est une mission préparatoire à la mission satellite de biologie de surface et de géologie de la NASA, qui pourrait être lancée plus tard cette décennie.

Les chercheurs ont utilisé cette imagerie hyperspectrale pour examiner les schémas spatiaux du rapport chlorophylle/carbone de la canopée de varech, un indicateur établi de l’état physiologique, qui est positivement associé au taux de croissance du varech, à l’initiation des frondes et à l’accumulation de biomasse. Ils ont constaté que l’état physiologique de la canopée de varech déclinait de manière prévisible avec l’âge et que les sections plus anciennes de la forêt de varech présentant un faible état physiologique étaient plus susceptibles d’être perdues au cours des mois suivants.

Bell a déclaré qu’à travers cette recherche, il essaie également d’aider à montrer certaines des capacités de la prochaine mission satellite.

« Dans un avenir proche, les scientifiques auront la possibilité d’utiliser des données hyperspectrales à l’échelle mondiale, et cela donnera aux écologistes un autre outil dans leur boîte à outils pour comprendre comment les systèmes changent, qu’il s’agisse de forêts tropicales de plaine ou de varech géant », a-t-il déclaré. « Cela va être plus important que jamais car l’environnement devient moins prévisible. Il semble que plus nous avons de données, plus nous réalisons que nous ne pouvons pas prédire la dynamique de l’écosystème sur la base d’observations passées car le climat change si rapidement. La disponibilité d’évaluations directes de la santé des plantes à partir de ces nouveaux capteurs aideront les scientifiques à surveiller l’état de l’écosystème et à anticiper les changements. »

Plus d’information:

Tom W. Bell et al, La disponibilité des nutriments et la sénescence structurent spatialement la dynamique d’une espèce de fondation, Actes de la National Academy of Sciences (2021). DOI : 10.1073/pnas.2105135118

Citation: