La propagation du corail soleil dans les zones côtières du Brésil

Il y a de plus en plus d'inquiétude concernant la propagation des espèces non-natives dans les zones côtières. Au Brésil, plusieurs études ont examiné comment ces invasions affectent les plantes et les animaux locaux, ainsi que les activités économiques qui leur sont liées. Dans l'État de Rio de Janeiro, diverses espèces exotiques ont attiré l'attention parce qu'elles peuvent envahir des zones cruciales pour la faune et les activités économiques locales. L’une des espèces en question est le corail soleil, connu sous le nom de Tubastraea spp., qui fait l'objet d'une recherche croissante depuis vingt ans.

Le corail soleil vient de l'océan Pacifique et a commencé à se répandre dans différentes zones à partir de 1943 dans la mer des Caraïbes, puis en 1977 dans le golfe du Mexique, et plus tard dans l'Atlantique sud-ouest à la fin des années 1980. Dans les années 1990, il avait établi des populations dans des endroits comme le bassin de Campos près de Rio de Janeiro. Des coraux soleil ont été trouvés tout le long de la côte de Rio, dans des lieux comme Arraial do Cabo, la baie d'Ilha Grande, le port d'Açú et l'île Cagarras.

Une fois qu'ils s'installent dans un nouvel endroit, les colonies adultes libèrent des Larves appelées planulae. Ces larves sont déplacées par les courants océaniques, incapables de nager efficacement par elles-mêmes. Bien qu'il y ait beaucoup de coraux soleil le long de la côte de Rio, l'arrivée de nouvelles larves de l'océan ouvert est limitée dans cette zone.

Récemment, une étude détaillée a été réalisée pour voir où l'on peut trouver des larves de corail soleil dans l'océan près de Cabo Frio. Cette étude a examiné comment le courant du Brésil influence la distribution de ces larves en interagissant avec la dynamique océanique. Les résultats ont suggéré que le courant du Brésil peut agir comme une barrière, séparant les zones offshore et côtières, ce qui pourrait affecter la façon dont les coraux soleil se propagent le long de la côte. Il est important de comprendre comment les mécanismes de dispersion de ces coraux fonctionnent ensemble.

#Le Plateau Continental dans le Sud-Est du Brésil

Le plateau continental dans le sud-est du Brésil peut être divisé en trois sections : extérieur, milieu et intérieur. De Cabo de São Tomé à Cabo Frio, ce plateau est plus étroit par rapport à d'autres zones du sud-est du Brésil. En conséquence, des caractéristiques océaniques comme le courant du Brésil ont un effet plus important sur les changements de nutriments et de plancton dans l'eau. Dans la partie sud de Rio de Janeiro, le plateau continental est plus large, ce qui signifie que les processus se produisant dans l'océan ouvert ne sont pas aussi dominants. Cependant, les fronts froids et les vents du sud-ouest sont plus fréquents, affectant les conditions locales.

Pour bien comprendre la zone côtière, nous devons prendre en compte la complexité du plateau continental, qui est influencée par les motifs de vent, la dynamique du courant du Brésil et les petits processus en jeu. Il y a eu des cas d'infestations de corail soleil le long de la côte, en particulier à Arraial do Cabo. Même si ces populations sont exotiques, elles semblent stables. Découvrir d'où elles viennent pourrait être lié aux activités pétrolières et gazières offshore le long de la côte. Cela pourrait être dû aux navires de soutien qui accostent dans les ports côtiers ou aux larves qui viennent des zones d'exploration.

Le corail soleil peut se propager facilement à cause des opérations pétrolières et gazières offshore, surtout à travers les navires de soutien et les structures. Ces coraux ont une forte capacité à survivre sur des structures stationnaires à mouvement lent comme les plates-formes pétrolières ou l'équipement utilisé dans l'industrie offshore. Cela indique que les navires de soutien pourraient contribuer de manière significative à l'introduction et à la propagation de Tubastraea spp. le long de la côte brésilienne. De plus, certaines études ont montré que le fait de retirer physiquement les colonies de corail soleil peut entraîner la libération de nombreuses larves, en particulier pendant leurs pics de reproduction. Cela souligne la nécessité d'être prudent lors de l'utilisation d'élimination mécanique comme méthode de contrôle de la croissance du corail soleil. De telles actions pourraient risquer de propager davantage le corail en raison de leur forte capacité à se régénérer à partir de fragments.

#Facteurs Affectant la Distribution des Coraux

L'expansion des zones d'exploration pétrolière et gazière pourrait aider à transporter les larves de corail soleil à travers l'océan en créant des surfaces plus stables dans ces régions. Certaines larves interagissent avec les tourbillons de Cabo Frio dans le courant du Brésil, ce qui peut limiter leur propagation tout en les maintenant près des champs de production. Cependant, il y a encore des incertitudes concernant le lien entre les populations côtières et les structures offshore.

Les conditions océaniques locales sur le plateau continental sont influencées par les vents, qui déterminent la direction des courants côtiers. Le phénomène principal ici est le upwelling, mais les vents du nord-est, parfois combinés avec des fronts froids, peuvent créer des motifs de upwelling ou de subsidence et aussi dicter la direction des courants. Des changements dans les motifs de vent peuvent influencer la distribution des larves, car la zone côtière a sa propre dynamique. La recherche montre que les interactions entre les tourbillons du courant du Brésil sont essentielles pour le mouvement côtier.

En plus des motifs de vent, des phénomènes océaniques plus petits impactent également la circulation. Ces petits courants, appelés courants submésoscales, ont des longueurs typiques allant de centaines de mètres à plusieurs dizaines de kilomètres et peuvent modifier la façon dont les matériaux se déplacent dans l'eau. Ils peuvent être déclenchés par l'interaction des courants avec le fond marin, surtout dans les zones où la topographie présente de fortes variations. Ces petits courants aident au mouvement et aux connexions des matériaux dans l'océan.

Les filaments submésoscales liés au système de upwelling de Cabo Frio sont souvent montrés dans des simulations. Observer ces caractéristiques peut être difficile en raison de leur petite taille et des biais de données. Cependant, ils peuvent être détectés sous des conditions météorologiques claires en utilisant des données satellites. Ces filaments froids près de Cabo Frio et Cabo de São Tomé sont liés à de fortes concentrations de chlorophylle, ce qui signifie qu'ils peuvent être critiques pour le mouvement de l'eau, du carbone et des larves à travers le plateau. En particulier, ces filaments sont essentiels pour la dispersion des larves de corail soleil, car elles ont été trouvées dans des endroits comme Arraial do Cabo et le port d'Açú.

#Objectifs de l'Étude

Cette étude vise à examiner comment les phénomènes submésoscales affectent le mouvement des coraux soleil le long de la côte de Rio de Janeiro. Nous voulons voir comment la circulation sur le plateau continental influence la connectivité entre les régions colonisées et tester l'idée que des larves pourraient se déplacer de la côte vers l'océan. Nous nous concentrons sur deux scénarios réels avec des conditions de vent différentes.

Dans ces cas, différents motifs de vent modifient l'activité submésoscales et influencent les courants côtiers. Nous avons mené des expériences basées sur des modèles numériques existants pour vérifier comment les larves de corail soleil se déplacent dans la région côtière. La zone d'étude va de Cabo de São Tomé à la baie d'Ilha Grande. Notre objectif est de regarder de près comment les larves se dispersent depuis des endroits comme les rivages rocheux, les ports et les plates-formes pétrolières offshore.

#Mise en Œuvre du Modèle

Pour notre recherche, nous avons utilisé le système de modèle océanique régional (ROMS), qui est un modèle tridimensionnel qui examine les courants océaniques. Nous avons créé trois grilles imbriquées pour capturer des caractéristiques détaillées comme les tourbillons et les filaments. Notre modèle est alimenté par des données météorologiques et des influences de marée, ce qui nous permet de simuler efficacement les dynamiques dans la zone de Cabo Frio.

Nous avons également ajouté des caractéristiques pour suivre les larves de corail soleil, qui ne sont pas de fortes nageuses. Ces larves libèrent à la surface de l'eau et sont déplacées par les courants. Le temps que les larves peuvent survivre avant de se fixer sur une surface varie. Les larves de corail soleil peuvent rester dans la colonne d'eau jusqu'à 90 jours avant de se fixer, ce qui les aide à se propager efficacement. Notre étude se concentre sur la façon dont les dynamiques submésoscales impactent cette dispersion.

Nous avons réalisé deux expériences dans cette étude pour examiner de possibles zones sources pour les larves de corail soleil et les régions adaptées pour de nouvelles colonies. Nous avons observé comment différents motifs de vent et courants de marée impactent les mouvements des larves. Les vents changent fréquemment dans cette zone à cause des fronts froids, qui peuvent modifier le comportement des courants. Ainsi, nous avons mis en place des expériences pour simuler deux scénarios : l'un avec des vents du nord-est stables et l'autre avec des vents de fronts froids.

#Résultats des Expériences

#Régimes Submésoscales sous Différentes Conditions de Vent

Dans le scénario de vent du nord-est, les courants côtiers s'écoulent généralement vers le sud-ouest. Pendant ce temps, des filaments se forment et déplacent de l'eau plus froide vers le sud-ouest. Le fil du courant le plus fort apparaît près de Cabo Frio, mais d'autres peuvent également être observés le long de la côte. Ces filaments se produisent lorsque les courants côtiers interagissent avec le fond marin.

Lorsque les vents du nord-est diminuent, nous commençons à voir un cyclone mésoscalaire qui modifie la façon dont les larves sont déplacées. Dans le scénario de vent de front froid, la situation est différente, commençant avec des vents du nord-est faibles. Après l'arrivée d'un front froid, les vents se déplacent vers le sud-ouest, changeant les courants et créant de nouvelles caractéristiques de circulation. Ce scénario a tendance à piéger les larves plus près de la côte.

#Dispersion des Larves le Long de la Côte de Rio de Janeiro

Les résultats des expériences de dispersion montrent que les courants submésoscales dirigent largement le transport des larves. Sous les conditions de vent du nord-est, les larves ont tendance à se déplacer vers le sud-ouest et à s'accumuler dans des filaments étroits. Dans ce scénario, les larves peuvent être transportées de la côte vers les plates-formes pétrolières tout en atteignant d'autres localités côtières.

En revanche, pendant le scénario de front froid, les larves sont piégées près de la côte et se déplacent souvent vers le nord-est. Cette rétention côtière est probablement due à des changements dans les courants de surface qui favorisent le mouvement vers la côte. Cependant, certaines larves peuvent toujours échapper à ce piège et être transportées vers le large, surtout lorsque les vents du nord-est reviennent.

En analysant les motifs de dispersion dans chaque scénario, nous pouvons voir comment la présence de filaments et les conditions de vent peuvent influencer où les larves sont susceptibles de finir. Les expériences illustrent une différence claire dans la façon dont les larves se distribuent selon le scénario de vent, avec un mouvement vers le large plus fréquent dans le scénario du nord-est.

#Matrices de Connectivité

Les matrices de connectivité fournissent plus de détails sur la façon dont les larves se déplacent entre les localités sous les deux scénarios. Dans le scénario de vent du nord-est, il y a une dispersion extensive, et certaines larves voyagent vers des plates-formes offshore. À l'inverse, le scénario de front froid montre que les larves restent principalement près de la côte, indiquant une forte rétention dans le système local.

Les différents motifs dans ces scénarios mettent en évidence comment les conditions de vent façonnent les chemins de dispersion des larves. Les résultats soulignent le potentiel pour les larves de Tubastraea spp. d'atteindre des structures offshore, ce qui peut favoriser une propagation supplémentaire de cette espèce invasive dans de nouvelles zones.

#Conclusion

Cette étude met en lumière comment les processus océaniques naturels et les activités humaines interagissent pour influencer la propagation d'espèces envahissantes comme Tubastraea spp. le long de la côte sud-est du Brésil. Les résultats montrent à quel point les motifs de vent sont importants pour déplacer les larves de corail à travers les environnements côtiers et offshore.

Les vents du nord-est encouragent la dispersion des larves vers le large. En revanche, les vents de front froid tendent à garder les larves plus près de la côte. La présence de plates-formes pétrolières offshore crée des voies supplémentaires pour la propagation de ces coraux, suggérant que les activités humaines peuvent contribuer involontairement à leur mouvement.

Dans l'ensemble, comprendre ces dynamiques est crucial pour gérer les espèces envahissantes et protéger la biodiversité marine. Les futures études devraient continuer à examiner les connexions entre différentes populations et les effets des activités humaines sur les motifs de dispersion pour améliorer les efforts de conservation.