Auteurs de l’étude:

Freya C. Womersley, Lara L. Sousa, Nicolas E. Humphries, Katya Abrantes, Gonzalo Araujo, Steffen S. Bach, Adam Barnett, Michael L. Berumen, Sandra Bessudo Lion, Camryn D. Braun, Elizabeth Clingham, Jesse E. M. Cochran, Rafael de la Parra, Stella Diamant, Alistair D. M. Dove, Carlos M. Duarte, Christine L. Dudgeon, Mark V. Erdmann, Eduardo Espinoza, Luciana C. Ferreira, Richard Fitzpatrick, Jaime González Cano, Jonathan R. Green, Hector M. Guzman, Royale Hardenstine, Abdi Hasan, Fábio H. V. Hazin, Alex R. Hearn, Robert E. Hueter, Mohammed Y. Jaidah, Jessica Labaja, Felipe Ladino, Bruno J. L. Macena, Mark G. Meekan, John J. Morris Jr., Bradley M. Norman, César R. Peñaherrera-Palma, Simon J. Pierce, Lina Maria Quintero, Dení Ramirez-Macías, Samantha D. Reynolds, David P. Robinson, Christoph A. Rohner, David R. L. Rowat, Ana M. M. Sequeira, Marcus Sheaves , Mahmood S. Shivji, Abraham B. Sianipar, Gregory B. Skomal, German Soler, Ismail Syakurachman, Simon R. Thorrold, Michele Thums, John P. Tyminski, D. Harry Webb, Bradley M. Wetherbee, Nuno Queiroz et David W Sims 

Le réchauffement climatique est l’une des facettes les plus répandues du changement climatique d’origine humaine, l’ampleur des augmentations de température prévues au cours du 21e siècle étant comparable à celle des plus grands changements mondiaux des 65 derniers millions d’années1,2.

Les réponses biologiques au réchauffement sont déjà apparentes chez les taxons terrestres3, d’eau douce4 et marins5,6. À mesure que les environnements changent, les espèces doivent s’adapter, tolérer, se déplacer ou faire face à l’extinction7,8,9. Une série d’hypothèses communément formulées ont émergé concernant le mouvement, selon lesquelles les espèces devraient déplacer leur répartition sous l’effet du réchauffement vers des altitudes plus élevées, des latitudes plus élevées ou des profondeurs océaniques plus profondes pour rester dans des conditions environnementales adaptées10,11,12.

Les taxons marins, en particulier, sont très sensibles aux changements de température et peuvent suivre de près les isothermes avec moins de barrières physiques à la dispersion que leurs homologues terrestres5,13,14. En conséquence, les espèces marines se déplacent vers les pôles jusqu’à six fois plus vite 15, avec des redistributions mondiales prévues pour plus de 12 000 espèces16. On s’attend généralement à ce que les régions polaires et tempérées agissent comme des « puits » et les régions tropicales comme des « sources »16,17,18,19,20. Ces changements dans les systèmes socioécologiques marins peuvent entraîner de profondes modifications de la structure et de la fonction des écosystèmes, ce qui aura des répercussions sur les communautés humaines21.

Pour la mégafaune marine très mobile, qui peut parcourir des centaines ou des milliers de kilomètres par an22, ces hypothèses n’ont commencé à être abordées que récemment en raison de difficultés logistiques dans leur surveillance23. Il existe des preuves de pertes potentielles d’habitat, de déplacement d’habitats centraux et de réponses divergentes entre espèces ayant des cycles biologiques différents24,25. Cependant, l’emplacement des futurs habitats de nombreuses espèces reste une question ouverte. En outre, on ne sait pas encore comment la redistribution des habitats induite par le climat affectera leur exposition aux menaces anthropiques existantes telles que les collisions avec les navires26,27 ou l’exploitation de la pêche28, même si de tels impacts peuvent exacerber les déclins de population déjà en cours.

Les changements climatiques océaniques peuvent déplacer la mégafaune marine vers de nouveaux habitats avec une activité de navigation plus intense, augmentant ainsi sa vulnérabilité aux collisions et potentiellement aggravée par les augmentations futures prévues du trafic maritime29,30. Alternativement, les habitats peuvent se déplacer vers des zones plus sûres avec moins d’activité, offrant un refuge. Il est désormais nécessaire de comprendre quantitativement les interactions entre les déplacements de la faune sauvage, les activités humaines et le changement climatique pour les intégrer aux évaluations de conservation, ainsi qu’aux cadres de planification stratégique mondiaux (par exemple, cbd.int/cop). Cependant, les informations mondiales basées sur les mouvements dynamiques des animaux font encore défaut31.

Pour résoudre ce problème, nous avons testé si une espèce de mégafaune marine très mobile et répartie à l’échelle mondiale – le plus grand poisson du monde, le requin-baleine (Rhincodon typus) – est conforme aux hypothèses de répartition communément admises dans le cadre du changement climatique sur l’ensemble de son aire de répartition (par exemple, les déplacements vers les pôles à l’échelle du bassin océanique32), tout en quantifiant les changements de cooccurrence avec la navigation. Le requin-baleine sert d’espèce modèle pour tester ces idées pour la mégafaune marine en raison de sa répartition circumtropicale et des réponses climatiques attendues32,33, et est classé comme « en danger » dans la Liste rouge de l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN)34. 

6. Par conséquent, il est possible que des changements de répartition relativement faibles induits par le climat puissent avoir un impact disproportionné sur la vulnérabilité aux collisions des requins-baleines et potentiellement d’autres mégafaunes marines30.

Pour explorer les réponses climatiques potentielles et la cooccurrence avec le transport maritime, nous avons utilisé un ensemble de données de suivi par satellite des requins-baleines couvrant 15 ans, y compris des sites de marquage dans tous les principaux océans qu’ils habitent (348 individus suivis collectivement pendant plus de 15 000 jours). En utilisant ces données, ainsi que des variables océanographiques et des modèles climatiques mondiaux issus de la phase 6 de comparaison des modèles couplés (CMIP6), des modèles de répartition ont été développés pour (1) générer une approximation de premier ordre de l’adéquation de l’habitat mondial et (2) projeter la répartition des requins-baleines dans deux décennies à venir selon trois scénarios d’atténuation. Ces données ont ensuite été utilisées pour (3) évaluer les changements d’habitat et la cooccurrence horizontale avec le trafic maritime.

Résultats
Des cartes d’habitats adaptés aux requins-baleines, définies comme des zones où un environnement donné a la capacité de soutenir les requins-baleines, déterminant ainsi la probabilité de leur présence, ont été générées à l’aide d’une série de modèles de distribution corrélatifs basés sur une série de variables océanographiques et de mouvements d’animaux suivis. La préparation des données, l’algorithme du modèle et la sélection des variables océanographiques ont suivi des procédures minutieuses avec des contrôles de sensibilité (informations supplémentaires 3.3, 3.4 et 4.4). Les modèles finaux ont bien fonctionné dans les tests de validation quantitatifs et qualitatifs et ont été utilisés pour explorer les zones d’habitat actuelles et futures prévues pour les requins-baleines (informations supplémentaires 4.2 et 4.3). Les habitats futurs étaient basés sur les données CMIP6 pour les années 2050 et 2100 dans le cadre des voies socioéconomiques partagées (SSP) ssp126, ssp370 et ssp585 (informations supplémentaires 3.5).

Déplacements d’habitat à l’échelle de l’océan
Les régions actuelles d’habitat propices au requin-baleine ont été prédites à l’échelle du globe dans les eaux tropicales, subtropicales et tempérées (2005-2019 ; données étendues, figure 1a et informations supplémentaires, page 4.5). En utilisant nos modèles pour projeter ces habitats dans le futur, en fonction de l’évolution des variables océanographiques, nous avons constaté une augmentation de l’adéquation des habitats aux limites des aires de répartition actuelles dans toutes les combinaisons de décennies et de scénarios (figure 1). Cependant, les schémas de déplacement des habitats varient selon les régions (figures supplémentaires 1 à 7). À la fin du siècle, dans le cadre du scénario ssp585, également connu sous le nom de scénario à « fortes émissions », le Pacifique Est montre une réduction de l’habitat dans les eaux équatoriales, avec des pertes potentielles dans certaines zones actuellement propices coïncidant avec l’expansion dans de nouvelles régions telles que la baie de Californie du Sud (figure 1c et figure supplémentaire 7). Ces changements sont liés à l’océanographie de référence actuelle unique de la région et à la gravité ou à la direction des changements projetés dans les conditions océanographiques. Par exemple, la chlorophylle a dans le Pacifique tropical est liée à la profondeur des couches de dispersion profondes35 dans lesquelles les requins-baleines se nourrissent probablement36,37. Le réchauffement et la diminution de la chlorophylle a dans les latitudes moyennes du Pacifique oriental38 laissent présager une biomasse en déclin, des profondeurs plus faibles et une proportion plus faible de migration des proies mésopélagiques. Dans ces conditions plus oligotrophes à l’avenir, de vastes zones autour de la remontée d’eau équatoriale pourraient devenir impropres aux requins-baleines d’ici la fin du siècle.

Pris ensemble, l’expansion des eaux de surface actuellement défavorables dans le centre-nord de l’Atlantique et le fait que les limites supérieures actuelles de température n’ont peut-être pas été atteintes par les requins suivis dans cette région, pourraient expliquer pourquoi cette espèce ne devrait pas se conformer aux hypothèses communément admises sur la réponse au changement climatique dans toutes les zones de son aire de répartition géographique mondiale. L’influence des conditions localisées est une mise en garde importante pour toutes les approches de modélisation globale : nos résultats illustrent une tendance globale générale mais avec divers facteurs affectant les schémas régionaux (Informations supplémentaires 4.6).

Les schémas de changement d’habitat observés au milieu du siècle dans le scénario ssp126 (également connu sous le nom de scénario de « développement durable ») ont augmenté en intensité dans les scénarios ssp370 et ssp585 jusqu’à la fin du siècle (Fig. 1b, d, Données étendues Fig. 3 et Fig. supplémentaires 1 à 15), ce qui suggère que dans le cadre du développement durable, les changements d’habitat seront moins extrêmes pour les requins-baleines.

D’ici 2050, la zone d’habitat la plus importante, caractérisée par le 90e percentile actuel d’adéquation de l’habitat par région, ci-après l’habitat principal, devrait diminuer dans le Pacifique oriental, l’océan Indien oriental et l’Atlantique sud, et augmenter dans le Pacifique occidental, le sud-ouest de l’océan Indien, le nord-ouest de l’océan Indien et l’Atlantique nord dans tous les scénarios (Fig. 2b et Tableau supplémentaire 1).

Les réponses climatiques vers les pôles sont déjà validées empiriquement pour les requins-baleines à partir de nouveaux enregistrements d’individus45,46 et d’autres migrateurs océaniques ectothermes47, avec des observations plus fréquentes aux limites froides de la distribution, peut-être liées à des événements de réchauffement aigu48,49,50,51.

Tendances temporelles à l’échelle de l’océan
Nous avons étudié comment ces dynamiques d’habitat changeantes pourraient influencer les nations qui soutiennent actuellement des environnements propices aux requins-baleines. L’adéquation moyenne de l’habitat et la couverture de l’habitat principal, c’est-à-dire le pourcentage des eaux de la zone économique exclusive (ZEE ; Fig. supplémentaire 18b) classées comme habitat principal, ont toutes deux changé de latitude au fil des ans dans l’Atlantique et, dans une moindre mesure, dans les océans Pacifique et Indien (Fig. supplémentaires 19-21).

Dans certains cas, les projections intra- et interannuelles futures étaient similaires aux tendances potentiellement attribuées aux événements climatiques passés. Par exemple, l’étendue de l’habitat propice au requin-baleine et son schéma saisonnier identifiés en 2010 présentaient des similitudes avec nos projections futures dans l’Atlantique, comme l’augmentation de la couverture de l’habitat principal dans les ZEE de basse latitude et des saisons estivales boréales et australes relativement fortes dans le plateau continental du sud-est des États-Unis et dans le LME du courant de Guinée, respectivement (Fig. 3a, b et Fig. supplémentaire 22). Cela suggère que des événements tels que la vague de chaleur documentée de 2010 dans l’hémisphère nord52 peuvent prédire certaines conditions futures dans l’Atlantique. Des schémas d’habitat propices passés présentant des similitudes avec les prévisions futures étaient également évidents dans d’autres régions (Fig. supplémentaires 23-25 et Informations supplémentaires 4.8).

Redistribution mondiale
Dans l’ensemble de l’océan mondial, les projections du modèle indiquent une redistribution plus générale des requins-baleines des centres connus actuels vers les habitats de limite ou de bordure de l’aire de répartition actuelle.

Dans le scénario d’émissions élevées, à l’échelle mondiale, 57,5 % des ZEE connaîtront des pertes d’habitats propices > 50 % et 76,5 % connaîtront des réductions de la couverture des habitats principaux > 50 % d’ici 2100 (n = 200). Ces pertes ont été les plus importantes en Asie (où une perte est prévue pour 88,0 % des pays ayant souveraineté asiatique, n = 25) et les plus faibles en Europe (42,1 %, n = 38 ; Figure 5 des données étendues). Dans le cadre du scénario ssp126, 65,5 % des ZEE gagneront une couverture d’habitats principaux > 50 % (n = 200), les gains moyens d’adéquation des habitats les plus importants étant observés en Europe (73,7 %, n = 38) et les plus faibles en Asie (28 %, n = 25 ; Figure 5 des données étendues). Cette redistribution suggère une modification de l’aire de répartition actuellement reconnue par l’UICN pour cette espèce, afin de tenir compte des événements climatiques aigus et de la planification de la conservation à l’avenir (Fig. 6 des données étendues).

Implications des redistributions
Pour tester si la vulnérabilité du requin-baleine aux collisions avec les navires peut changer à l’avenir, nous avons appliqué un indice de risque de collision requin-baleine-navire précédemment validé26 aux cartes de répartition et l’avons recalculé en tant qu’indice de cooccurrence de navires (SCI ; Méthodes) basé sur l’adéquation actuelle et future de l’habitat et la densité du trafic maritime (Fig. 4b).

De même, les diminutions du SCI sont dues à la fois à des réductions de l’adéquation des habitats là où les habitats actuels chevauchent une forte activité de navigation, et à des réductions globales des habitats. Par exemple, les réductions du SCI de 76 % dans la partie mexicaine du golfe du Mexique résultent du déplacement des habitats vers des eaux plus côtières, loin des routes de navigation les plus fréquentées au centre du golfe. Cependant, les réductions de près de 100 % dans la partie Clipperton de l’océan Pacifique Nord, où la navigation est faible dans toute la région, sont dues à des pertes générales d’habitat.

Dans l’ensemble, le SCI a augmenté dans toutes les combinaisons de décennies et de scénarios futurs (Fig. 5 et données étendues Fig. 7 et 8), même lorsque le nombre de navires a été maintenu aux niveaux actuels par rapport à l’augmentation prévue de la capacité pouvant atteindre 1 200 % d’ici 2050 (réf. 29).

Une redistribution à l’échelle mondiale résultant des centres actuels vers des habitats de bordure et de limite de répartition est possible pour cette espèce, avec des modèles variés à l’échelle du bassin océanique dans la direction et l’emplacement des habitats futurs par rapport aux distributions actuelles. Un tel remaniement mondial pourrait potentiellement conduire à des pertes d’habitats essentiels dans les eaux nationales qui abritent actuellement l’espèce et à des niveaux accrus de cooccurrence de navires à mesure que les océans continuent de se réchauffer et que d’autres variables évoluent.

L’écologie et le cycle biologique du requin-baleine signifient que les changements d’habitat peuvent avoir des conséquences complexes. Il s’agit d’ectothermes de grande taille, très mobiles, étroitement associés à la température à de multiples échelles36,55,56,57. Nous avons suivi des individus dans les eaux de surface, où ils sont connus pour passer beaucoup de temps26, avec des températures relativement élevées entre 18 et 34 °C. Le réchauffement des couches de surface et de subsurface58 étendra les limites inférieures de température de l’aire de répartition des requins-baleines vers le pôle, et nos modèles prédisent que les zones d’habitat actuellement adaptées suivront une tendance similaire.

Cela pourrait signifier que les principaux sites de regroupement53, cruciaux pour que les juvéniles et les subadultes puissent se nourrir de fortes densités de proies, deviennent difficiles d’accès ou éloignés dans le contexte des déplacements annuels des individus. Alternativement, des conditions océaniques inattendues dans des environnements nouveaux et inconnus peuvent entraîner une mortalité, comme suggéré pour les requins-baleines au large de l’Afrique du Sud59. Associées à la réduction potentielle de la qualité de l’habitat attendue dans certaines régions actuellement adaptées, ces dynamiques changeantes pourraient avoir des conséquences à l’échelle de la population. Par exemple, bien que l’on ne sache pas encore où les adultes matures se reproduisent ou où les femelles donnent naissance à leurs petits, les changements d’habitats pourraient modifier ces emplacements, soumettant les requins-baleines nouveau-nés à des niveaux de prédation accrus ou à des possibilités de recherche de nourriture insuffisantes.

Les implications des divers changements de répartition que nous présentons sont très pertinentes pour la conservation. Les changements dans les eaux nationales pourraient modifier les niveaux de protection pour des groupes démographiques clés et pourraient également avoir un impact sur les revenus des pays où se déroulent des activités touristiques liées aux requins-baleines60. Le risque d’une augmentation de la cooccurrence des navires à l’avenir souligne l’importance de prendre en compte le changement climatique dans les discussions sur la gestion des espèces en voie de disparition. Les méthodes développées ici pour estimer ces tendances peuvent être adoptées pour d’autres espèces afin d’aider à éclairer les initiatives nationales et internationales de conservation de la biodiversité. Cela pourrait se faire en identifiant les zones prioritaires où les effets des facteurs de stress composés (par exemple, les vagues de chaleur océaniques et la désoxygénation54) sont minimisés, en évaluant la résilience de la couverture actuelle des aires marines protégées au changement climatique61,62 ou en concevant des réseaux de protection qui englobent toute la gamme des habitats futurs, y compris les agrégations, les points chauds et les refuges63,64. »