Bulletin Méridien : automne/hiver 2011-printemps/été 2012 - La navigation dans l'Arctique

La navigation dans l'Arctique : passage gratuit pour les espèces aquatiques envahissantes?

Farrah T. Chan, Sarah A. Bailey, et Hugh J. MacIsaac

Les lamproies marines, moules zébrées et crabes verts figurent parmi les espèces envahissantes familières à beaucoup de gens dans le Sud du Canada. Ces espèces involontairement introduites dans des zones en dehors de leur habitat, se sont reproduites, ont proliféré et ainsi perturbé les écosystèmes qui ne leur sont pas naturels. À ce jour, un très petit nombre d'invasions d'espèces non indigènes ont été répertoriées dans l'Arctique—mais le réchauffement du climat et  l'augmentation du trafic maritime pourraient changer cela.

Espèces aquatiques non indigènes et navigation commerciale

Les espèces aquatiques non indigènes(également appelées espèces envahissantes, introduites, exotiques ou étrangères) incluent des végétaux, des animaux, des microbes et des champignons qui se sont reproduits en dehors de leur aire naturelle. Parfois cette prolifération nuit à l'environnement, à l'écologie ou même à l'économie de la région envahie.

En général l'invasion comprend trois stades : l'introduction, l'établissement et la propagation (figure 1). Premièrement, un vecteur attrape et transporte des individus d'une espèce non indigène à partir de la région de leur provenance et les amène à un nouvel endroit. Ensuite, ces individus s'établissent dans le nouvel environnement, car ils continuent à vivre dans le milieu ambiant et interagissent avec les espèces résidantes. La population établie peut ensuite se propager et devenir la source d'autres invasions.

Figure 1. Étapes d'une invasion type par une espèce non indigène (à gauche) et indication des effets possibles du changement climatique (à droite).

[Description détaillée de figure 1 : Ce graphique montre les étapes d'une invasion typique par une espèce non indigène et indication des effets possibles du changement climatique à chaque étape.  En général l'invasion comprend trois stades : l'introduction d'une population source, l'établissement à un nouvel endroit, et la propagation de la population établie.  La population établie peut ensuite devenir la source d'autres invasions.  Pendant l'étape d'introduction le changement climatique peut faciliter le transport des espèces aquatiques envahissantes par la dispersion naturelle et par le transport d'origine humaine, par exemple par les navires.  Une fois introduites à un nouvel endroit, la réduction des contraintes climatiques peuvent augmenter la survie, la croissance et la capacité de concurrence des espèces aquatiques envahissantes.]

De graves effets nuisibles des espèces aquatiques non indigènes (EANI) ont été répertoriés dans le monde. Au Canada, par exemple : la lamproie marine (Petromyzon marinus) a contribué à l'effondrement d'une industrie—la pêche à la truite grise dans les Grands Lacs; la moule zébrée (Dreissena polymorpha) cause chaque année des millions de dollars de dommages à l'infrastructure humaine dans les Grands Lacs; le crabe vert (Carcinus maenas) a entraîné le déclin des populations indigènes de crustacés sur les côtes est et ouest; l'ascidie plissée (Styela clava) menace les industries de la pêche et de l'aquaculture sur la côte Est; le cladocère épineux (Bythotrephes longimanus) et le cladocère hameçon (Cercopagis pengoi) nuisent à la pêche sportive et commerciale en plus de faire concurrence aux poissons autochtones pour trouver leur nourriture dans les Grands Lacs (MPO, 2011).

La navigation commerciale permet aux espèces envahissantes de contourner les obstacles géographiques et d'atteindre des endroits situés bien au-delà de leur aire naturelle. Toutes les espèces précitées, sauf la lamproie marine, sont des exemples d'EANI introduites par les navires. La coque et les autres surfaces qui vont sous l'eau, comme les hélices et le gouvernail, peuvent attirer des organismes salissants comme les pouces-pieds, les tuniqués et les moules qui s'assemblent en grandes colonies, abritent et protègent les crustacés mobiles du fait de l'énorme force de cisaillement des navires qui se déplacent (figure 2). Ces organismes s'échappent et peuvent libérer des larves quand les navires sont en transit ou aux ports de destination, et ainsi les populations s'établissent n'importe où sur l'itinéraire du navire.

Figure 2. Colonie de pousse-pieds sur l'hélice d'un navire. [Photo: Farrah Chan]

En outre, une panoplie d'espèces allant des microbes aux poissons peut circuler partout sur la planète, dans l'eau de ballast servant à maintenir la stabilité et l'assiette des navires. Les organismes vivant dans la colonne d'eau, et parfois les espèces de fond qui se ramassent dans les  sédiments au port peuvent être aspirés dans les ballasts d'eau lorsqu'on les remplit et voyager jusqu'au port de destination, où ils sont libérés quand on les purge (figure 3). Pour empêcher l'introduction d'espèces envahissantes, le Canada a adopté un règlement sur la gestion des eaux de ballast. Celui-ci exige que la plupart des navires transocéaniques qui pénètrent et exercent leur activité dans les eaux canadiennes remplacent l'eau pompée dans leur ballast près des côtes par de l'eau salée de haute mer (Loi sur la marine marchande du Canada, 2006). D'après les études empiriques, ce processus, appelé échange de ballast, expulse de 60 à 100 % des organismes planctoniques aspirés au port d'origine et réduit (efficace à 99 %) la quantité d'espèces d'eau douce (Gray et al., 2007; Ruiz and Reid, 2007). Les espèces de haute mer présentes dans l'eau de ballast suite à l'échange ne peuvent guère proliférer dans les eaux côtières et l'eau douce; donc le risque d'invasion est faible. Le règlement exige aussi que les navires transocéaniques qui ont peu ou pas de ballast expulsent l'eau de ballast résiduelle et les sédiments avec de l'eau salée de haute mer. L'eau de ballast de provenance étrangère n'est donc pas déversée dans les eaux canadiennes, ce qui réduit le risque d'introduction d'EANI par le ballast.

Figure 3. Diverses espèces (des objets ronds) peuvent être transportées d'un port à l'autre lors du remplissage et du vidage des ballasts des navires.

Arctique canadien et invasions d'EANI introduites par les navires

Au premier coup d'œil, il semble que la région arctique ne soit guère propice aux invasions d'EANI. Le trafic maritime en direction des ports du Nord est minime par rapport à celui des zones tempérées. Et le climat froid ainsi que la quantité limitée de ressources alimentaires dans l'Arctique peuvent empêcher la survie, la reproduction et la croissance de nombreux organismes. Aucun signalement d'invasion d'EANI introduites par les navires n'a été confirmé dans les eaux de l'Arctique au Canada. Mais la présence d'au moins neuf espèces non indigènes a été signalée dans les eaux arctiques et subarctiques, à l'extérieur du Canada. On ne sait pas comment et quand ces espèces y sont arrivées (Molnar et al., 2008). Celles-ci comprennent la mye (Mya arenaria), la moule zébrée (Dreissena polymorpha), le copépode Akartia (Acartia tonsa), le crabe royal du Kamchatka (Paralithodes camtschaticus), l'idothée (Sphaeroma walkeri), le taret (Teredo navalis), l'hydraire (Ectopleura crocea), les algues vertes (Cladophora sericea) et les dinoflagellés (Alexandrium affine). Toutes, sauf le crabe royal du Kamchatka, peuvent être introduites du fait qu'elle se fixent aux coques et par le rejet de l'eau de ballast (Molnar et al., 2008). C'est peut-être à cause de l'insuffisance des études ou de la connaissance limitée de la taxonomie de la région (Ruiz and Hewitt, 2009) que les spécialistes n'ont répertorié qu'un petit nombre d'EANI dans les eaux arctiques et subarctiques. Mais cela laisse supposer que les invasions des régions nordiques par les EANI des zones tempérées sont possibles compte tenu des conditions climatiques actuelles.

Dans l'Arctique, la plupart des agglomérations sont sur les côtes, et vu l'absence de routes et de voies ferrées, celles-ci dépendent du transport maritime pour leur approvisionnement en nourriture, vêtements, matériaux et équipement, carburant et biens de consommation (figure 4).

 
Figure 4. Réseau des routes maritimes desservant les principales collectivités de l'Arctique canadien [Gracieuseté : Susie Harder, Transport Canada]

À signaler aussi que les navires transportent les matières premières, comme les minéraux, les hydrocarbures et les céréales, entre l'Arctique et les marchés intérieur et international. La ville de Churchill se situe à proximité des Prairies et, comme elle est reliée au réseau ferroviaire, elle se distingue comme principal port de transbordement pour les céréales, alors que les sites d'extraction des ressources, dont la mine Raglan à la baie Déception, au Québec, dépendent des navires pour le transport des concentrés de minéraux vers les centres de traitement. Le trafic maritime y est bien inférieur à celui des côtes de l'Atlantique et du Pacifique, mais il devrait augmenter dans un proche avenir. Plusieurs grands projets d'exploitation des ressources pourraient se concrétiser au cours des 20 prochaines années, notamment l'extraction de minerai de fer à Mary River, île de Baffin, de magnétite à Roche Bay, également dans l'île de Baffin, et de concentrés de plomb/zinc/ cuivre à High/Izok Lake, près de Yellowknife (Conseil de l'Arctique, 2009). Ces activités seront tributaires du transport maritime pour les exportations en vrac, le soutien logistique et les importations de carburant. En outre, la diversification des expéditions de marchandises à l'échelle internationale, à Churchill, et les projets d'installations portuaires en eau profonde, à Iqaluit entre autres, pourraient accroître davantage le trafic maritime dans la région (Stewart et Howland, 2009). Le gouvernement fédéral a fait des annonces à cet égard et affecté des ressources à la promotion du développement social et économique dans le cadre de la Stratégie pour le Nord (gouvernement du Canada, 2010). La popularité croissante du tourisme maritime dans l'Arctique et les projets de l'industrie des croisières qui compte étendre et diversifier ses marchés dans la région pourraient aussi intensifier le trafic maritime (Conseil de l'Arctique, 2009). L'augmentation de la navigation dans les eaux de l'Arctique canadien accroîtra le risque d'invasion d'EANI.

Le changement climatique est un autre facteur qui pourrait accroître le rythme et l'étendue des invasions d'EANI puisqu'il influera sur la dispersion et la survie des espèces indigènes et non indigènes (figure 1; Wassmann et al., 2010). Le changement dans les régimes de température, les courants océaniques, le niveau des mers, et d'autres processus physiques cruciaux liés au changement de climat peuvent avoir un effet direct sur le processus d'invasion, en modifiant la dispersion naturelle. Exemple : une diatomée du Pacifique (Neodenticula seminae) a été trouvée dans l'océan Atlantique Nord pour la première fois, en 1998. Sa présence résultait vraisemblablement d'un processus de migration à partir de l'océan Pacifique Nord via l'archipel arctique suite à la réduction de l'inlandsis sur les côtes qui a amplifié l'afflux d'eau (Reid et al., 2007). La fonte de la glace de mer continue d'agrandir les voies d'eau et les chenaux de navigation dans l'océan Arctique et d'allonger la saison de navigation (figure 5; Conseil de l'Arctique, 2009). Durant l'été 2007, le passage du Nord-Ouest était une voie libre de glaces, navigable sur toute sa longueur (Cressey, 2007). En 2009, deux navires commerciaux ont pu emprunter le passage du Nord-Ouest et la voie maritime du Nord, sans l'aide de brise-glaces, pour réduire considérablement le coût d'expédition et le temps nécessaire au transport de marchandises à partir de l'Europe septentrional jusqu'au nord-est de l'Asie et au nord-ouest de l'Amérique du Nord (Smith, 2009).

Figure 5. Les passages du Nord-Est et du Nord-Ouest semblent navigables et sans banquise lors de la saison de navigation de 2010. Image modifiée provenant du département des sciences atmosphériques de l'Université de l'Illinois, The Cryosphere Today [disponible à l'adresse http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/]

Qui plus est, le réchauffement des températures pourrait accroître la survie des EANI introduites, en leur permettant de se reproduire à des endroits où elles ne le pouvaient pas auparavant  (Hellmann et al., 2008). Une fois les espèces établies à l'endroit où elles ont été introduites, leur croissance et leur capacité à concurrencer peuvent être accrues par le climat plus chaud et les autres effets du changement de climat, ce qui favorise leur propagation et amplifie leur impact sur l'environnement.

Incertitudes et recherche actuelle

La possibilité accrue d'invasion d'EANI introduites par les navires fait ressortir la nécessité de mettre en pratique la gestion adaptative des EANI dans l'Arctique. La navigation sur les cours d'eau intérieurs peut entraîner la dispersion des espèces dans une région, à un rythme beaucoup plus élevé que dans leurs aires naturelles et peut aussi transporter ces espèces à des endroits qu'elles ne pourraient atteindre par leurs mécanismes naturels. Comme les passages sur les cours d'eau intérieurs sont souvent courts, on s'attend à un taux de survie élevé dans les ballasts, et alors un grand nombre d'individus des EANI peuvent être libérés. En outre, les navires peuvent transporter directement l'eau de ballast à partir des zones canadiennes d'eau tempérée jusqu'à l'Arctique canadien sans devoir se conformer à un système de gestion, mais certains opérateurs de navires appliquent volontairement le processus d'échange d'eau de ballast. Le transfert direct de l'eau de ballast provenant du Canada peut permettre à des espèces indigènes des ports en zone canadienne tempérée—ou à des EANI ayant déjà été introduites dans les ports en zone canadienne tempérée—de s'implanter dans l'Arctique. Et il importe de signaler que le Canada n'a pas adopté de règlement pour le traitement anti-salissure des surfaces des coques.

L'importance des salissures des coques en tant que vecteurs pour les EANI dans l'Arctique est mal comprise. Certaines études ont montré que la glace de mer peut égratigner les coques et ainsi éliminer ou endommager les espèces salissantes (Lee et Chown, 2009). L'égratignage peut réduire le risque d'introduction d'EANI du fait de la mort des organismes salissants ou accroître le risque à cause de leur libération dans l'eau. Certaines espèces qui se fixent sur les coques peuvent survivre pendant de longues périodes de navigation en passant dans une grande variété de milieux marins où les fluctuations de salinité et de température (Davidson et al., 2008) sont considérables. On doit faire davantage d'études sur l'eau de ballast provenant du Canada et le salissage des coques pour pouvoir évaluer pleinement le potentiel d'invasion par la navigation. 

Peu d'études ont examiné l'ampleur des invasions d'EANI introduites par les navires dans les eaux arctiques, et une seule étude qualitative a été faite pour le Nord du Canada (Niimi, 2007). C'est pourquoi nous menons une étude exhaustive sur le potentiel d'invasion d'EANI introduites par les navires dans les eaux arctiques du Canada. Nous avons fait une analyse du transit pour examiner les trajets habituels de navigation dans l'Arctique canadien et recenser les ports à trafic intense. Nous avons donc sélectionné les ports de Churchill, au Manitoba, de la baie Déception, au Québec, et d'Iqaluit, au Nunavut, pour y prélever des échantillons biologiques, en supposant que les ports ou le trafic est intense et/où il y a des rejets d'eau de ballast considérables sont plus vulnérables à l'introduction d'EANI. Nous recueillons des échantillons biologiques sur les coques et dans l'eau de ballast des navires qui arrivent aux ports à trafic intense, pour identifier et quantifier les EANI qui pourraient s'y trouver (figures 6a et 6b). 

Figure 6a: Collecte de zooplancton du réservoir d'eau de ballast d'un cargo au port de Churchill à l'aide d'un filet à plancton fixé à un câble. [Photo: Krista Hanis].

Figure 6b: Vérification de la coque d'un remorqueur au même port, pour dépister les organismes indésirables. [Photo: Farrah Chan].

Nous comparerons les conditions environnementales de l'habitat naturel de toutes les EANI trouvées avec celles du port où elles ont été introduites, afin de déterminer si les EANI peuvent survivre dans le milieu où elles ont été introduites et l'envahir. Enfin, nous pouvons déterminer les répercussions éventuelles des envahisseurs en nous basant sur les facteurs connus qui ont eu un impact sur les habitats envahis. Les résultats de ces études pourront servir à la surveillance à long terme et aux stratégies de détection précoce dans l'Arctique canadien - et à réduire le risque que les espèces non indigènes envahissent et perturbent nos écosystèmes marins de l'Arctique.

Farrah T. Chan est doctorante en biologie au Great Lakes Institute for Environmental Research, Université de Windsor. Sarah A. Bailey est chercheure scientifique au ministère des Pêches et Océans. Hugh J. MacIsaac est professeur et titulaire de la chaire de recherche du ministère des Pêches et Océans sur les espèces envahissantes au Great Lakes Institute for Environmental Research, Université de Windsor.

Références

Arctic Council, 2009. Arctic Marine Shipping Assessment 2009 Report. Arctic Council, Tromsø. p. 187.

Cressey, D., 2007.  « Arctic melt opens Northwest Passage », Nature, 449(7160): 267.

Davidson, I.C., L.D. McCann, P.W. Fofonoff, M.D. Sytsma et G.M. Ruiz, 2008. « The potential for hull-mediated species transfers by obsolete ships on their final voyages », Diversity and Distributions, 14(3): 518-529.

Gouvernement du Canada, 2010. Stratégie pour le nord du Canada. Disponible au http://www.northernstrategy.ca/index-fra.asp [accédé le 10 août, 2011].

Gray, D.K., T.H. Johengen, D.F. Reid et H.J. MacIsaac, 2007.  « Efficacy of open-ocean ballast water exchange as a means of preventing invertebrate invasions between freshwater ports », Limnology and Oceanography, 52(6): 2386-2397.

Hellmann, J.J., J.E. Byers, B.G. Bierwagen et J.S. Dukes, 2008. « Five potential consequences of climate change for invasive species », Conservation Biology, 22(3): 534-543.

Lee, J.E., et S.L. Chown, 2009. « Temporal development of hull-fouling assemblages associated with an Antarctic supply vessel », Marine Ecology Progress Series, 386: 97-105.

Loi sur la marine marchande du Canada, 2006.  Règlement sur le contrôle et la gestion de l'eau de ballast.  Disponible au http://gazette.gc.ca/archives/p2/2006/2006-06-28/html/sor-dors_128-fra.html [accédé le 10 août 2009].

Molnar, J.L., R.L. Gamboa, C. Revenga et M.D. Spalding, 2008.  « Assessing the global threat of invasive species to marine biodiversity », Frontiers in Ecology and the Environment 6(9): 485-492.

Niimi, A.J., 2007. « Current and future prospect for vessel related introductions of exotic species to the Arctic region », Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences, 2720. Pêches et océans Canada.

Pêches et Océans Canada, 2011. Espèces aquatiques envahissantes. Disponible au http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/enviro/ANS-eae/index-fra.htm [accédé le 26 août, 2011].

Reid, P.C., D.G. Johns, M. Edwards, M. Starr, M. Poulins et P. Snoeijs, 2007. « A biological consequences of reducing Arctic ice cover: arrival of the Pacific diatom Neodenticula seminae in the North Atlantic for the first time in 800 000 years », Global Change Biology, 13(9): 1910-1921.

Ruiz, G.M., et D.F. Reid, 2007. « Current state of understanding about the effectiveness of ballast water exchange (BWE) in reducing aquatic nonindigenous species (ANS) introductions to the Great Lakes Basin and Chesapeake Bay, USA: Synthesis and analysis of exiting information », NOAA Technical Memorandum, GLERL-142. National Ocean and Atmospheric Administration, Ann Arbor, MI.

Ruiz, G.M. et C.L. Hewitt, 2009. « Latitudinal patterns of biological invasions in marine ecosystems: a polar perspective. »  Dans : Smithsonian at the Poles: contributions to International Polar Year Science. I. Krupnik, M.A. Lang, and S.E. Miller (éditeurs). Washington, DC.

Simkanin, C., I. Davidson, M. Falkner, M. Systsma et G. Ruiz, 2009. « Intra-coastal ballast water flux and the potential for secondary spread of non-native species on the US West Coast », Marine Pollution Bulletin, 58(3): 366-374.

Smith, A., 2009. Global Warming Reopens the Northeast Passage. Disponible au http://www.time.com/time/world/article/0,8599,1924410,00.html [accédé le 10 août, 2011].

Stewart, D.B. et K.L. Howland, 2009. « An ecological and oceanographical assessment of the alternate ballast water exchange zone in the Hudson Strait Region », Canadian Science Advisory Secretariat Research Document, 2009/008. Pêches et océans Canada.

Wassmann, P., C.M. Duarte, S. Agusti et K. Sejr, 2010. « Footprints of climate change in the Arctic marine ecosystem », Global Change Biology, 17(2): 1235-1249.

 

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