Une vie de recherche établit un lien entre la «zone morte» du golfe du Mexique et le ruissellement des engrais du Midwest

La célèbre biologiste marine Nancy Rabalais se tient le 15 mars à l'arrière du navire de recherche l'Acadiana à Cocodrie, en Louisiane.

COCODRIE, Louisiane — À l'été 1985, Nancy Rabalais a embarqué sur un navire de recherche dans le golfe du Mexique — et dans l'inconnu scientifique.

À l'époque, les scientifiques savaient peu de choses sur les vastes étendues d'eau à faible teneur en oxygène, appelées hypoxie, qui apparaissaient parfois dans le golfe et d'autres baies et rivières. Cet été-là, l'équipe de Rabalais était déterminée à découvrir comment ces zones étaient liées aux créatures qui habitent au fond du golfe.

En analysant des échantillons d'eau et de sédiments à des kilomètres de la côte, l'équipe du Louisiana Universities Marine Consortium et de la Louisiana State University a rapidement découvert que l'hypoxie s'étendait du fleuve Mississippi au Texas - et qu'elle durait la majeure partie de l'été.

Plus tard, ils en ont identifié la cause : une augmentation des quantités d'azote et de phosphore dans le golfe, en grande partie due au ruissellement des engrais agricoles et d'autres sources dans le bassin du fleuve Mississippi.

Les recherches de Rabalais ont placé la "zone morte" du golfe du Mexique sur la carte scientifique et dans l'esprit de la nation, conduisant à la création du groupe de travail sur l'hypoxie du fleuve Mississippi et du golfe du Mexique de l'Agence américaine de protection de l'environnement et à une multitude d'efforts pour lutter contre la pollution par les nutriments. , que l'EPA appelle "l'un des problèmes environnementaux les plus répandus, les plus coûteux et les plus difficiles d'Amérique".

En près de quatre décennies, Rabalais est devenue un géant dans son domaine. Elle a réalisé des centaines d'entretiens avec des journalistes, présenté un TED Talk, témoigné au Congrès à plusieurs reprises, encadré d'innombrables étudiants à LSU et publié près de 160 études.

Aujourd'hui âgée de 73 ans, Rabalais a déclaré qu'elle ne prévoyait plus de participer aux croisières de recherche en raison de son âge et de ses problèmes de santé. Elle reste engagée dans son travail, même si elle forme une nouvelle génération de scientifiques à prendre la relève.

"Je crois qu'il faut faire de la recherche qui peut soutenir le bien public", a-t-elle déclaré. "Et c'est l'une de ces façons."

Nancy Rabalais détient des compteurs d'oxygène lors d'une croisière de recherche vers 2000.

Rabalais a reçu une instruction simple de Don Boesch, le premier directeur exécutif de LUMCON, avant de partir pour sa première croisière de recherche : "Nancy, va de l'avant et étudie l'hypoxie."

Le reste appartient à l'histoire - et à beaucoup de données.

Boesch a apporté un financement initial à la Louisiane pour poursuivre les travaux qu'il avait commencés dans la baie de Chesapeake, qui possède ses propres zones hypoxiques causées par des nutriments excessifs.

À l'époque, Rabalais venait de terminer un doctorat en zoologie avec une mineure en sciences marines de l'Université du Texas à Austin. Née à Wichita Falls, au Texas, elle a grandi avec un amour pour l'eau et a étudié les sciences et la biologie marines tout au long de sa carrière universitaire. Elle a été certifiée pour la plongée sous-marine à l'âge de 19 ans, une compétence qui serait utile pour remplacer les moniteurs à 60 pieds sous la surface du golfe.

"Je viens de développer un énorme respect pour elle, non seulement en termes d'engagement et d'intelligence, mais aussi de courage", a déclaré Boesch.

Rabalais était responsable de la première croisière de recherche sur l'hypoxie dans le golfe du Mexique en 1985 et a dirigé le navire, y compris où et quand prélever des échantillons d'eau. Pendant cinq jours, l'équipage a partagé son temps entre les quarts de jour et de nuit pour travailler à plein temps sur le navire de recherche Pelican, long de 116 pieds.

"Et je prenais des décisions comme si je savais ce que je faisais", a-t-elle dit en riant.

L'équipage est parti de la baie de Terrebonne et a voyagé environ six à huit heures pour atteindre la zone morte, où ils ont commencé à prendre des mesures d'oxygène à leurs stations établies. Le nombre de stations est finalement passé d'environ 40 à 80, couvrant la côte de la Louisiane au Texas.

Rabalais et ses collègues ont également creusé dans l'histoire des nutriments, littéralement. En insérant des tubes dans la boue du fond du golfe et en les découpant, ils ont pu dater les différentes couches de sédiments et identifier les quantités de carbone et d'azote des décennies précédentes. Cela prouvait que le Golfe n'avait pas toujours été pauvre en oxygène.

"Nous ne nous sommes pas contentés de sortir et de mesurer l'oxygène au fond", a déclaré Rabalais. "Nous avons fait toutes sortes de choses pour reconstituer l'histoire et développer l'ensemble de données à long terme."

Au fil du temps, l'équipe s'est agrandie pour inclure des professeurs, des scientifiques, des étudiants et des bénévoles de diverses disciplines. Beaucoup sont devenus des visages familiers.

L'un était son collègue océanographe Eugene Turner, maintenant professeur à LSU. Pilier de la recherche sur l'hypoxie depuis le début, il est également devenu le partenaire de Rabalais, bien qu'elle ait juré qu'il n'y avait pas de romance sur le bateau. Ils se sont mariés en 1988. Finalement, elle porterait son alliance tout en remplaçant les moniteurs sous-marins, le reflet de l'or scintillant dans les eaux d'un vert trouble, le poisson lui mordillant les cheveux et les prenant pour des algues.

Son travail chez LUMCON a offert à Rabalais des opportunités de croissance professionnelle, ainsi que des moments de lutte personnelle. La prise de parole en public faisait trembler Rabalais. Au cours d'une conférence, se souvient Turner, elle a tellement tremblé qu'elle a dû se tenir au pupitre pour rester stable. Il s'est même déplacé près du podium au cas où elle s'évanouirait.

Mais avec la pratique, Rabalais a vaincu sa peur. En 1998, elle témoignait devant des comités du Congrès pour dire aux législateurs pourquoi ils devraient se préoccuper de l'hypoxie. En conséquence, le Congrès a décidé que des fonds fédéraux devraient être versés chaque année à la National Oceanic and Atmospheric Administration pour atténuer l'hypoxie.

"Quand nous avons commencé, elle se moquait de moi. Elle disait:" Oh, tu vas écrire un article et changer de politique? "", A déclaré Turner. "Mais c'est ce que nous faisons."

Au fur et à mesure que l'ensemble de données et les publications de Rabalais augmentaient, son autorité et son influence augmentaient également. Elle est devenue directrice exécutive de LUMCON en 2005 et a occupé ce poste jusqu'en 2016. En 2012, elle a reçu une "subvention de génie" de la Fondation MacArthur et en 2021, elle a été élue à la National Academy of the Sciences, l'une des plus prestigieuses universités américaines. sociétés scientifiques.

Les recherches de Rabalais ont documenté la plupart de ce que nous savons maintenant sur l'hypoxie du Golfe. De mai à septembre environ, chaque année, le golfe développe la plus grande zone hypoxique des États-Unis. Les conditions hypoxiques se produisent lorsqu'une zone d'eau contient moins de 2 milligrammes d'oxygène par litre d'eau. Cela signifie généralement la mort ou la fuite de la plupart des organismes vivants de la région.

L'hypoxie peut se produire naturellement dans l'eau, mais les humains ont aggravé le problème depuis le 20e siècle. Le ruissellement de nutriments provenant des engrais agricoles et d'autres sources se déverse dans les rivières et les ruisseaux, augmentant l'azote et le phosphore dans les cours d'eau. Les éléments nutritifs des États et des provinces du bassin du Mississippi se déversent dans le bassin versant et dans le golfe au printemps et au début de l'été. L'eau douce avec des nutriments en excès se trouve au-dessus de l'eau salée du Golfe et stimule la prolifération d'algues. Les algues finissent par mourir et coulent dans l'eau salée en dessous, épuisant l'apport d'oxygène.

Matt Rota, directeur principal des politiques du groupe de défense Healthy Gulf, a déclaré que la lutte contre la pollution par les nutriments n'est pas seulement importante pour le Golfe, mais également pour ses voisins en amont.

"Les choses que nous faisons pour créer la zone morte nous font également avoir un sol moins sain et polluent nos eaux potables et récréatives", a-t-il déclaré.

Les conditions hypoxiques dans le golfe réduisent également la zone de pêche disponible pour l'industrie de la crevette, ce qui accroît la concurrence entre les pêcheurs. Thomas Olander, pêcheur commercial de troisième génération en Louisiane, a déclaré qu'il avait conseillé à son fils de quitter l'entreprise, mais que sa passion pour la pêche l'avait ramené à cette activité.

"J'aimerais voir mon fils rester dans cette entreprise parce que mon père l'a fait et que son père l'a fait", a déclaré Olander. "C'est triste que cette industrie puisse s'arrêter avec ma génération."

Le monstre hypoxique s'étendait sur environ 3 275 milles carrés du golfe en 2022. Il était plus petit que l'année précédente, principalement en raison de la baisse du débit du fleuve Mississippi. La ligne de tendance de la croissance de la zone a largement augmenté au fil du temps. La taille moyenne sur cinq ans est toujours plus de deux fois supérieure à l'objectif du groupe de travail de 2035.

"Nous ne sommes pas sur la bonne voie", a déclaré Rabalais à propos du but. "Je n'arrête pas de dire qu'il n'y a pas de volonté sociale."

Chaque mois de juin, les scientifiques publient une prédiction de la taille de la zone morte de cet été. L'annonce de cette année est prévue pour cette semaine. Rabalais et Turner publieront leur propre communiqué de presse à peu près au même moment.

Ce graphique publié par la National Oceanic and Atmospheric Administration montre la taille de la zone hypoxique du golfe du Mexique telle que mesurée lors des croisières de recherche depuis 1985 (barres vertes) par rapport à la moyenne quinquennale (ligne pointillée) et à l'objectif cible (ligne pointillée) établi par le groupe de travail sur les éléments nutritifs du bassin versant du fleuve Mississippi et du golfe du Mexique.

Depuis les années 1950, la quantité d'azote dans le bassin versant du Mississippi a triplé et la quantité de phosphore a également augmenté, en partie à cause des engrais appliqués dans les États du Midwest le long du bassin du Mississippi.

Le Congrès a exempté l'agriculture de la Clean Water Act de 1972, laissant la responsabilité du contrôle de la pollution par les nutriments aux États individuels. Cela limite la capacité de l'EPA à limiter le ruissellement des nutriments provenant de sources non ponctuelles comme les fermes. Le résultat est de multiples efforts financés par le gouvernement fédéral et l'État pour réduire les nutriments grâce à des programmes volontaires pour les agriculteurs, comme la rotation des cultures pour enrichir le sol naturellement sans engrais. Mais ces efforts n'ont pas encore atteint les objectifs visant à réduire considérablement la taille de la zone morte.

"Essayer de résoudre un problème de cette ampleur par des actions individuelles, vous ne pouvez pas trouver un exemple où cela ait jamais été fait", a déclaré Chris Jones, un chercheur récemment retraité en hydrosciences et en ingénierie à l'Université de l'Iowa. Jones a récemment publié un livre sur le lien entre l'agriculture et la qualité de l'eau et a son propre blog sur le même sujet.

Jones a fait valoir que la responsabilité de réduire le ruissellement des éléments nutritifs ne devrait pas reposer uniquement sur les agriculteurs, mais sur le système agricole lui-même. Comme tous les êtres humains, a-t-il dit, les agriculteurs agissent dans leur propre intérêt. Étant donné qu'il n'y a généralement aucune incitation financière de la part des États pour réduire leurs pratiques d'application d'engrais, les agriculteurs optent souvent pour des pratiques alternatives.

Pour Rabalais, la persévérance est le nom du jeu. Elle croit que nous ne devrions pas non plus négliger le rôle de l'individu. En changeant les régimes alimentaires, a déclaré Rabalais, les gens peuvent signaler leur opposition à une utilisation inappropriée des engrais. Elle mange moins de viande et évite le carburant à l'éthanol pour réduire son impact personnel. Et elle reste positive, malgré l'ampleur du problème.

"J'essaie de maintenir mon optimisme que de bons efforts peuvent produire de bons résultats", a-t-elle écrit dans une réflexion de 2021 sur son travail. "C'est plus satisfaisant que de rester dans le pessimisme ou la peur de l'échec."

Rien n'avait meilleur goût que la crème glacée sur la proue du Pélican après une semaine de quarts de 16 heures.

Avec les eaux bleues ouvertes et ensoleillées qui clapotaient sur la coque, la biologiste marine Cassandra Glaspie a ressenti un sentiment d'accomplissement la submerger, elle et son équipage. Alors qu'ils retournaient le bateau vers la côte de la Louisiane, la sensation les suivit sous la forme de grands dauphins, plongeant doucement dans et hors du golfe.

La technicienne de croisière Hypoxia Gina Woods, à gauche, avec Nancy Rabalais, au centre, et Cassandra Glaspie lors d'une croisière de recherche en 2021.

C'était en 2020 et Glaspie venait de mener sa première croisière de recherche mesurant les niveaux d'oxygène dans le Golfe. Le voyage était censé être une chance pour Rabalais de montrer les ficelles du métier à Glaspie. Mais quelques jours avant le voyage, Rabalais a dû se retirer en raison d'une blessure, la laissant joignable uniquement par téléphone. Glaspie n'était pas inquiet.

"Tous les membres de l'équipage du Pelican savent exactement quoi faire, car ils l'ont fait pendant de nombreuses années", a-t-elle déclaré. "C'était une machine bien huilée."

Cassandra Glaspie se penche sur l'Acadiana le 15 mars pour mettre un capteur de conductivité, de température et de profondeur dans l'eau de la baie de Terrebonne, en Louisiane. Le capteur mesure les éléments essentiels de l'eau.

Glaspie étudie les organismes benthiques, des créatures qui vivent dans les eaux du fond. Après avoir terminé un programme postdoctoral en Oregon pour étudier l'hypoxie, Glaspie est devenu professeur à LSU dans le même département que Rabalais.

Le tournant clé de sa carrière s'est produit à Mobile, en Alabama, lorsque Rabalais a écarté Glaspie lors d'une réception universitaire.

"Elle a dit:" J'ai beaucoup investi dans cette croisière sur l'hypoxie, mais je ne peux pas le faire éternellement, alors j'aimerais que vous envisagiez de l'intégrer dans votre programme de recherche "", a déclaré Glaspie. "Cela restera toujours, je pense, un souvenir vraiment merveilleux."

Alors qu'elle assume son nouveau rôle, Glaspie trouve le mentorat de Rabalais précieux pour naviguer dans le monde de la science et de la politique. Elle a déclaré que Rabalais lui avait appris à jouer le jeu long, à éviter les réactions instinctives et à développer des relations avec tous les membres de son réseau, quelle que soit leur opinion.

"Nancy gère une grande partie du domaine politique avec grâce et garde son intégrité intellectuelle", a-t-elle déclaré. "Cela la rend très respectée, et elle a donc pu faire beaucoup de choses grâce à cela."

En plus de diriger la croisière de recherche annuelle et certaines études, Glaspie prend en charge des parties du laboratoire de Rabalais et décide de ce que l'avenir nous réserve. Elle souhaite revenir à la surveillance continue de l'hypoxie dans des zones spécifiques, une entreprise que Rabalais a autrefois dirigée, et mettre à jour la technologie de surveillance. Elle a également intérêt à démarrer un stage pour les étudiants des groupes sous-représentés, y compris les enfants d'agriculteurs.

Mais à l'avenir, le financement d'autres recherches et de nouveaux programmes pourrait être un défi.

La NOAA finance la croisière de recherche pour mesurer l'oxygène dans l'eau, qui maintient l'ensemble de données au fil du temps. Cependant, la poursuite de l'étude à long terme des facteurs contribuant à l'hypoxie, comme la distribution des nutriments, nécessite un financement supplémentaire.

"Il y a plus dans cette recherche que juste l'oxygène", a déclaré Glaspie. "Nancy et moi avons essayé de trouver des moyens de financer le reste."

David Scheurer, océanographe pour les National Centers for Coastal Ocean Science de la NOAA, a déclaré que le financement futur de l'organisation est difficile à prévoir.

"La NOAA dans une grande image est favorable à la poursuite de la surveillance de la zone morte", a-t-il déclaré. "Nous essaierons de le faire, mais c'est ce qui a le plus de sens pour une année donnée."

A la proue d'un plus petit navire de recherche nommé Acadiana, les financements et les engrais semblent lointains dans le sillage paisible de la baie. Mais leurs impacts se retrouvent dans les organismes les plus minuscules qui se tortillent dans la boue.

Alors que Glaspie enroule un échantillon de boue de la baie, la légère odeur de soufre se mêle au parfum salé de l'eau. Elle plonge un doigt dans le sédiment noir et brun et trouve un ver appelé capitellide, qui n'a pas besoin de beaucoup d'oxygène pour survivre.

La biologiste marine Cassandra Glaspie détient une poignée d'organismes de boue et benthiques à partir d'un échantillon prélevé dans l'eau le 15 mars dans la baie de Terrebonne, en Louisiane. La présence de certains organismes peut indiquer une zone hypoxique.

"Ce sont les mauvaises herbes des vers", dit-elle en désignant la petite créature longue et mince. Combiné avec un manque d'autres espèces dans la région qui nécessitent plus d'oxygène, leur présence peut être un indicateur d'hypoxie.

D'une certaine manière, Glaspie a beaucoup en commun avec la créature. Malgré les défis de la zone morte, elle est là pour rester, perpétuant l'héritage de Rabalais.

De retour à terre, Glaspie rejoint Rabalais au labo. Ils rient et discutent de leur travail restant, prenant quelques instants pour regarder dans un récipient contenant un petit calmar pris sur le bateau. Au-dessus d'eux se trouve une peinture encadrée de la croisière de 2007, avec des icônes faites à la main comme des capteurs sous-marins et des plongeurs en équipement de plongée.

Le travail n'est jamais terminé, mais Rabalais a bon espoir pour l'avenir.

"J'aimerais voir un golfe en bonne santé", a-t-elle déclaré. "Nous ne pourrons jamais revenir là où nous étions, mais nous pouvons progresser."

Nancy Rabalais, à gauche, et Cassandra Glaspie se tiennent devant la poupe du navire de recherche Acadiana de LUMCON à Cocodrie, en Louisiane, le 15 mars.

Cassandra Glaspie et Nancy Rabalais partagent un rire le 15 mars dans un laboratoire LUMCON à Cocodrie, La.

Cette histoire fait partie de The Price of Plenty, un projet spécial d'enquête sur les engrais du Collège de journalisme et de communication de l'Université de Floride et de l'École de journalisme de l'Université du Missouri, soutenu par l'initiative nationale de reportage Connected Coastlines du Pulitzer Center.

The Price of Plenty a fait équipe avec des étudiants journalistes de l'Université de Floride et de l'Université du Missouri pour rendre compte de l'industrie des engrais à partir de zéro. Le projet a été financé par une subvention de l'initiative nationale Connected Coastlines du Pulitzer Center. Pour lire plus d'histoires du projet, visitez columbiamissourian.com/priceofplenty.

Printemps 2022 journaliste du gouvernement de l'État étudiant le journalisme et les sciences politiques. Peut être contacté à [email protected] ou dans la salle de presse au (573) 882-5700. Vous pouvez aussi me retrouver sur Twitter @joyamazur.