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Posté par Adrien le Mercredi 20/01/2016 à 00:00
Baisse du CO2 océanique: photosynthèse plutôt que la calcification
Une nouvelle étude pilotée par des chercheurs du Département de Géologie de l'Université d'Oviedo (Espagne) et du CEREGE (CNRS - Université d'Aix-Marseille - IRD / France) laisse supposer qu'un taux de CO2 atmosphérique élevé n'est pas forcément une mauvaise nouvelle pour les algues microscopiques que sont les coccolithophores. Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...), publiée dans le journal Nature Communications le 14/01/2016, montre pour la première fois que l'épaisseur des coquilles de coccolithophores a diminué d'environ de moitié au cours des 10 derniers millions d'années. Étonnamment, cette diminution suit la baisse sur le long terme de la concentration de CO2 dans les océans; pour les auteurs ceci suggère qu'une importante quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) de CO2 pourrait aider les coccolithophores à construire des coquilles plus épaisses, au moins sur les échelles temporelles de plusieurs millions d'années. En apportant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) nouvelles sur les changements passés dans le CO2, cette étude apporte également la preuve du lien étroit existant entre taux du CO2 et les climats chauds.


Coccolithophores cultivées en laboratoire, photographiés sur un filtre en cellulose avec un microscope à balayage électronique (MEB). ©: Lorena Abrevaya (Univ. Oviedo).


Zoom ©: Lorena Abrevaya (Univ. Oviedo).

Les organismes marins qui fabriquent des coquilles de carbonate de calcium - des moules aux coraux en passant par les algues microscopiques - sont emblématiques de la vie (La vie est le nom donné :) dans l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.) et risquent d'être les premières victimes des changements climatiques. En effet, les océans absorbent des quantités toujours plus grandes du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2.) (CO2) émis par les activités humaines, et s'acidifient à l'échelle globale. Cette acidification pourrait empêcher la formation des coquilles ou squelettes calcaires ou les amincir.

Pour étudier les relations entre changements climatiques et organismes à coquilles calcaires, les chercheurs se sont intéressés aux coccolithophores, un groupe de minuscules algues unicellulaires du phytoplancton dont les coquilles fossiles s'accumulent au fond des océans constituant d'inestimables archives de l'histoire de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et...). C'est à ces organismes que l'on doit les grandes falaises de craie de la côte normande (La normande est une race bovine française originaire de Normandie. C'est une vache de taille moyenne, qui a une robe blanche avec plus ou moins de taches brunes ou bringées. Elle a la...). De même, l'étude de ces coquilles fossiles les aide à mieux comprendre comment ces organismes, à la base de la chaîne alimentaire (Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède. Le premier maillon d'une chaîne est très souvent un végétal chlorophyllien. Dans les mers et océans, le phytoplancton assure ce rôle....) océanique, se sont adaptés aux changements de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence...) dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...) géologique.

Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont extrait les minuscules coquilles fossiles de carottes sédimentaires prélevées dans l'océan Indien (L’océan Indien s'étend sur une surface de 75 000 000 km². Il est limité au nord par l'Inde, le Pakistan et l'Iran, à l'est par la Birmanie,...) et dans l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de 106 000 000 km² en fait le deuxième par la taille derrière l'océan Pacifique. Il s'est formé par...) tropical. En mesurant la quantité de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...) passant à travers les coquilles avec un microscope spécialisé, ils ont déterminé l'épaisseur de chaque coquille. En combinant de telles mesures effectuées pour des milliers de coquilles, ils ont pu montrer que simultanément, dans les deux océans, les coquilles ont commencé à s'amincir il y a environ 9 millions d'années. La synchronicité de ce changement dans deux zones considérablement éloignées indique qu'il est probable que la cause de l'amincissement des coquilles est due à un changement global de l'état de l'océan.

Pour comprendre les causes de ce changement global de l'épaisseur des coquilles, l'équipe a effectué des mesures géochimiques des coquilles et des résidus de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) grasse appelés alcénones, produite par les algues conservés dans les mêmes sédiments pendant des millions d'années. Les mesures de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations...) des alcénones témoignent de changements dans la concentration de CO2 dans l'océan, une ressource essentielle pour la croissance des algues. Les mesures des types de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) dans les coquilles ont permis de montrer comment la cellule est capable de répartir le carbone prélevé de l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) entre les processus de calcification (La quasi-totalité du calcium de l'organisme est située dans le tissu osseux et dans les dents. De façon pathologique, des dépôts...) et de photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est...) qui en consomment tous les deux. Ces résultats confirment que les coquilles se sont amincies alors que le CO2 global diminuait et que les coccolithophores se sont adaptées en détournant le carbone disponible vers la photosynthèse au détriment de la fabrication de la coquille. Ces résultats sont en accord avec une étude précédente datant de 2013 *, montrant qu'avec peu de CO2 ces algues s'adaptent en réduisant le carbone réservé pour la formation des coquilles.

En même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), la démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment...) d'une diminution du CO2 sur cette période de temps permet de mieux comprendre la sensibilité du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps...) aux variations de CO2 sur des échelles de temps longues dans le passé. Des preuves d'un fort refroidissement des océans au cours des 15 derniers millions d'années ont été accumulées par de nombreuses équipes de scientifiques au cours de la dernière décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.). En montrant clairement un important déclin de la concentration de CO2 dans l'océan dans cet intervalle de temps, les nouvelles données prouvent le lien suspecté par de nombreux scientifiques entre CO2 et climat sur cette période, et permettent d'expliquer le refroidissement. Les conditions chaudes et le haut niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.) d'il y a 10 à 15 millions d'années, comparé à aujourd'hui, ont très probablement été causés par une plus forte concentration en CO2 atmosphérique à cette époque.

Le fait que les algues calcifiantes étudiées synthétisent des coquilles plus épaisses pendant les périodes pendant lesquelles le CO2 est élevé, ne signifie pas qu'il n'y a pas de danger pour tous les organismes calcifiants de l'océan. Les coccolithophores font figure d'exception parmi les organismes calcifiants océaniques: ce sont des plantes, et ont donc besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les...) de carbone à la fois pour la photosynthèse et pour la calcification. Les organismes calcifiants qui ne font pas de photosynthèse, comme les coraux, les huîtres et certains planctons (les foraminifères par exemple), répondront très probablement de manière spécifique pour la calcification et les adaptations potentielles à un fort taux de CO2. De plus, les vitesses de changement de la chimie des océans sont bien plus graduelles dans cette étude que celles des changements en cours et prédits pour les prochaines centaines d'années.

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Source: CNRS-INSU