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Posté par Adrien le Mardi 16/01/2018 à 00:00
Des robots pour mieux comprendre la floraison du phytoplancton
La floraison du phytoplancton est un des facteurs les plus importants de l'efficacité de la pompe de carbone dans l'océan Atlantique Nord. Pour mieux comprendre ce phénomène, le projet ERC remOcean, mené par des chercheurs du Laboratoire d'océanographie de Villefranche (CNRS/Sorbonne Université), a développé une nouvelle classe de robots: les flotteurs-profileurs biogéochimiques, premiers robots capables de récolter des données dans l'océan tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long de l'année. Grâce à ces données uniques, les chercheurs ont identifié le point (Graphie) de départ de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz....) printanière du phytoplancton. Leurs résultats font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) de deux articles publiés dans Nature Geoscience et Nature Communications.

L'océan Atlantique Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) situé au-dessus du 50e parallèle nord est un des puits 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.) les plus efficaces au monde (Le mot monde peut désigner :). Bien que représentant moins de 1,5% de la superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même (par exemple, on parle de la « surface d'un...) de l'océan, il capte environ 20% du CO2 séquestré par les océans. Ses eaux très froides en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) et des conditions météorologiques relativement extrêmes en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) permettent de capturer efficacement le CO2 présent dans l'atmosphère. En parallèle, les floraisons (ou « blooms ») de phytoplancton - un micro-organisme (Les micro-organismes ou microbes sont des organismes vivants microscopiques (invisible à l'œil nu) et qui ne peuvent donc être observés qu'à l'aide d'un microscope.) végétal qui transforme le carbone minéral présent dans l'océan en carbone organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) via la photosynthèse - contribuent également à la captation du CO2 et à son exportation éventuelle vers les profondeurs de l'océan.

Traditionnellement, la floraison (La floraison est le processus biologique de développement des fleurs. Elle est contrôlée par l'environnement (lumière, humidité,...) du phytoplancton est observée via les satellites (Satellite peut faire référence à :) « couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) », qui mettent en évidence la présence de chlorophylle mais se révèlent inefficaces en cas de couverture nuageuse ; et par les missions océanographiques, plus coûteuses à opérer, et restreintes dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Pour mieux comprendre les conditions favorables à la floraison du phytoplancton, les chercheurs du Laboratoire d'océanographie de Villefranche (CNRS/Sorbonne Université) ont déployé des robots appelés « flotteurs-profileurs biogéochimiques » dès 2012-2013. Ces robots - qui naviguent entre la surface et 2 000 mètres de profondeur - ont permis de mesurer des données jamais récoltées sur un cycle annuel complet: non seulement la profondeur, la température et la salinité des eaux, mais aussi l'intensité lumineuse, la densité des particules en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un...), la concentration en chlorophylle (indicateur de la présence du phytoplancton), et celle en oxygène.

Grâce aux données récoltées, les scientifiques ont pu déterminer de manière précise quand et comment débute la floraison du phytoplancton dans l'océan Atlantique Nord. Leur étude à paraître dans Nature Communications confirme l'hypothèse selon laquelle l'explosion de la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de...) du phytoplancton intervient au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des...) après un « frémissement hivernal », une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) d'activité réduite pendant l'hiver.


Déploiement d'un flotteur © Léo Lacour

De plus les chercheurs se sont concentrés sur les mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de janvier, février et mars pour étudier ce phénomène de « frémissement hivernal » méconnu. Dans une autre étude publiée dans Nature Geoscience, ils démontrent qu'il peut y avoir des floraisons (réduites) de phytoplancton en hiver sous certaines conditions. En effet, dans des eaux très agitées et brassées, le phytoplancton ne peut se développer car il manque de lumière à cette période de l'année. Mais, leur étude montre que dans des moments de relative accalmie, le brassage réduit des eaux permet au phytoplancton de recevoir plus de lumière, favorisant ainsi la floraison d'un groupe de phytoplancton: les diatomées. Ces floraisons locales de quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) pourraient être le point de départ de l'explosion printanière, quelques mois plus tard. Ces observations ont été reproduites par des modèles numériques et permettront certainement d'alimenter les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) modèles de prévision de l'état des écosystèmes océaniques.

Au-delà de ces résultats, le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) ERC remOcean a démontré l'importance des robots pour comprendre l'océan. Il a également contribué à amorcer un programme international d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) robotisée de la biogéochimie océanique, Biogeochemical-Argo, lancé en 2016. Son ambition à moyen terme est d'opérer 1 000 flotteurs-profileurs afin de prendre en permanence le « pouls (Le pouls est la perception du flux sanguin pulsé par le cœur par la palpation d'une artère.) » de la vie (La vie est le nom donné :) marine océanique et sa sensibilité aux perturbations climatiques.

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Source: CNRS-INSU