Comment les îles du Pacifique tropical peuvent-elles fertiliser le plancton à distance ?
Publié par Isabelle le 17/03/2020 à 14:00
Source et illustrations: CNRS INSU

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L'effet fertilisant des îles sur le plancton de leurs milieux océaniques environnants a été découvert il y a plus de soixante ans. Or, des chercheurs de l'Institut méditerranéen d'océanologie (MIO/PYTHÉAS, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université de Toulon (L' Université du Sud Toulon-Var est une université publique située à Toulon en France. Sa création remonte à 1968, et possède des lieux d'implantation à Toulon, La Garde, Saint-Raphaël, La Valette, et...) / IRD / AMU) et du Laboratoire d'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν / gráphein, écrire) est l'étude des océans et des mers de la Terre. Les océanographes étudient un très...) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) et spatiale (LOPS/IUEM, UBU / Ifremer / CNRS / IRD) viennent de démontrer pour la première fois que les îles peuvent également fertiliser les eaux océaniques situées à distance. Cet "effet d'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif...) retardé" peut ainsi être responsable d'un enrichissement biologique très important des eaux pauvres du Pacifique tropical, situées loin de toute 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...).

Dans les eaux pauvres du Pacifique tropical, les îles sont des sources de nutriments pour les algues photosynthétiques microscopiques, ou phytoplancton, des eaux alentour. Il en résulte un enrichissement en phytoplancton - un "bloom" - des écosystèmes proches des îles. Cet effet fertilisant, dit "effet d'île", se traduit par une augmentation de la concentration en chlorophylle ce qui permet de l'identifier par observations (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 plaisir procuré explique...) satellitaires.

En 2015, lors de la campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est caractérisée...) océanographique OUTPACE, un bloom spectaculaire a été observé par satellite (Satellite peut faire référence à :) dans le Pacifique tropical Sud-Ouest (Le sud-ouest est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et ouest. Le sud-ouest est opposé au nord-est.), à quelques centaines de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458...) des îles Tonga (Le royaume des Tonga est un État de Polynésie, dans l'océan Pacifique, à environ 650 km à l'est des îles Fidji, comportant plus de 170 îles et...). Sur le navire océanographique (Un navire océanographique est un navire utilisé pour la recherche scientifique en mer, et plus particulièrement les domaines de l'océanographie, de la météorologie, des études de courants...) l'Atalante, des scientifiques ont 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...) 5 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 Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) à échantillonner ce bloom. Ils ont observé qu'il était composé d'un phytoplancton fixateur d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2,...) appelé Trichodesmium qui a 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...) de beaucoup de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...) pour se développer. De tels blooms, loin des terres, sont généralement attribués à des processus verticaux locaux, de mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat...) ou de remontée d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), qui introduisent les nutriments des profondeurs dans la couche de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) où le phytoplancton peut se développer. Étonnamment, les mesures physiques effectuées à cet endroit ont démontré que le fer n'avait pas pu être apporté ni verticalement, ni par déposition atmosphérique.

Les scientifiques ont alors émis l'hypothèse que les eaux avaient dû être enrichies en fer lors de leur passage à proximité des îles Tonga quelques semaines auparavant. En effet, contrairement aux organismes souvent associés aux effets d'île, Trichodesmium se développe très lentement. Son bloom peut donc se produire plusieurs semaines après sa fertilisation, soit possiblement à des centaines de kilomètres des îles suite à son transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions...) par les courants océaniques.

Cette hypothèse a été testée par des chercheurs du MIO et du LOPS à l'aide d'un modèle simple représentant la croissance du phytoplancton au sein de masses d'eau fertilisées par les îles, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en suivant leur mouvement le long de trajectoires calculées à partir des courants océaniques estimés par satellite.

Les cartes de concentration en chlorophylle obtenues avec le modèle sont très similaires aux 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.) satellitaires acquises pendant OUTPACE, ce qui démontre que les îles ont effectivement pu déclencher le bloom à distance. Ces "effets d'île retardés" peuvent donc être responsables de blooms spectaculaires sans origine locale apparente, particulièrement dans les eaux chaudes du Pacifique tropical où Trichodesmium est commun.


Cartes des concentrations de chlorophylle au moment du pic du bloom: a) mesurées par satellite (blanc = données manquantes), b) représentées par le modèle. Les îles Tonga sont entourées en rouge et la station occupée par le navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques...) océanographique l'Atalante est indiquée par une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est...) rose. Les lignes grises (à gauche) représentent les trajectoires des masses d'eau pendant les 2 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) précédant le bloom. Les flèches (à droite) représentent les courants marins

Référence publication:
Messié, M., A. Petrenko, A.M. Doglioli, C. Aldebert, E. Martinez, G. Koenig, S. Bonnet and T. Moutin, 2020. The delayed island mass effect: How islands can remotely trigger blooms in the oligotrophic ocean. Geophysical Research Letters, 47(2), e2019GL085282, doi:10.1029/2019GL085282

Contacts:
- Monique Messié - MBARI - monique at mbari.org
- Anne Petrenko - MIO/PYTHEAS - anne.petrenko at mio.osupytheas.fr
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