Lumière sur la pompe biologique: impact de la bioluminescence

Publié par Isabelle le 28/07/2020 à 13:00
Source: CNRS INSU
Dans l'océan, la lumière solaire diminue graduellement dans les premières centaines de mètres, puis l'obscurité devient totale. Dans cet environnement obscur, un des biomes les moins connus de la planète, de nombreux organismes émettent leur propre 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 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...): c'est la bioluminescence.


Particules chutant le long de la colonne d'eau:
a) vision traditionnelle de la dégradation de particule 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.) 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.),
b) vision nouvelle liée aux bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une...) bioluminescentes attachées aux particules de carbone organique.

Dans cette revue, les auteurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) méditerranéen d'océanologie (MIO) ont rassemblé l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) des connaissances actuelles et mis en avant une vision nouvelle du rôle de la bioluminescence dans le cycle du carbone, bousculant les paradigmes actuellement acceptés.

Dans 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 renouvelée par des...), la pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) biologique du carbone est le processus qui régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la concentration atmosphérique de CO2 en transférant, jusqu'aux sédiments, le carbone fixé en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) par les organismes photosynthétiques. Les microorganismes sont reconnus comme les principaux minéralisateurs de ce flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) particulaire dans la colonne d'eau obscure. Jusqu'alors, les scientifiques pensaient que la dégradation des particules, qui chutent gravitationnellement, par les organismes supérieurs (zooplancton, micronecton) était liée à l'opportunité ou non pour ces derniers de se retrouver à proximité d'une particule (panel a de la figure). Or, il s'avère que des bactéries bioluminescentes peuvent être attachées à ces particules. Leur émission de lumière agit alors comme un marqueur visuel, entraînant la détection, l'attraction, l'ingestion et la consommation des particules par des organismes plus gros. Ces consommateurs vont donc ingérer davantage les particules "illuminées" que les particules invisibles dans le noir.

Les deux effets indirects possibles de cette augmentation de la dégradation des particules "illuminées" vont avoir des conséquences opposées sur la séquestration du carbone (panel b de la figure):

- la fragmentation de la matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit par...) en de plus petits agrégats, lors de sa dégradation, diminuera leur vitesse (On distingue :) de chute et donc la séquestration du carbone ;

- la consommation de petites particules, qui s'agrégeront en partie dans l'estomac (L’estomac (en grec ancien στόμαχος) est la portion du tube digestif en forme de poche,...) des organismes, conduira à la production de pelotes fécales qui chuteront plus rapidement, conduisant à une augmentation de la séquestration du carbone.

Ces processus restent à quantifier par de futures études.

En savoir plus:
Tanet L, Martini S, Casalot L, Tamburini C (2020) Reviews and syntheses: Bacterial bioluminescence - ecology and impact in the biological carbon pump. Biogeosciences 17:3757-3778. https://doi.org/10.5194/bg-17-3757-2020

Contacts:
- Séverine Martini - MIO/PYTHÉAS
- Christian Tamburini - MIO/PYTHÉAS
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