Des nutriments pour le phytoplancton en Méditerranée Nord Occidentale
Publié par Adrien le 26/12/2014 à 00:00
Source: CNRS-INSU
Une équipe constituée de chercheurs du Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV/OOV, UPMC / CNRS), du laboratoire Institut méditerranéen d'océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université du Sud - Toulon - Var / IRD / Université Aix-Marseille), 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...) et du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie...): expérimentations et approches numériques (LOCEAN.IPSL, UPMC / 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).) / MNHN / IRD), du Laboratoire détection, capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) et mesures (Ifremer) et 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.) polaire français Paul Émile Victor (IPEV) associé à la société Nke Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :), vient d'analyser les 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.) recueillies durant une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), en Méditerranée Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) Occidentale, par deux prototypes de flotteurs profileurs Argo (Dans la mythologie grecque, Argo (en grec ancien Αργ? / Arg?) était le nom du bateau à bord duquel Jason et les Argonautes naviguèrent depuis Iolcos pour retrouver la Toison...) équipés de sondes de mesure de la concentration en nitrates. Les résultats obtenus remettent en question l'idée couramment admise selon laquelle le processus hivernal de convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la cuisson des pâtes, l'eau se...) profonde serait la cause principale de la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est opérationnel par la durée totale durant...) des nitrates 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...) et donc de la floraison (La floraison est le processus biologique de développement des fleurs. Elle est contrôlée par l'environnement (lumière, humidité, température) et les...) printanière du phytoplancton.

Lancé en 2000, le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) Argo, premier réseau global 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...) in situ et en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel des océans, est aujourd'hui constitué de plus de 3000 flotteurs profileurs répartis 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.) mondial où ils mesurent en continu la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) et la salinité des eaux entre la surface et 2000 m de profondeur. La surveillance des écosystèmes marins étant devenue une priorité de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) océanographique, la communauté française s'est fortement engagée dans la construction d'un réseau Bio-Argo de flotteurs profileurs de type Argo équipés en outre d'instruments de mesure de paramètres biogéochimiques marins. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte...), elle s'est notamment investie dans la réalisation de flotteurs équipés de capteurs de la concentration en nitrates.

Les nitrates sont les "sel nutritifs" les plus importants pour le phytoplancton, premier échelon du réseau tropique (Les tropiques sont la partie géographique du globe limitée en latitude par les deux tropiques : le tropique du Cancer dans l'hémisphère nord et le tropique du Capricorne dans l'hémisphère sud. Les noms de...) marin. Toutefois, la prise d'échantillons en milieu océanique étant onéreuse et difficile, les variabilités saisonnière et interannuelle des concentrations en nitrate (Les nitrates (autrefois nommés nitre, souvent synonyme de salpêtre) sont les sels de l'acide nitrique. La formule chimique de l’ion nitrate est NO3−.) sont très mal connues, ce qui empêche une validation efficace et donc une amélioration des modèles existants.

Dans ce contexte, deux prototypes de flotteurs profileurs Argo équipés de sondes de mesure de la concentration en nitrates (appelés PRONUTS) ont été déployés en 2009 en Méditerranée Nord Occidentale. Ces deux prototypes n'ont pas d'équivalent en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...), et, à l'époque de leur mise à l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), seuls deux engins similaires avaient été fabriqués aux États-Unis. Contre toute attente, les 2 PRONUTS, initialement prévus pour fonctionner durant une très courte durée et être ensuite récupérés, ont fonctionné pendant plus de 2 ans. Ils ont ainsi pu recueillir un jeu de données unique, car à haute fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) (initialement un profil tous les 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...), puis tous les 2 jours) et couvrant 2 cycles annuels complets, sur la concentration des nitrates en Méditerranée Nord Occidentale.


Cartes des concentration en chlorophylle de la Méditerranée Nord Occidentale (données du satellite MODIS), montrant les positions des 2 PRONUTS (cercles rouges et diamants blancs) ainsi que, dans la première image, les trajectoires qu'ils ont suivies de juillet 2001 à juillet 2012 (lignes continues blanches et noires).
La Méditerranée Nord Occidentale est le siège chaque hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) d'un processus de convection profonde (plongée des eaux de surface jusqu'à une profondeur pouvant varier entre 100 et 2500 mètres). Ce phénomène, qui exerce un forçage sur toute la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) du bassin, provoque un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération...) complet de la colonne d'eau et de ce fait une redistribution des sels nutritifs initialement présents en profondeur. Il est souvent évoqué comme le plus important processus permettant d'augmenter la disponibilité en sels nutritifs en surface. Cette disponibilité exceptionnelle est quant à elle considérée comme primordiale pour expliquer la vaste (en terme d'intensité et d'étendue) floraison phytoplanctonique observée pratiquement chaque 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 zones...) dans toute la Méditerranée Nord Occidentale.


Séries temporelles de la profondeur de la couche mélangée (gris) et de la concentration des nitrates dans cette couche (rouge), toutes deux issues des observations des 2 PRONUTS, ISUS (en haut) et SUNA(en bas), ainsi que de la concentration en chlorophylle de surface (vert) à la position des flotteurs, obtenue par le satellite MODIS.
Une équipe constituée de chercheurs de plusieurs laboratoires français a étudié les données recueillies par les deux PRONUTS durant la première année. Cette analyse a montré que l'augmentation des concentrations en nitrates apparaissait dès décembre/janvier, soit un mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) environ avant l'établissement de la convection profonde observé en février. Par ailleurs, l'analyse complémentaire de données satellitaires de chlorophylle de surface a montré que le phytoplancton répondait rapidement à cette disponibilité anticipée en nitrates, sa 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 l'énergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des...) doublant, par rapport aux concentrations observées en été (les plus faibles de l'année), dès le mois de décembre c'est-à-dire avant l'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 plaisir procuré explique la très grande participation des...) de la convection profonde, pour n'atteindre cependant son maximum annuel qu'en mars c'est-à-dire après l'établissement de la convection profonde.

Cette augmentation anticipée des concentrations en nitrates par rapport à l'établissement de la convection profonde remet en question le rapport de causalité entre la convection profonde et l'augmentation des concentrations en nitrates, et donc entre la convection profonde et la floraison phytoplanctonique, le lien de causalité entre l'augmentation des concentrations en nitrates et la floraison phytoplanctonique étant confirmé.

Pour expliquer ce résultat, qui remet en question un paradigme sur le développement de la floraison printanière observé en Méditerranée Nord Occidentale, les chercheurs suggèrent que, plus que la convection profonde, c'est la circulation large échelle de la Méditerranée Nord Occidentale qui provoquerait l'augmentation, dés le mois de décembre, de la disponibilité des nitrates dans les couches de surface et de sous-surface et donc la croissance phytoplanctonique. La convection profonde de février apparaît toutefois importante pour renforcer cette disponibilité au début du printemps.
Page générée en 0.408 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique