Les sources hydrothermales profondes stimulent des efflorescences phytoplanctoniques dans l'océan Austral
Publié par Redbran le 13/06/2019 à 14:00
Source: CNRS INSU
Une équipe internationale (1) révèle pour la première fois la présence d'efflorescences phytoplanctoniques directement stimulées par les apports en fer dissous de sources hydrothermales profondes dans l'océan Austral. Cette découverte a été obtenue en combinant des observations de flotteurs profileurs avec 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.) historiques d'éléments traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la...) et des données satellitaires d'altimétrie et de 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'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.). Ces observations démontrent que l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des sources hydrothermales profondes peut influencer les cycles biogéochimiques de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de l'océan Austral (L'océan Austral ou océan Antarctique ou océan glacial Antarctique est l'étendue d'eau qui entoure l'Antarctique. C'est en surface le quatrième océan, et le...), et en particulier stimuler la pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) biologique 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.).


Sources hydrothermales dans l'océan Austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.) à plus de 2500 mètres de profondeur et atteignant des températures de plus de 380°C.
© NERC/NSF Chesso consortium

Le 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 quotidienne, sous forme pure ou...) est une ressource qui limite le développement du phytoplancton sur de vastes étendues de l'océan mondial. Jusqu'à récemment, le rôle de l'activité hydrothermale dans le cycle du fer et ses effets sur les cycles biogéochimiques mondiaux ont été largement sous-estimés. Les découvertes récentes sur la répartition globale et le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de ces sources hydrothermales incitent les chercheurs à revoir les paradigmes existants liés à leur impact sur la biogéochimie des océans.

L'océan Austral (région située au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de 40°S) est la plus grande région de l'océan mondial limitée en fer, de sorte que le phytoplancton est particulièrement sensible aux apports de fer et donc peut-être aux sources hydrothermales. Les simulations de modèles globaux indiquent que la pompe biologique pourrait être directement affectée à l'échelle globale par le fer dissous provenant de sources hydrothermales profondes. Cependant, aucune 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...) locale n'a corroboré ces conclusions.

En combinant des observations de flotteurs profileurs instrumentés déployés sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de l'océan Austral avec des données historiques d'éléments traces et des données satellitaires d'altimétrie et de couleur de l'océan, une équipe internationale (2) a pu observer deux efflorescences massives de phytoplancton en décembre 2014 et 2015 dans des eaux censées être limitées en fer. Après un examen plus approfondi de cette région, les chercheurs ont pu montrer que ces efflorescences s'étaient produites au niveau du courant circumpolaire antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il...), en aval d'un arc de vents hydrothermaux actifs de la dorsale océanique 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.) indienne. Dans cette zone particulière, une forte signature hydrothermale des eaux de surface a également été détectée indiquant des remontées d'eaux profondes. Or, ces remontées d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) profonde, qui semblent favorisées par la topographie de la dorsale océanique, permettent d'alimenter le phytoplancton en fer. Ces résultats indiquent que les remontées d'eaux profondes enrichies en fer hydrothermal peuvent stimuler les efflorescences massives de phytoplancton dans l'océan Austral

Traditionnellement, la croissance du phytoplancton dans l'océan Austral est considérée comme étant liée au fer des régions côtières ou de la banquise (La banquise est une étendue de mer gelée. Elle se forme durant l'hiver polaire, lorsque la température de l'eau de mer descend en dessous de -1,9°C. Au cœur de l'hiver, l'épaisseur de glace peut...). Par cette étude, les chercheurs démontrent que l'hydrothermalisme serait un mécanisme supplémentaire à prendre en compte pour comprendre la biogéochimie de l'océan Austral.


Flotteur-profileur avec capteurs biogéochimiques dans des eaux polaires. © P. Bourgain.

Il est particulièrement difficile de documenter la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de ce type de mécanisme en raison de l'éloignement et des conditions extrêmes de l'océan Austral ainsi que de la nécessité d'être au bon endroit au bon moment. Ces efflorescences particulières pourraient être plus fréquentes qu'on ne le pense dans l'océan Austral (ainsi que dans l'océan mondial), en raison du nombre élevé des sources hydrothermales.

Les implications de ces "hot spots" biologiques soutenus par du fer d'origine hydrothermale pourraient être importantes et multiples, car ces "hot spots" pourraient soutenir les écosystèmes marins et séquestrer le carbone en profondeur.

De nouveaux programmes et études seront manifestement nécessaires pour évaluer l'impact global de l'activité hydrothermale sur les cycles du fer et du carbone de l'océan Austral, et ses conséquences sur la pompe biologique de CO2.

Références publication:
Hydrothermal vents trigger massive (Le mot massif peut être employé comme :) phytoplankton blooms in the Southern (Southern est le nouveau nom de la concession ferroviaire, initialement exploitée par Connex South Central, desservant les lignes du sud de Londres, du Surrey et du Sussex à partir des gares londoniennes de...) Ocean, Mathieu Ardyna1, Léo Lacour, Sara Sergi, Francesco d'Ovidio, Jean-Baptiste Sallée, Mathieu Rembauville, Stéphane Blain, Alessandro Tagliabue, Reiner Schlitzer, Catherine Jeandel, Kevin Robert Arrigo, Hervé Claustre, Nature Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi que leurs...), 2019, https://doi.org/10.1038/s41467-019-09973-6.

Notes:

(1) Les laboratoires français impliqués sont le 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...) de Villefranche-sur-Mer (LOV/OOV, Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne, collège...) Universités / CNRS), le Laboratoire d'océanographie 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 qui désigne...): expérimentations et approches numériques (LOCEAN/IPSL, Sorbonne Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) / 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), le laboratoire TAKUVIK (Université Laval / CNRS), le Laboratoire d'océanographie microbienne (LOMIC/OOB, Sorbonne Universités / CNRS) et le Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, Université Paul Sabatier / CNRS / CNES / IRD).

(2) Les laboratoires français impliqués sont le Laboratoire d'océanographie de Villefranche-sur-Mer (LOV/OOV, Sorbonne Universités / CNRS), le Laboratoire d'océanographie et du climat: expérimentations et approches numériques (LOCEAN/IPSL, Sorbonne Université / CNRS / MNHN / IRD), le laboratoire TAKUVIK (Université Laval / CNRS), le Laboratoire d'océanographie microbienne (LOMIC/OOB, Sorbonne Universités / CNRS) et le Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, Université Paul Sabatier / CNRS / CNES / IRD)


Contact chercheur:
Mathieu Ardyna - LOV/OOV - mathieu.ardyna at obs-vlfr.fr
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