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Plancton : l’éponge à carbone est plus efficace en mer chaude

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En tout point du globe, le phytoplancton vivant dans les eaux marines superficielles absorberait du carbone, de l'azote et du phosphore à des proportions bien définies. Faux, nous dit une nouvelle étude qui met à mal une théorie vieille de 79 ans. La matière organique et le plancton des mers chaudes sont beaucoup plus riches en carbone qu'aux pôles. 

Ces cyanobactéries Prochlorococcus marinus sont extrêmement abondantes dans les régions tropicales et tempérées chaudes de l'océan ouvert. Certains scientifiques affirment qu'il est l'organisme le plus abondant sur Terre. Il serait responsable de près de 50 % de la fixation du carbone dans les océans. © Bob Andersen, D. J. Patterson

En science, tout est toujours prouvé jusqu'à preuve du contraire. Ainsi, Alfred Redfield a découvert en 1934 qu'il existe un rapport relativement fixe entre les concentrations en phosphates et en nitrates dans les océans, et que le phytoplancton les extrait dans les mêmes proportions. Ainsi, pour chaque atome de phosphore (P) utilisé lors de la photosynthèse, 16 atomes d'azote (N) et 105 atomes de carbone (C) sont également capturés par l'organisme. Ce rapport C:N:P (ici 105:16:1) est, selon la théorie de Redfield, valable pour l'ensemble du phytoplancton vivant dans les eaux marines superficielles du globe. La matière organique produite par ces micro-organismes est également concernée.

Depuis plus de 75 ans, de nombreuses études et modélisations ont exploité le rapport de Redfield pour chiffrer des cycles biogéochimiques et donc, par exemple, calculer la quantité de carbone qu'un océan peut absorber. Les résultats fournis sont des plus précieux à l'heure où notre planète se réchauffe, notamment à cause des émissions de CO2 d'origine anthropique. Mais voilà, une étude fraîchement publiée dans la revue Nature Geoscience vient bouleverser cette théorie. En effet, la teneur en carbone au sein du phytoplancton et de la matière organique en suspension varie fortement d'un point à l'autre du globe. 

Par conséquent, les Prochlorococcus, comme d'autres cyanobactéries ou microalgues, absorberaient sous les tropiques deux fois plus de carbone, et donc de CO2, qu'on le pensait jusqu'alors. 

La répartition de la chlorophylle dans les océans est un indicateur des zones de floraison du phytoplancton. Présents uniquement dans la couche de surface des océans, puisque nécessitant la lumière solaire pour la photosynthèse, ces micro-organismes sont majoritairement répartis dans les zones d'upwelling des océans. © Nasa

L'absorption du carbone par le plancton liée à la latitude

Pour mener son étude à bien, Adam Martini de l'université de Californie à Irvine (États-Unis) a compilé des données publiées dans 18 articles scientifiques et participé à 7 campagnes océanographiques en divers points du globe, notamment en mer de Béring, dans l'Atlantique nord (au large du Danemark), en Méditerranée ou encore dans le Pacifique à proximité de la Polynésie. Plus de 5.000 échantillons d'eau ont été récoltés. Pour chacun d'eux, les cellules et les matières organiques qu'ils renferment ont été triées puis ont fait l'objet d'analyses moléculaires en vue de définir leur rapport C:N:P. 

Un ratio de 195:28:1 a ainsi été mesuré pour les échantillons prélevés dans des gyres situées à de faibles latitudes, là où les eaux de surface sont chaudes mais pauvres en nutriments. La situation est tout autre dans les régions polaires, puisque leurs eaux sont particulièrement riches. Les prélèvements réalisés sur place ont affiché un ratio de 78:13:1. Ces quelques chiffres illustrent bien le deuxième résultat principal de l'étude : les fluctuations du rapport C:N:P dépendent de la latitude

Plusieurs chercheurs ont déjà remis en cause le rapport de Redfield par le passé, mais cette étude serait l'une des premières à fournir des données concrètes et non théoriques. Ainsi, selon les auteurs, les couplages existant entre les cycles du carbone, de l'azote et du phosphore varient bien plus qu'on le croit d'un écosystème à l'autre. Par conséquent, de nombreux modèles de biogéochimie océanique devraient bientôt faire l'objet d'adaptations.

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