Le cycle du carbone dans l’océan Austral fonctionne-t-il différemment de ce que l’on pensait ?
Les diatomées – un composant important du réseau alimentaire de l’océan Austral – semblent jouer un rôle beaucoup moins important dans la pompe biologique à carbone que ce que l’on pensait jusqu’à présent.
Dans une nouvelle étude dirigée par le National Oceanography Centre (NOC) britannique, l’équipe de recherche internationale fait une découverte qui bouleverse la compréhension de la pompe biologique à carbone dans l’océan Austral.
Depuis des années, on pense que les diatomées, qui dominent souvent la communauté du plancton végétal dans l’océan Austral, jouent un rôle crucial dans le transport du dioxyde de carbone vers les eaux profondes, où il est stocké pour de très longues périodes et retiré de l’atmosphère.
Parce que les Bacillariophyta, également appelées diatomées, possèdent une coquille de silice d’une densité relativement élevée, on pensait que c’était la raison pour laquelle elles avaient tendance à couler et qu’elles étaient donc un moyen de transport important pour le carbone.
Mais une équipe de recherche, qui comprenait également des scientifiques français, finlandais, espagnols et norvégiens, a maintenant découvert que les coquilles des diatomées avaient tendance à rester dans les couches d’eau proches de la surface et que le carbone continuait à s’enfoncer via d’autres processus.
« La découverte surprenante que les squelettes d’acide silicique des diatomées restent près de la surface alors que le carbone se déplace vers les eaux profondes nous oblige à repenser les processus écologiques de ce que l’on appelle la pompe biologique à carbone », explique le Dr Sari Giering, scientifique au NOC, dans un communiqué de presse de l’institut.
La pompe à carbone biologique
Ce modèle décrit différents processus biologiques, de l’absorption du dioxyde de carbone par les micro-algues au transport du CO2 vers les eaux profondes par la matière organique qui coule.
Le dioxyde de carbone présent dans l’océan et provenant de l’atmosphère est donc capturé sous forme de biomasse par les minuscules algues unicellulaires, le phytoplancton, qui constituent la base du réseau alimentaire, lors de la photosynthèse dans les eaux de surface baignées de lumière (jusqu’à environ 100 mètres de profondeur). Ces plantes microscopiques absorbent chaque année des milliards de tonnes de carbone de l’atmosphère.
Le phytoplancton sert de nourriture au plancton animal, ou zooplancton. Ce dernier, en particulier le krill, joue un rôle central dans le réseau alimentaire de l’océan Austral. D’innombrables espèces de poissons, d’oiseaux marins, de manchots, de phoques et de baleines dépendent directement ou indirectement de ces petits crustacés et autres organismes planctoniques.
Lors de son transfert à travers le réseau trophique, une partie du carbone est retransformée en biomasse, une autre partie est respirée et relarguée dans l’eau de mer sous forme deCO2, tandis que le reste du carbone coule vers le fond marin sous forme de sédiments.
Les particules qui tombent sont également appelées « neige marine ».
Les algues et les animaux marins morts tombent également en profondeur, et sont soit décomposés par des bactéries, soit mangés par des organismes marins profonds au cours de leur descente vers le fond de l’océan.
La partie du carbone qui atteint le fond de l’océan est stockée dans les sédiments et y reste pendant des millions d’années, ce qui permet de réduire la concentrationde CO2 dans l’atmosphère.
L’évolution du changement climatique dépendra en grande partie de la quantité de biomasse qui tombera sous la couche superficielle de l’océan, mélangée par le vent et les vagues. En effet, le carbone contenu dans la biomasse reste piégé dans les eaux intermédiaires et profondes sous-jacentes pendant des décennies, voire des siècles.
Les modèles et les études montrent que la pompe biologique à carbone transporte chaque année environ 10 milliards de tonnes de carbone vers les eaux profondes. Sans ces processus, il resterait beaucoup plus de CO₂ dans l’atmosphère et la concentration serait environ deux fois plus élevée que les niveaux actuels d’environ 420 ppm (parties par million).
La pompe biologique à carbone est donc un élément central du cycle global du carbone et joue un rôle crucial dans la régulation du climat. Sans elle, l’effet de serre serait amplifié, ce qui entraînerait des effets plus drastiques du changement climatique.
Les chercheurs ont recueilli les données nécessaires à cette étude lors de deux expéditions dans l’océan Austral, dans la zone crépusculaire peu explorée située entre 100 et 1 000 mètres de profondeur, où ils ont observé moins de diatomées que prévu.
Le stockage du carbone dépend peu de la productivité des diatomées
Selon l’équipe d’auteurs, les résultats, publiés en novembre 2024 dans la revue Nature Geoscience , suggèrent que les changements de composition de la communauté phytoplanctonique liés au climat ont donc moins d’impact sur l’efficacité de la pompe biologique à carbone de l’océan Austral.
« L’océan Austral est vulnérable au réchauffement, qui pourrait modifier la disponibilité des nutriments et réduire le nombre de diatomées à l’avenir », explique Jack Williams, doctorant à l’université de Southampton et auteur principal de l’étude, cité dans le communiqué de presse. « Cependant, nos résultats suggèrent que ces changements n’affectent pas le stockage de carbone dans l’océan Austral autant qu’on le pensait auparavant ».
Les processus réellement responsables du transport du carbone en profondeur sont encore cachés et doivent faire l’objet d’études complémentaires.
« Comprendre ces processus et la façon dont ils contrôlent l’absorption du carbone dans cette partie extrêmement importante de l’océan est essentiel pour prédire avec précision comment les océans pourront stocker le carbone à l’avenir », a déclaré Williams.
Julia Hager, Polar Journal AG
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