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Thématiques de l'équipe CHIBIDO - CHIMIE MARINE, CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES ET DYNAMIQUE OCÉANIQUE

Contexte scientifique et objectifs généraux

Les écosystèmes marins subissent de fortes pressions anthropiques, que ce soit à travers les impacts du changement climatique ou encore à travers les activités humaines (acidification, eutrophisation, pression démographique et industrielle) qui vont directement impacter la dynamique des éléments chimiques qui les composent. Dans le cadre de ces perturbations, la compréhension des cycles biogéochimiques marins et de leurs impacts sur les écosystèmes reste toujours une difficulté et un enjeu scientifique majeur comme le montrent les prospectives de l’INSU, et celles des programmes nationaux LEFE CYBER, EC2CO/DRIL, LABEX Mer, et internationaux GEOTRACES, IMBER, LOICZ, SOLAS, OCB. Le rapport du GIEC 2014 souligne que notre capacité à prédire l’évolution du climat requiert une meilleure re- présentation des cycles biogéochimiques dans leur ensemble, et pas uniquement celui du carbone. Cette nécessité s’impose car le cycle océanique du carbone est en profonde et complexe interaction avec les cycles biogéochimiques d’autres éléments jouant le rôle de nutriments essentiels au développement biologique (N, Si, P, métaux traces, Morel et Price, 2003), ou encore de contaminants potentiellement toxiques. Ces recommandations considèrent aussi le fait que le carbone, quoique majoritaire, n’est pas le seul élément directe- ment impliqué dans la régulation du système climatique (comme par exemple le soufre, Ayers et Gillett, 2000).

QUESTIONS DE RECHERCHE IDENTIFIÉES

Notre équipe s’attache à répondre à cette demande majeure et les recherches menées au sein de l’équipe portent sur les cycles des constituants majeurs de la matière organique (C, N, Si, Ca) ainsi que sur ceux de difrents éléments métalliques (Fe, Mn, Cu, Ni, Zn, Co, Cd, Mo, Pb) essentiels et/ou toxiques pour les écosystèmes marins. Pour mieux comprendre le fonctionne- ment des écosystèmes et leur complexité, et pour pou- voir prédire leurs réponses aux pressions anthropiques, leur environnement physique doit être considéré en prenant en compte le rôle de la dynamique océanique. Pour identifier la variabilité naturelle des tendances résultant des forçages anthropiques l’utilisation de certains éléments et isotopes (comme δ11B, B/Ca, Sr/Ca, Li/Mg) incorporés dans les phases minérales du phytoplancton, en particulier dans la calcite des coccolithophoridés, pourra permettre d’identifier certaines modifications profondes de l’environnement marin (acidification et réchauffement climatique). Pour mieux comprendre les cycles biogéochimiques océaniques et leurs interactions avec la dynamique et les écosystèmes, nous travaillerons :

aux interfaces océaniques avec le continent, la lithosphère et l’atmosphère,

dans la colonne d’eau et les sédiments en s’attachant plus particulièrement aux processus qui contrôlent leurs spéciations, leur assimilation et leurs interactions avec le plancton (production/toxicité), en particulier avec leurs processus physiologiques (croissance, photosynthèse, calcification, silicification, diazotrophie) et la structure des communautés phytoplanctoniques, et

aux paramètres et processus qui contrôlent leur ex- port de la couche de surface vers l’océan profond (reminéralisation/sédimentation, formation de grosses parti- cules...) ou vers le réseau trophique.

MÉTHODOLOGIES MISES EN ŒUVRE

Pour aborder ces questions, notre équipe se structure en 3 axes de recherche (fig. 11). Dans chaque axe, les questions sont abordées en développant de nouvelles méthodes d’analyse de pointe et en utilisant des approches à la fois multi-élémentaires (C, N, Si, P, métaux traces), multi-outils (campagnes d’observation, expérimentations de terrain/laboratoire, calibration de traceurs/proxies, modélisation), multi-échelles (microcosmes, mésocosmes, bassin, globale...) et multi-disciplinaires (physique, chimie, biologie, biogéochimie).

Ces difrentes approches s’appuient sur de nombreuses collaborations nationales et internationales et permettent d’aborder la question complexe des couplages entre les cycles biogéochimiques, la dynamique océanique et le fonctionnement des écosystèmes à difrentes échelles spatio-temporelles en lien avec les changements globaux actuels et futurs et avec leurs conséquences (acidification, stratification, glace de mer).

CHIBIDO

Article du mois !

Tréguer, P., Bowler, C., Moriceau, B., Dutkiewicz, S., Gehlen, M., Aumont, O., Bittner,L., Dugdale, R., Finkel, Z., Ludicone, D., Jahn,O., Guidi, L., Lasbleiz, M., Leblanc, K., Levy, M. & Pondaven, P. (2017). Influence of diatom diversity on the ocean biological carbon pump. Nature Geoscience 112737 (2017). doi:10.1038/s41561-017-0028-x

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