Laboratoire LEMAR – 2018
F Le Moigne, B. Moriceau
International
Début du projet
01/10/2021
Fin du projet
30/09/2024
La pompe à carbone biologique océanique (BCP) régule le cycle du carbone terrestre en transportant une partie du CO2 fixé par photosynthèse dans les profondeurs de l’océan. La BCP se présente principalement sous la forme de particules riches en carbone organique (POC) qui s’enfoncent dans l’océan de surface. Les concentrations atmosphériques de CO2 sont très sensibles à la profondeur à laquelle le flux de POC pénètre dans l’océan mésopélagique (ce qu’on appelle l’atténuation du flux de POC entre 100 et 1000 m de profondeur). Initialement, l’atténuation du flux de POC était interprétée comme résultant de la consommation de POC par les hétérotrophes uniquement (bactéries et zooplancton). Cependant, la consommation directe du POC par les hétérotrophes ne semble expliquer qu’une partie limitée de l’atténuation du flux observée dans le mésopélagique. Des développements récents dans les observations semi-autonomes ont mis en évidence que la partie manquante dans l’atténuation du flux de POC pourrait provenir de la fragmentation des particules coulantes en petites particules non coulantes. La fragmentation des particules coulantes pourrait expliquer jusqu’à la moitié de l’atténuation observée du flux de POC, faisant de la fragmentation des particules le principal processus contrôlant la séquestration biologique du CO2 par l’océan.
Les mécanismes conduisant à la fragmentation des particules dans la zone mésopélagique ne sont cependant pas clairs. Deux mécanismes principaux ont été proposés. 1) L’activité du zooplancton sur les particules qui coulent peut les fragmenter en particules plus petites qui ne coulent pas. Alternativement, 2) la présence de turbulences provoquées par des cisaillements pourrait également entraîner la fragmentation des particules en particules plus petites qui ne coulent pas, surtout lorsqu’elles sont fragiles. Tant la teneur en nutriments organiques que la fragilité des particules marines semblent donc cruciales à prendre en compte lors de l’évaluation des mécanismes conduisant à la fragmentation des particules. Pourtant, aucune expérience n’a été réalisée pour évaluer l’importance de la turbulence et de l’activité du zooplancton sur les changements dans le spectre de taille des particules.
Des composés tels que l’exopolymère transparent riche en C (TEP) et d’autres particules de gel à base de protéines colorables au bleu de Coomassie (CSP) sont tous deux considérés comme des colles importantes liant les particules marines entre elles. Les TEP et les CSP sont produites par l’exsudation de phytoplancton et de procaryotes. Cela se produit potentiellement sous différents stress tels que la limitation de N pour la production de TEP et la limitation de P pour le CSP. Étant un composant essentiel de la matrice organique des particules marines et agissant comme des colles de liaison, TEP et CSP pourraient jouer un rôle majeur dans la fixation du niveau de fragmentation induit par les mécanismes décrits ci-dessus (turbulence et activité du zooplancton).
Membres du Laboratoire
Collaborateurs
Uta Passow,
Caroline Cisternas-Novoa (Memorial University of Newfoundland, St John’s Canada),
Joël Sommeria (Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels, Grenoble).
