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Le puits de fer (II) dissous non comptabilisé : Aperçu des concentrations de dFe(II) dans les profondeurs de l’océan Atlantique

Résumé

Les sources hydrothermales situées le long des dorsales océaniques sont des sources reconnues de nombreux métaux, dont le fer, qui existe sous deux formes: le Fe(II), accessible au phytoplancton mais facilement oxydable et peu abondant, et le Fe(III), dominant mais peu accessible. Dans cet article, les concentrations de fer dissous dFe(II) ont été mesurées à proximité de 6 sites hydrothermaux localisés sur la dorsale médio-atlantique (entre 39,5°N et 26°N). Le fer (II) présent dans l’eau de mer est oxydé entre quelques minutes et quelques heures, ce qui est en moyenne deux fois plus rapide que le temps nécessaire à la collecte des échantillons dans les profondeurs de l’océan et à son analyse dans le laboratoire à bord des navires océanographiques. En utilisant une équation multiparamétrique (température in-situ, pH, salinité, délai entre la collecte et l’analyse) pour estimer la concentration initiale de dFe(II) dans l’océan profond, cette étude montre que le dFe(II) contribue à plus de 20% au réservoir dissous, contrairement à <10 % précédemment comptabilisé. Les concentrations de dFe(II) in situ sont donc nettement plus élevées que les valeurs rapportées dans les environnements sédimentaires et hydrothermaux où le Fe est ajouté à l’océan sous sa forme réduite.

Points forts

  • Compte tenu de l’oxydation, les concentrations de fer (II) en haute mer sont inférieures à 0,2 nmol L-1.
  • La plus forte concentration de fer (II) mesurée était de 69,6 nmol L-1 au site hydrothermal Rainbow.
  • En haute mer, le fer (II) représente 20 % du stock de fer dissous.
  • Les variations d’oxygène au sein de l’OMZ représentent 60 % de la variabilité de l’oxydation du fer (II).

Référence

Gonzalez-Santana, D.; Lough, A. J. M.; Planquette, H.; Sarthou, G.; Tagliabue, A.; Lohan, M. C. The Unaccounted Dissolved Iron (II) Sink: Insights from DFe(II) Concentrations in the Deep Atlantic Ocean. Sci. Total Environ. 2023, 862, 161179.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161179.

Liens entre les cycles biogéochimiques des métaux et le vivant

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L’amélioration de nos connaissances sur le cycle des métaux dans des environnements contrastés de l’océan mondial est absolument nécessaire à une meilleure compréhension des cycles biogéochimiques océaniques des éléments majeurs (C, Si, N, S) et de la pompe biologique de carbone. Le LEMAR est reconnu internationalement sur cette thématique, notamment grâce à notre très forte implication dans le programme GEOTRACES. Nous couplons observations, expériences sur le terrain ou en laboratoire, et modélisation. Notre originalité est d’étudier de manière combinée les phases dissoute et particulaire, ainsi que leur spéciation (redox et organique), pour mieux appréhender les interactions entre ces deux réservoirs, fondamentaux dans le cycle des métaux et pourtant encore peu étudiés actuellement. Notre expertise inclut également l’étude des interactions entre le cycle des métaux et le plancton, en liant la spéciation métallique à la biodisponibilité des micronutriments pour le plancton marin (phytoplancton et bactéries). L’intégration d’outils -omiques (génomique fonctionnelle, transcriptomique…) à cette thématique est actuellement incontournable pour approfondir le lien entre cycles biogéochimiques des métaux et interactions avec le vivant. Ces explorations continueront à être menées, aussi bien lors de missions océanographiques qu’en études de laboratoire, notamment grâce à nos nombreuses collaborations internationales et à notre implication dans le futur programme international BioGeoSCAPES (‘Ocean metabolism and nutrient cycles on a changing planet’). Le fort élan international du programme GEOTRACES et celui à venir de BioGeoSCAPES permet à présent de construire et relever le défi de projets intégrés de biogéochimie microbienne qui nécessitent une coordination internationale avec une approche multidisciplinaire.

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