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Cycle du silicium dans l’océan

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3ème  publication scientifique sur le cycle du silicium dans l’océan

Les organismes vivants sont faits de carbone. On ignore souvent qu’une bonne partie d’entre eux utilisent l’élément silicium, abondant dans les roches de la planète Terre, pour constituer des enveloppes externes et internes. C’est précisément le cas dans l’océan. Dans la colonne d’eau se développent des algues microscopiques appelées diatomées qui, au niveau mondial, fournissent 25% de l’oxygène que nous respirons, ainsi que de petits animaux microscopiques, les rhizaires. Dans les fonds marins croissent de très belles éponges siliceuses ; elles abondent de la rade de Brest à l’Antarctique.

Un groupe de recherche international piloté par Paul Tréguer et Jill Sutton du LEMAR, en coopération avec des chercheurs allemands, anglais, espagnols, étatsuniens, et chinois, viennent de publier dans la revue Biogeosciences un article de synthèse sur le cycle du silicium dans l’océan moderne. Cette étude montre que les apports de silicium dans l’océan (dus aux fleuves, aux résurgences, à l’activité hydrothermale, à la dissolution des roches siliceuses, aux vents…) sont actuellement équilibrés par les bio-dépôts dans les sédiments. Cependant le cycle du silicium est, comme celui du carbone, soumis à de fortes pressions des activités humaines (changement climatiques, constructions de barrages sur les fleuves, pratiques agricoles qui engendrent l’érosion des sols). Au cours du 21ème siècle, ces perturbations pourraient fortement affecter la production des organismes siliceux et déséquilibrer le cycle global du silicium.

En un quart de siècle c’est le troisième article de synthèse piloté par des chercheurs de l’IUEM qui confirme ainsi son rôle leader sur ce thème scientifique au niveau mondial.

Jill Sutton et Paul Tréguer ont ouvert l’an passé, avec le soutien de l’Ecole Universitaire de Recherche ISblue, une « Silica School » en ligne, intitulée : « La silice : de la poussière stellaire au monde vivant ». À cette école participent des chercheurs de 30 instituts de recherche et universités de 12 pays différents.

 

Légende photos :

Trois organismes marins à enveloppe de verre : une diatomée, un rhizaire et une éponge siliceuse. 

 

Crédits photos

Aude Leynaert / CNRS

Laurent Chauvaud / CNRS

Natalia Llopis Monferrer / UBO, Philippe Eliès / UBO, Valentin Foulon / CNRS

 

Contacts

Paul Tréguer / UBO

Jill Sutton / UBO

Une étude réalisée par Natalia Llopis Monferrer au LEMAR met en lumière de nouveaux acteurs majeurs du cycle de la silice dans l’océan

L’article de Natalia Llopis Monferrer paru dans « Global Biogeochemical Cycles » sur l’importance des radiolaires (organismes planctoniques marins) dans le cycle du silicium de l’océan mondial a été honoré par l’American Geophysical Union (AGU).

Natalia LlopisMonferrer, de nationalité espagnole, est doctorante au LEMAR. Elle est co-encadrée par Aude Leynaert (CNRS, LEMAR), Fabrice Not (CNRS, Station biologique de Roscoff) et Paul Tréguer (UBO, LEMAR).

De minuscules protistes pourvus d’un squelette de verre, connus sous le nom de Rhizaria, pourraient être responsables d’un cinquième de la quantité totale de silice produite par les organismes océaniques à l’échelle planétaire.

Les principaux contributeurs du cycle global du silicium sont des algues unicellulaires appelées diatomées, qui utilisent le silicium dissous dans l’eau de mer pour élaborer un exosquelette ou une carapace de silice appelée frustule. Dans une nouvelle étude, Llopis Monferrer et al. (2020) montrent qu’un autre groupe d’organismes planctoniques, les Rhizaria, pourraient produire jusqu’à 19% de la quantité totale de silice biogène dans l’océan.

 

Les Rhizaria sont des animaux microscopiques unicellulaires, mais comme les diatomées, ils utilisent le silicium dissous pour construire un squelette de silice. Cette structure peut remplir diverses fonctions, comme celle de les protéger des prédateurs.

Alors que les diatomées sont des algues et résident dans les couches de surface de l’océan (parce qu’elles ont besoin de lumière pour se développer), les Rhizaria sont hétérotrophes (ce sont des animaux) et vivent à toutes les profondeurs. De plus en plus d’études qui tiennent compte des zones profondes des océans suggèrent que les Rhizaria pourraient jouer un rôle encore ignoré dans la production de silice biogène, mais jusqu’à présent, les estimations de leur contribution sont restées très spéculatives.

Afin de générer les premières estimations de la contribution des Rhizarias à la production mondiale de silice biogénique, les chercheurs ont collecté des échantillons de plancton sur 22 sites en mer Méditerranée. En se concentrant sur deux groupes principaux de Rhizaria – les polycystines et les phéodaires – l’équipe a mené des expériences en utilisant du silicium radioactif pour mesurer les taux de production de silice des organismes.

Les scientifiques ont ensuite combiné les résultats de leurs expériences avec des données publiées précédemment sur l’abondance des polycystines et des phéodaires dans les océans du monde entier. L’analyse a révélé que l’activité d’élaboration du squelette des Rhizarias pourraient représenter de 1 à 19 % de la quantité totale de silicium océanique incorporée dans la silice biogène chaque année.

Ces résultats remettent en question l’idée selon laquelle les diatomées ont un contrôle total sur le cycle du silicium océanique, un processus qui est couplé à d’autres cycles biogéochimiques, tels que les cycles du carbone et de l’azote.  (Global Biogeochemical Cycles, 2020).

Cet article est une traduction de l’article original paru dans EOS.

Crédit photos

Miguel Méndez-Sandin

Aude Leynaert / CNRS

Natalia Llopis Monferer / UBO

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Natalia Llopis Monferrer