Quelle serait la réponse de l'écosystème marin à un enrichissement naturel en fer ? Plus complexe et moins efficace à long terme, du point de vue du stockage du dioxyde de carbone, que ce que l’on pensait jusque-là, selon une nouvelle étude réalisée dans l'océan Austral.
Le 15/11/2014 à 11:27 - Par
Coucher de soleil sur les îles Crozet. © Ian Salter
Comme tous les océans, l'océan Austral joue un rôle important en tant que puits de carbone, en raison notamment de la présence de phytoplancton. Pour croître, ce dernier consomme en effet ledioxyde de carbone (CO2) dissous dans l’eau de mer. Et lorsqu’il meurt, il peut alors sédimenter au fond de l'océan et ainsi stocker une partie du dioxyde de carbone qu'il a absorbé, un processus que les scientifiques appellent la pompe biologique de carbone.
Bien que de nombreuses zones de l'océan Austral soient riches en nutriments favorisant la croissance du phytoplancton, elles manquent souvent de fer, ce qui limite cette croissance. Au cours des cinq dernières années, des études ont montré qu’un enrichissement naturel en fer de l'océan Austral pouvait provoquer une augmentation de l’exportation du dioxyde de carbone vers l'océan profond. Certains scientifiques pensent d’ailleurs que ce processus peut expliquer en partie les cycles qu’a connu le dioxyde de carbone atmosphérique au cours de l'histoire récente de laTerre. D’où l’idée que l'ajout de fer pourrait stimuler la croissance du phytoplancton et donc l’efficacité de la pompe biologique de carbone.
Un piège à sédiments de McLane, utilisé pour la capture et le stockage du phytoplancton et des organismes à coquilles. Trois de ces instruments ont été déployés durant un an dans les eaux de l'océan Austral pour obtenir les précieux échantillons utilisés dans cette étude. © Richard Lampitt
Les coquilles en carbonate de calcium finissent par produire du CO2
Cependant, le stockage net du dioxyde de carbone à l'intérieur de l'océan ne dépend pas que de lasédimentation du phytoplancton. Ce dernier est en effet une source de nourriture pour certains types de brouteurs planctoniques à coquilles (foraminifères et ptéropodes) qui fabriquent leurscoquilles de carbonate de calcium selon un processus qui, à l’échelle du millier d’années, produit du CO2.
Pour la première fois, une équipe internationale comprenant des chercheurs du Lomic et du LPGN (Laboratoire d’océanographie microbienne, CNRS, UPMC et Laboratoire de planétologie et géodynamique de l'Université de Nantes), ont quantifié à l’aide de nouvelles observations, la production et la sédimentation de coquilles de carbonate de calcium résultant de la prolifération naturelle de phytoplanctons qui se produit à proximité des îles Crozet dans l'océan Austral. Et leurs résultats sont surprenants.
Un ptéropode (au centre) entouré de foraminifères : ces organismes brouteurs prolifèrent lorsque la quantité de phytoplanctons. Or, la fabrication de leurs coquilles, à long terme, produit du dioxyde de carbone, réduisant l'effet de l'enrichissement en fer. © Ralf Schiebel et Ian Salter
Estimer l'effet de l'enrichissement est une affaire complexe
En effet, ils ont montré que la fertilisation naturelle causée par le fer lessivé des îles Crozet, qui sont des îles basaltiques, augmentait d’un facteur compris entre 7 et 10 la production et la sédimentation de coquilles de carbonate de calcium, alors que dans le même temps la sédimentation du phytoplancton dans l’océan profond n’augmentait que d’un facteur 3.
Cette forte croissance des coquilles de carbonate de calcium de l'écosystème, qui est une source de dioxyde de carbone à l’interface océan–atmosphère à de grandes échelles de temps (100 à 1.000 ans), réduirait ainsi d’environ 30 % l’efficacité à long terme de l’enrichissement en fer par rapport à ce que l’on pensait jusqu’à présent.
Les chercheurs restent prudents et n’affirment pas que du fer délibérément ajouté, une stratégie envisagée pour atténuer le réchauffement climatique, aurait strictement le même impact. Mais ils estiment qu’ignorer la réponse de ces organismes pourrait entraîner une surestimation du stockage de dioxyde de carbone à long terme des océans après un tel ajout.
Les chercheurs ont également montré que la réduction de la capacité de stockage du dioxyde de carbone était due non seulement à une plus grande abondance de ces brouteurs planctoniques, mais aussi à des changements dans la composition de leurs différentes espèces. Dans les échantillons prélevés dans les zones naturellement enrichies en fer, ils ont en effet trouvé davantage d'espèces produisant de grandes coquilles en carbonate de calcium et donc plus de CO2 par individu. L’enrichissement en fer pourrait donc affecter la biodiversité et la structure des écosystèmes, du moins dans cette zone spécifique de l'océan Austral car l'écologie de ces organismes produisant des coquilles peut être très différente selon les espèces et la région océanique où ils se trouvent.
D’autres projets de recherche sont prévus qui viseront à étudier la sédimentation du phytoplancton et la production des organismes calcifiants dans d'autres régions océaniques naturellement enrichies en fer, l’océan Austral mais aussi l'océan Arctique où la fonte de la glace de mer peut également affecter l’équilibre délicat des écosystèmes marins.
