– DUNE

L'objectif principal de DUNE est d'estimer l'impact des apports atmosphériques sur un écosystème oligotrophe soumis à de forts apports atmosphériques. Les dépôts atmosphériques sont désormais reconnus comme source significative de macro et micro-nutriments pour l'océan de surface mais la quantification de leur rôle dans la pompe biologique du carbone reste mal définie. La difficulté d'une telle quantification tient notamment à la diversité des processus mis en jeu : (1) dans le cycle atmosphérique des particules (depuis les processus d'émission jusqu'au dépôt à la surface de l'océan, en passant par les transformations physico-chimiques subies durant leur transport), (2) dans la colonne d'eau (utilisation des éléments associés à ces particules par les bactéries et le phytoplancton et l'exportation du carbone résultant de la fertilisation induite par ces apports). Nous proposons d'étudier le rôle de l'apport atmosphérique sur le fonctionnement d'un écosystème oligotrophe particulièrement adapté pour ce type d'étude: la Méditerranée. La mer Méditerranée – étymologiquement, mer entourée de terres – est soumise à une diversité d'apports atmosphériques variables en fréquence et en intensité. Pendant la période de stratification, seuls les dépôts d'origine atmosphérique sont susceptibles de ré-enrichir les eaux de surface rendues très oligotrophes par l'appauvrissement en éléments nutritifs (après la floraison printanière). Pour quantifier l'impact des événements naturels (Sahara) et anthropiques (feux de forêt, activité humaine) sur la production et la séquestration de carbone biogénique - préoccupation centrale de la communauté scientifique internationale, voir par exemple l'initiative SOLAS - il est nécessaire de paramétrer les processus qui affectent le fonctionnement de cet écosystème. En particulier, il est important de prendre en compte le processus de fixation de l'azote atmosphérique, dont le fer dissous, élément trace qui trouve sa principale source dans les dépôts atmosphériques, est un des éléments limitants. Des fertilisations réalistes, simulant des phénomènes atmosphériques d'origines naturelle ou anthropique d'amplitude connue, seront réalisées sur une série de larges mésocosmes déployés dans la réserve marine de Scandola (Haute-Corse). Des paramètres biologiques et chimiques seront mesurés avant et après la fertilisation sur une durée d'au moins 1 mois, afin de quantifier l'impact de ces fertilisations sur les réponses bactérienne et phytoplanctonique. Ces mésocosmes seront déployés au cours de deux campagnes de terrain durant le projet. En ayant comme ambition d'implanter des mésocosmes de grande taille dont la nouvelle conception autorise une mesure fiable des éléments de très faibles concentrations (Fe, P), nous proposons un véritable challenge technologique. L'innovation de notre approche, par rapport à l'utilisation traditionnelle de microcosmes ou de cultures monospécifiques, réside dans le fait que ces systèmes ultra-propres permettront pour la première fois d'étudier dans le détail et dans la durée les processus stimulés par les apports atmosphériques, et ce, au sein d'un assemblage biogéochimique authentique (environnement physico-chimique naturel préservé). En outre, une quantification de la matière exportée et recueillie à l'aide de ces dispositifs permettra une approche intégrée des réponses de l'écosystème à un forçage externe choisi, information indispensable pour la fermeture des modèles de flux. Le projet se déroulera sur 3 ans. Une première phase est nécessaire à la collecte des « end-members » atmosphériques et leur traitement afin de simuler les modifications physico-chimiques pendant le transport, et de quantifier la fraction labile dans l'eau de mer en fonction du mélange des sources considérées. Ces étapes seront suivies par deux campagnes de fertilisation dont le but sera de paramétrer les processus mis en jeu et l'export induit, selon divers scénarii réalistes d'apport. Une phase de modélisation (atmosphère et écosystème) sera alors possible qui intégrera les apports atmosphériques et la paramétrisation des processus décrits expérimentalement. En dépit des efforts de la communauté internationale à travers des programmes dédiés (tels que EROS, CYCLOPS, ADIOS) la question de la réponse biologique aux apports atmosphériques à l'océan (et l'export induit), en particulier en Méditerranée n'est pas résolue et les approches in vitro ont donné des réponses fragmentaires et limitées. Il est temps d'attaquer cette question par le biais d'une approche originale qui nécessite une association effective entre la communauté des atmosphériciens et des océanographes : les partenaires et les collaborateurs de DUNE ont tous une expertise reconnue dans ces disciplines. Le succès de cette entreprise repose sur un projet basé sur des interconnections fortes entre les travaux atmosphériques et biogéochimiques. Cette pluridisciplinarité est réellement un atout du projet.