Sequestration océanique du CO2 et fixation d’azote atmosphérique dans l'océan oligotrophe (campagne océanographique OUTPACE). – OUTPACE

Le fonctionnement et la productivité des systèmes oligotrophes, ainsi que le rapport entre production et minéralisation dans ces régions, sont encore sujets à débat. Initialement considérés comme des déserts biologiques, il a été récemment démontré que ces systèmes peuvent largement contribuer à l’exportation de carbone organique. Une compréhension approfondie de ces écosystèmes très vastes est nécessaire si l’on veut pouvoir les caractériser et prédire d’éventuelles modifications liées aux changements environnementaux. Ce projet a pour objectif de donner une description zonale de la biogéochimie et de la diversité biologique dans la Pacifique tropical SW le long d’un gradient de disponibilité nutritive, et de produire une étude détaillée de la production biologique et de son devenir dans 3 sites contrastés, avec une attention particulière pour la production supportée par la fixation d’azote. Nous voulons déterminer si les processus de production de matière organique, de re-minéralisation et d’exportation sont différents dans ces sites; et si ils le sont, déterminer comment ces différences sont reliées avec la diversité/fonction des organismes fixateurs d’azote. La comparaison entre différents sites le long d’un gradient longitudinal de disponibilité nutritive devrait nous procurer un nouvel aperçu pour identifier et comprendre les interactions fondamentales entre biogéochimie marine et écosystèmes. Nous allons nous focaliser sur plusieurs questions d’intérêt actuel concernant le couplage/découplage des processus d’apports et de pertes de carbone et d’éléments nutritifs dans la couche éclairée. Ces processus contrôlent la structure et la fonction des communautés planctoniques, et finalement, la capacité de l’océan à piéger du carbone par voie biologique. Nous allons étudier le fonctionnement de chaque écosystème dans des conditions physiques décrites par des nouvelles approches combinant la localisation satellitale à l’utilisation de flotteurs dédiés pour un suivi lagrangien des masses d’eau, et finalement, à partir d’approches expérimentales et de modélisations, examiner le rôle des diazotrophes dans chaque écosystèmes.
Les objectifs scientifiques seront atteints grâce à la réalisation de 6 tâches complémentaires et à une collaboration internationale entre des physiciens, des biologistes et des biogéochimistes ayant des expertises en physique, chimie, optique, biogéochimie, microbiologie, écologie moléculaire, génétique et modélisation océaniques. La stratégie générale du projet combinera des approches expérimentales et de modélisation. La partie expérimentale est basée sur la réalisation d’une campagne océanographique de 45 jours à bord du N/O L’Atalante dans le Pacifique SW en 2015. 18 stations SD dites de courte durée (8 h) et 3 stations LD dites de longue durée (7 jours) seront réalisées le long d’un transect. Les stations SD permettront une caractérisation zonale de la biogéochimie et de la diversité biologique du nord de la Nouvelle Calédonie au bord ouest de la gyre du Pacifique sud (Tache 1). Le suivi en station LD permettra une étude de processus dans des conditions oligotrophes et de fixation d’azote contrastées en suivant une approche lagrangienne pour une caractérisation 3D de la couche de surface (Tache 2). Durant les stations LD, une acquisition à haute fréquence de variables physiques, optiques, biogéochimiques et biologiques sera réalisée. Nous allons quantifier la production primaire/secondaire ainsi que son devenir (tache 3), et la reminéralisation et l’export de matière organique (tache 4) en mesurant les stocks/flux d’éléments biogènes (C,N,P,Si) ainsi que les organismes responsables de ces flux. Une approche multi-échelle de modélisation est proposée (tache 5) dont l’objectif est de compléter les observations avec des données analysées afin de mieux comprendre les interactions entre les cycles biogéochimiques des éléments biogénes et la dynamique du réseau trophique dans les régions marines oligotrophes.