DS0101 -

La pompe biologique de carbone: 2 silicifiés essentiels – BioPSis

Résumé de soumission

L'océan est un important régulateur du climat, qui absorbe près d'un tiers des émissions anthropiques de CO2, grâce à ses pompes physique et biologique de carbone (PBC). Sans la PBC, les concentrations atmosphériques actuelles de C seraient plus élevées de 50%. La force de la PBC dépend de l'intensité de la production primaire (PP), de la structure des communautés phytoplanctoniques, de la formation et fragmentation de particules de grandes tailles sédimentant rapidement, et de la reminéralisation par le broutage par le zooplancton ou par la boucle microbienne. Les diatomées qui dominent les systèmes eutrophes et HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll), jouent un rôle essentiel dans la PBC. Leurs frustules constitués de silice biogénique (bSiO2) les rend plus denses que le milieu environnant. Ils ballastent ainsi les agrégats formés par les diatomées et les pelotes fécales dans lesquelles ils sont incorporés. Ainsi, dans un écosystème dominé par les diatomées, l’efficacité d’export de C à 100 m est très élevée. Par contre l’efficacité de transfert vers la couche mésopélagique (localisée à 1000 m) est beaucoup plus variable et fonction des paramètres régionaux (hydrodynamisme, apports en sels nutritifs, espèces de diatomées dominantes) et généralement faible en milieux polaires. Les cyanobactéries comme les diatomées, peuvent accumuler du silicium et former des colonies ou même des agrégats sédimentant rapidement. Elles sont aussi des proies significatives des organismes zooplanctoniques. Cependant, leur rôle dans la PBC a longtemps été sous-estimé alors que dans les systèmes oligotrophes où elles dominent, l'export de C est faible mais partiellement compensé par un transfert vers la zone bathypélagique particulièrement élevé. Les processus à l’origine des différences observées entre ces écosystèmes sont encore peu connus. Cette méconnaissance remet en question nos prédictions relatives au fonctionnement futur de la PBC. A ce sujet, les modèles prédisent une accentuation de la stratification océanique en lien avec le réchauffement global des eaux de surface. L’amplification des limitations en nutriments qui en résultera devrait entrainer un changement de la structure des communautés phytoplanctoniques en faveur des cyanobactéries. Le projet BioPSis a pour objectif d’étudier la variabilité face aux limitations, des processus principaux conditionnant l’export et le transfert de C dans deux écosystèmes contrastés : l’Océan Arctique caractérisé par des blooms récurrents de diatomées et la Mer des Sargasses, dominée par les cyanobactéries. Le projet s’inscrit dans le contexte du changement global dès lors qu’il cherche à ré-évaluer le rôle de 2 acteurs fondamentaux de la PBC dans des conditions limitantes en nutriments. Afin d’atteindre cet objectif, BioPSis rassemble une équipe de jeunes chercheurs proposant des approches complémentaires d’études de processus, d’observations et de modélisations. Ceci permettra 1) d’étudier comment les limitations en nutriments modifient la structure de la BSiO2 des diatomées et la manière dont elle est accumulée dans les cyanobactéries ; 2) de comparer la capacité des diatomées et des cyanobactéries à former des agrégats et leurs vitesses de sédimentation en fonction de plusieurs limitations et 3) d’évaluer l’impact de la structure de la bSiO2 et/ou de son accumulation sur le broutage zooplanctonique et la production de pelotes fécales. BioPsis permettra de comprendre si les limitations nutritives peuvent expliquer la tendance des écosystèmes arctiques à séquestrer moins de C que les zones d'upwelling ou côtières, et si l'accumulation de Si contribue à l'efficacité de transfert élevée des écosystèmes dominés par les cyanobactéries. Les résultats de BioPSis permettront d'améliorer nos prédictions relatives au fonctionnement futur de la PBC, en précisant les processus impliqués et en fournissant des données pertinentes et cruciales aux modélisateurs.

Coordination du projet

Brivaëla MORICEAU (Université de Bretagne occidentale - Laboratoire des sciences de l'Environnement MARin (LEMAR))

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UBO-LEMAR Université de Bretagne occidentale - Laboratoire des sciences de l'Environnement MARin (LEMAR)

Aide de l'ANR 302 616 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2017 - 36 Mois

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