CE01 - Milieux et biodiversité : Terre fluide et solide

Calibration des isotopes stable du silicium des Radiolaires : Développement d’un nouveau paleo-indicateur du cycle du silicium marin – RadiCal

Calibration des isotopes stable du silicium des Radiolaires : Développement d’un nouveau paleo-indicateur du cycle du silicium marin

Parmi les organismes silicifiants, les diatomées (en surface) et les éponges (eaux profondes) ont déjà été utilisées pour des paléo-reconstruction de Si. Les radiolaires ont la particularité de dominer dans la couche intermédiaire de l’océan. Ils présentent un intérêt particulier pour étudier cette zone, actuellement inaccessible pour les paléocéanographes. Sa caractérisation est déterminante pour la détection des changements glaciaires-interglaciaires de la stratification de la colonne d'eau.

Développer l'utilité des radiolaires en tant que proxy de la DSi marine à mi-profondeur pour les environnements modernes et passés.

Le projet RadiCal propose d’utiliser les radiolaires comme nouveau paléo-proxy du cycle marin du silicium en calibrant la composition isotopique stable du silicium (d30Si) de ces organismes à leur environnement moderne. Cet objectif sera atteint par une approche multidisciplinaire originale liant la biologie, l’écologie, la taxonomie, la géochimie et la paléocéanographie dans (1) des observations in situ, (2) des expériences de cultures expérimentales in vitro en conditions contrôlées au laboratoire, (3) et des analyses de carottes de sédiments provenant des différents bassins océanographiques de l'océan Austral.

Le projet RadiCal combine des expériences contrôlées en laboratoire avec des observations in situ. Les échantillons radiolaires vivants sont prélevés en Méditerranée et dans l'océan Austral. Les échantillons sont collectés à l'aide de filets à plancton de différentes tailles de mailles (64, 200 et 500 µm), de Bottlenets et de bouteilles Niskin montés sur une rosette et fixés à un CTD, qui fournissent des mesures de la température, de la conductivité, de la salinité et des niveaux de lumière de la colonne d'eau échantillonnée. La biomasse collectée sur les filtres est analysée après la campagne et la culture pour déterminer la concentration de silice biogène (BSiO2), de carbone organique particulaire et d'azote (POC/PON) et de chlorophylle (Chla). Les nutriments (P, N, Si) sont également analysés sur l'eau de mer filtrée. Les échantillons de DSi et de BSiO2 collectés sont analysés pour le d30Si par MC-ICPMS en utilisant les installations de PSO. Les radiolaires ont été aussi prélevés à partir de plusieurs carottes de sediments provenant de l'océan Austral (secteur Atlantique, Pacifique et Indien). Pour le travail de culture expérimental (<1 semaine), la production de BSiO2 et la cinétique d'absorption de Michaelis-Menten ont été également évaluées en utilisant le radio-isotope 32Si en parallèle des expériences de fractionnement des isotopes stables du silicium.

À ce jour, les principaux résultats du projet RadiCal soulignent l'importance des Rhizarias dans le cycle biogéochimique marin du silicium.

Un certain nombre de nouveaux projets collaboratifs, au niveau national et international, ont été développés dans le cadre du projet RadiCal. Ces nouvelles collaborations scientifique soulignent l'intérêt d'étudier, en parallèle, l'écologie, la géochimie et la micropaléontologie des radiolaires siliceux.

1. The silica cycle in the modern ocean (OSM San Diego)
2. Rhizarians and diatoms: their relative impact in the silicon cycle in the Southern Ocean (Ross Sea) (OSM Sand Diego)

Radiolaires, éponges et diatomées sont les 3 organismes qui ont fortement modifié la concentration en silicium dissous (DSi) dans l’océan depuis 600 millions d’années. Ces organismes silicifiés entrent en jeu dans la productivité des océans et impactent aussi le cycle des autres éléments associés à la silice, et en particulier, celui du carbone. Ils jouent ainsi un rôle majeur dans la régulation du climat.

Les modifications des conditions environnementales sont enregistrées dans le squelette siliceux que ces micro-organismes laissent après leur mort et qui s’accumulent dans les sédiments. Ces enregistrements sont par conséquent intéressants pour l'étude du changement climatique. Particulièrement, ils complètent les données dans les régions où les archives d’autres organismes, comme celles à base de carbonate sont mal conservées (par exemple l'océan Austral).

La géochimie des organismes silicifiants est supposée refléter (avec un léger décalage) le d30SiDSi de la masse d'eau dans laquelle ils résident. En supposant que la différence (c'est-à-dire le fractionnement) entre le d30SiSquelette et le d30SiDSi est constante, les paléocéanographes peuvent utiliser cette information pour reconstruire les changements du cycle du Si dans le passé géologique.

Parmi les organismes silicifiants, les diatomées et les éponges qui se développent dans la couche de surface et sur le fond des océans, ont déjà été utilisées pour des paléo-reconstruction de Si. Les radiolaires ont la particularité de dominer dans la couche intermédiaire de l’océan. Ils présentent un intérêt particulier pour étudier cette zone, actuellement inaccessible pour les paléocéanographes. Sa caractérisation est déterminante pour la détection des changements glaciaires-interglaciaires de la stratification de la colonne d'eau, qui joue un rôle critique en période de changement climatique.

Le projet RadiCal propose d’utiliser les radiolaires comme nouveau paléo-proxy du cycle marin du silicium en calibrant la composition isotopique stable du silicium (d30Si) de ces organismes à leur environnement moderne. Cet objectif sera atteint par une approche multidisciplinaire originale liant la biologie, l’écologie, la taxonomie, la géochimie et la paléocéanographie dans (1) des observations in situ, (2) des expériences de cultures expérimentales in vitro en conditions contrôlées au laboratoire, (3) et des analyses de carottes de sédiments provenant des différents bassins océanographiques de l'océan Austral.

Le projet RadiCal développera également des collaborations entre scientifiques français et étrangers, renforcera le lien entre les laboratoires internationalement reconnus et regroupera une communauté de chercheurs ayant une expertise diversifiée sur les organismes siliceux (par exemple les radiolaires) tout en développant le potentiel de collaboration et de projets à plus grande échelle (ex. ERC). En outre, le projet RadiCal permettra la formation d'une nouvelle génération d'océanographes formés aux techniques innovantes et multidisciplinaires.

Coordinateur du projet

Madame Jill Sutton (LABORATOIRE DES SCIENCES DE L'ENVIRONNEMENT MARIN)

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

LEMAR LABORATOIRE DES SCIENCES DE L'ENVIRONNEMENT MARIN

Aide de l'ANR 234 468 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2019 - 36 Mois

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