De minuscules processus d'entraînement du plancton dans l'océan qui captent deux fois plus de carbone que les scientifiques ne le pensaient

De minuscules processus d'entraînement du plancton dans l'océan qui captent deux fois plus de carbone que les scientifiques ne le pensaient Le stockage du carbone océanique est entraîné par les proliférations de phytoplancton, comme les tourbillons turquoise visibles ici en mer du Nord et dans les eaux au large du Danemark. NASA

Le mémoire de recherche est un bref aperçu de travaux universitaires intéressants.

La grande idée

L'océan joue un rôle majeur dans le cycle mondial du carbone. La force motrice vient du minuscule plancton qui produit du carbone organique par la photosynthèse, comme les plantes terrestres.

Lorsque le plancton meurt ou est consommé, un ensemble de processus connus sous le nom de pompe biologique au carbone transporte des particules de carbone qui coulent de la surface vers l'océan profond dans un processus appelé chutes de neige marines. Le naturaliste et écrivain Rachel Carson l'a appelé le «chutes de neige les plus spectaculaires sur Terre. »

Une partie de ce carbone est consommée par la vie marine et une partie est décomposée chimiquement. Une grande partie est transportée dans les eaux profondes, où elle peut rester pendant des centaines à des milliers d'années. Si les océans profonds ne stockaient pas autant de carbone, la Terre serait encore plus chaude qu'elle ne l'est aujourd'hui.

Dans une étude récente, j'ai travaillé avec des collègues des États-Unis, de l'Australie et du Canada pour comprendre l'efficacité de la pompe biologique à capter le carbone dans le cadre de cette chute de neige marine. Les efforts antérieurs pour répondre à cette question ont souvent mesuré les chutes de neige marines à une profondeur de référence définie, comme 450 pieds (150 mètres). En revanche, nous avons fait plus attention à la profondeur de quelque chose appelé zone euphotique. Il s'agit de la couche océanique proche de la surface, où suffisamment de lumière pénètre pour que la photosynthèse se produise.

Nous avons expliqué plus précisément la profondeur de la zone euphotique en utilisant des capteurs de chlorophylle, qui indiquent la présence de plancton. Cette approche a révélé que la zone ensoleillée s'étend plus bas dans certaines régions de l'océan que dans d'autres. En tenant compte de ces nouvelles informations, nous estimons que la pompe biologique transporte deux fois plus de carbone piégeant la chaleur de l'océan de surface qu'on ne le pensait auparavant.

Une étude récente montre que les scientifiques ont considérablement sous-estimé l'efficacité avec laquelle la pompe biologique de l'océan déplace le carbone de la surface vers les eaux profondes.

Pourquoi il importe

Le phénomène de la pompe biologique se produit sur tout l'océan. Cela signifie que même de petits changements dans son efficacité pourraient modifier considérablement les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique et, par conséquent, le climat mondial.

De plus, la pénétration de la lumière varie selon les régions et les saisons dans les océans. Il est essentiel de comprendre ces différences afin que les océanologues puissent intégrer les processus biologiques dans de meilleurs modèles climatiques mondiaux.

Nous avons également considéré un autre phénomène océanique qui implique la plus grande migration animale sur Terre. C'est appelé migration verticale diel, et se produit dans le monde entier. Toutes les 24 heures, une vague massive de plancton et de poissons montent de la zone crépusculaire pour se nourrir la nuit à la surface, puis redescendent dans des eaux plus sombres pendant la journée.

Les scientifiques pensent que ce processus déplace beaucoup de carbone de la surface vers les eaux plus profondes. Notre étude suggère que la quantité de carbone transportée par ces migrations quotidiennes doit également être mesurée à la même frontière où la lumière disparaît, afin que les scientifiques puissent comparer directement les chutes de neige marines à la migration active.

De minuscules processus d'entraînement du plancton dans l'océan qui captent deux fois plus de carbone que les scientifiques ne le pensaient Le phytoplancton dans l'océan consomme du dioxyde de carbone lors de la photosynthèse. Lorsqu'ils sont mangés ou se décomposent, une partie du carbone qu'ils contiennent tombe dans les profondeurs de l'océan via un processus appelé pompe biologique. US JGOFS

Comment on l'a fait

Pour cette étude, nous avons passé en revue les recherches antérieures sur la pompe biologique. Pour comparer les résultats, nous avons d'abord déterminé la profondeur de la région éclairée par le soleil. Nous avons trouvé cette limite à la profondeur où il est devenu trop sombre pour voir plus de pigments de chlorophylle, qui marquent la présence de couches de phytoplancton marin. Au fil des études, cette profondeur variait entre 100 et 550 pieds (30 à 170 mètres).

Ensuite, nous avons estimé la quantité de carbone organique qui s'est enfoncée dans les eaux plus profondes dans ces études, et mesuré la quantité restante dans les particules qui ont coulé encore 330 pieds (100 mètres) plus profondément dans la zone crépusculaire. Beaucoup de créatures vivre et se nourrir dans ces eaux profondes, y compris les poissons, les calmars, les vers et les méduses. Certains d'entre eux consomment des particules de carbone qui coulent, ce qui réduit la quantité de neige marine.

La comparaison de ces deux chiffres nous a donné une estimation de l'efficacité avec laquelle la pompe biologique transportait le carbone dans les eaux profondes. Les études que nous avons examinées ont produit un large éventail de valeurs. Dans l'ensemble, nous avons calculé que la pompe biologique captait deux fois plus de carbone que les études précédentes qui ne tenaient pas compte de la large gamme de profondeurs de pénétration de la lumière. Les modèles régionaux ont également changé: les zones à faible pénétration de la lumière représentaient un pourcentage plus élevé d'élimination du carbone que les zones à pénétration de la lumière plus profonde.

La zone de crépuscule océanique peut contenir plus de vie que toutes les pêcheries de la Terre réunies, et jusqu'à 1 million d'espèces non découvertes.

Ce qui n'est pas encore connu

Notre étude révèle que les scientifiques doivent utiliser une approche plus systématique pour définir les limites verticales de l'océan pour la production et la perte de carbone organique. Cette conclusion arrive à point nommé, car la communauté océanographique internationale appelle à des études plus nombreuses et de meilleure qualité de la pompe à carbone biologique et de la zone crépusculaire océanique.

La zone crépusculaire pourrait être profondément affectée si les nations développer de nouvelles pêcheries médianes, exploiter le fond marin pour les minéraux ou l'utiliser comme décharge de déchets. Les scientifiques forment un effort de collaboration appelé l'exploration conjointe du réseau océanique de la zone crépusculaire, ou JETZON, pour fixer les priorités de recherche, promouvoir les nouvelles technologies et mieux coordonner les études des zones crépusculaires.

Pour comparer ces études, les chercheurs ont besoin d'un ensemble commun de paramètres. Pour la pompe à carbone biologique, nous devons mieux comprendre l'ampleur de ce flux de carbone et son efficacité de transport dans des eaux plus profondes pour un stockage à long terme. Ces processus affecteront la façon dont la Terre réagit à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre et au réchauffement qu'ils provoquent.

A propos de l'auteur

Ken Buesseler, scientifique principal, Établissement océanographique de Woods Hole

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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