Les diatomées – des organismes unicellulaires – sont connues depuis longtemps de la science, mais leur appétit écrasant pour le nitrate est une nouvelle découverte faite dans une enquête mondiale.
Le nitrate est un nutriment largement utilisé comme engrais dans l’agriculture, et aujourd’hui, les concentrations de nitrate dans les systèmes aquatiques de la Terre sont beaucoup plus élevées qu’à l’époque préindustrielle.
– Il y a trop de nitrate dans les rivières, les fjords et les écosystèmes côtiers aujourd’hui. Que lui arrive-t-il ? Va-t-il encore s’accumuler ? Ou sera-t-il consommé — et par qui ? Notre nouvelle étude aide à répondre à ces questions, a déclaré Peter Stief, professeur agrégé au Département de biologie de l’Université du Danemark du Sud.
Il a dirigé l’équipe de recherche derrière la nouvelle étude, qui a été publiée dans Communications Terre & Environnement. Des chercheurs du Danemark, d’Allemagne, d’Espagne, des États-Unis, de Suède, de Jordanie et d’Oman ont contribué.
– Nos recherches révèlent que les diatomées dans tous les types d’écosystèmes aquatiques ont un appétit jusqu’alors inconnu pour les nitrates. En fait, ils sont extrêmement efficaces pour le stocker dans leurs cellules, a-t-il expliqué.
L’équipe a étudié des diatomées prélevées dans différents habitats aquatiques dans différentes parties du monde. Stief n’a pas été surpris de les trouver dans des échantillons de sédiments et de colonnes d’eau, mais il a été très surpris de trouver autant d’entre eux se rassemblant, côte à côte, sur des pierres dans les rivières et les étangs, où ils forment des couches visqueuses, verdâtres/brunâtres appelées biofilms. .
Une cellule remplie d’azote
En fait, il a été tellement surpris qu’il a jeté le premier de ces échantillons, croyant qu’il y avait eu une erreur.
– Au bout d’un moment, j’ai décidé de regarder ces échantillons au microscope, puis j’ai vu les nombreuses cellules de diatomées différentes. Nous savons donc maintenant qu’un très grand nombre de diatomées stockant des nitrates vivent également à la surface des pierres dans les milieux aquatiques.
La recherche a également révélé que les diatomées vivant à la surface des pierres sont extrêmement efficaces pour absorber et stocker le nitrate à l’intérieur de leurs cellules. Lorsque vous regardez un biofilm de diatomées sur une surface en pierre, 95 % du nitrate de ce biofilm se trouvera à l’intérieur des cellules de diatomées. A titre de comparaison, seulement 1% du nitrate dans un échantillon d’eau sera à l’intérieur des cellules de diatomées; le reste circule librement dans l’eau.
Ainsi, les biofilms de diatomées récemment découverts sur les surfaces en pierre sont très efficaces pour stocker le nitrate. Mais que se passe-t-il avec ?
– Les réservoirs de nitrate rendent les diatomées indépendantes de leur environnement et aussi plus compétitives vis-à-vis des microbes qui ne peuvent stocker le nitrate. Ils peuvent le garder pour les mauvais moments et ils finissent par faire principalement deux choses avec : soit ils l’utilisent comme nutriment pour grandir, soit – et c’est très cool et très inhabituel dans le monde des microalgues – ils l’utilisent pour remplacer l’oxygène. , a expliqué Peter Stief.
À ce jour, les diatomées sont le seul groupe de microalgues connu à utiliser le nitrate pour la respiration en l’absence d’oxygène, qui est une forme de métabolisme (anaérobie) relativement répandue dans le monde bactérien.
Pourquoi remplacer l’oxygène ?
Quand une diatomée doit-elle remplacer l’oxygène ? Dans les sédiments profonds et la nuit.
Pour se protéger contre les courants (de marée), les diatomées migrent vers des couches de sédiments plus profondes qui manquent généralement d’oxygène. La nuit, les diatomées photosynthétiques ne peuvent pas produire d’oxygène et leur habitat peut devenir anoxique.
Respirer sur le nitrate leur permet de vivre et de fonctionner dans les profondeurs et la nuit.
Que devient le nitrate ?
Les diatomées aident-elles à éliminer les nitrates de l’environnement ? Oui. Et non.
Comme beaucoup d’autres formes de vie microbiennes et d’algues, ils se nourrissent de nitrate comme nutriment. Mais il y a aussi un sous-produit lorsqu’ils utilisent du nitrate pour la respiration, et ce sous-produit est l’ammoniac.
L’ammoniac est un nutriment, similaire au nitrate, donc la version courte est que les diatomées mangent un nutriment et en produisent un autre.
Les cycles des grands éléments sur Terre
Le nitrate fait partie du cycle global de l’azote, l’un des grands cycles des éléments terrestres – les autres sont le cycle du carbone et le cycle du soufre.
– Avec la découverte de ces nouveaux habitats pour les diatomées respirant les nitrates, nous pouvons maintenant ajouter un chapitre à la compréhension du cycle de l’azote. L’étude du cycle de l’azote est importante pour éventuellement prédire l’effet de la pollution par les nitrates sur la vie aquatique en général et sur les diatomées en tant qu’acteurs clés de la régulation du climat en particulier.
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