Alors que le monde se réchauffe, des changements radicaux dans les nutriments marins semblent être une conséquence attendue de l’augmentation des températures des océans. Cependant, la réalité est plus compliquée. De nouvelles recherches suggèrent que les processus sous la surface de l’océan peuvent contrôler ce qui se passe au-dessus.
Le plancton fait partie des organismes les plus nombreux et les plus importants de l’océan. L’équilibre des éléments chimiques à l’intérieur varie et est essentiel pour façonner de nombreux processus marins, y compris le réseau trophique et le cycle mondial du carbone. On a traditionnellement pensé que la température contrôlait le rapport de ces éléments. Cependant, une nouvelle étude suggère que cet équilibre dépend en grande partie de l’activité dans l’océan souterrain, à des profondeurs de plus de 300 pieds. Les travaux, dirigés par des scientifiques du Laboratoire Bigelow pour les sciences océaniques, ont été récemment publiés dans Communications Terre et Environnement.
L’équipe a examiné des échantillons provenant de huit endroits dans les océans du monde entier. Ils ont découvert que le rapport entre l’azote et le phosphore provenant de l’océan souterrain contrôle l’équilibre de ces nutriments dans les micro-organismes marins qui constituent le fondement de la santé des océans. Cette découverte pourrait permettre aux scientifiques d’explorer plus précisément les processus océaniques complexes.
« C’est la première fois que nous examinons un large éventail de régions océaniques et mesurons directement l’équilibre des nutriments dans les micro-organismes océaniques, ce qui est vraiment excitant », a déclaré Mike Lomas, auteur principal de l’article. « Nous pouvons désormais appliquer des paramètres plus réalistes basés sur ce qui détermine réellement la dynamique marine aux modèles informatiques utilisés pour prévoir les changements océaniques »
Pendant des décennies, les chercheurs ont utilisé un ratio fixe pour estimer le bilan de carbone, d’azote et de phosphore dans les environnements marins. Des scientifiques et des groupes comme le Groupe d’experts international sur l’évolution du climat utilisent ce ratio dans des simulations informatiques pour faire des prédictions sur l’avenir de la planète.
Cependant, cela ne représente pas nécessairement la grande diversité des équilibres chimiques dans l’océan ou le rôle important que les organismes jouent dans le cycle des nutriments.
« Le problème est que les ratios fixes sont des estimations sûres qui ne représentent pas réellement le fonctionnement de la biologie », a déclaré Lomas. « Les approches plus réalistes, mais risquées et compliquées, ne sont pas encore largement utilisées. »
Pour développer une compréhension plus précise de ces ratios, Lomas les a mesurés directement dans le phytoplancton, certains des organismes marins les plus critiques au monde. Les éléments contenus dans les cellules de ces organismes reflètent les nutriments disponibles dans leur habitat et mettent en lumière le rôle de la biodiversité dans le cycle des nutriments.
Ce n’est pas la première fois que le phytoplancton est examiné pour comprendre les niveaux de nutriments dans l’océan, mais c’est le plus avancé et le plus complet. L’équipe a examiné le phytoplancton dans le monde pour créer un instantané de trois éléments nutritifs essentiels dans de vastes conditions environnementales. Traditionnellement, les chercheurs ont utilisé des filtres physiques pour trier le plancton de l’eau de mer avant de les examiner. Cependant, cette approche peut également capturer des bactéries et de minuscules particules, entraînant des erreurs.
Cette étude a utilisé une technique appelée cytométrie en flux, qui permet aux chercheurs d’examiner et de trier des centaines à des milliers de cellules par seconde. Cela a permis aux chercheurs d’isoler et d’examiner uniquement les cellules qui les intéressaient. Cela leur a non seulement permis de mieux comprendre les divers rapports d’éléments dans l’océan, mais aussi les processus qui les contrôlent.
L’équipe a découvert que, contrairement à l’hypothèse la plus courante, le rapport de carbone, d’azote et de phosphore dans les cellules dépendait principalement du rapport d’azote et de phosphore fourni par l’océan souterrain aux eaux ensoleillées où le phytoplancton est actif. Cela était vrai dans tous les endroits, indépendamment du type de phytoplancton ou de leurs conditions environnementales.
Lomas espère que cette meilleure compréhension des nutriments pourra être utilisée pour mieux comprendre comment les océans réagiront au changement climatique.
« Nous ne pouvons pas examiner les nutriments dans chaque cellule de chaque océan, mais nous devons nous assurer que tous les facteurs de contrôle sont inclus dans les modèles informatiques », a déclaré Lomas. « En mélangeant ces résultats avec d’autres disciplines avancées, nous allons vraiment faire progresser notre compréhension de la dynamique des océans et notre capacité à prévoir les conditions futures. »
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