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Mieux comprendre le cycle saisonnier du phytoplancton dans l’océan Austral

by Frédéric Magné - published on , updated on

Des chercheurs du Laboratoire d’océanographie microbienne (LOMIC/OOB, CNRS / UPMC), du Laboratoire d’océanographie de Villefranche (LOV/OOV, CNRS / UPM) et du Centre d’études biologiques de Chizé (CEBC, CNRS) ont utilisé des éléphants de mer équipés d’instruments miniaturisés pour mesurer simultanément, dans l’océan Austral, les variations saisonnières de deux paramètres physiques (température et salinité) et de la chlorophylle. Ces mesures leur ont permis de comprendre le lien entre cycle saisonnier du phytoplancton et disponibilité en lumière. Ces résultats vont contribuer à mieux prédire la réponse biologique de l’océan Austral aux futurs changements climatiques dans ces régions.

La photosynthèse, processus qui permet au phytoplancton de croître en exploitant l’énergie solaire et en consommant du carbone minéral (CO2), est à la base du pompage biologique du CO2 atmosphérique par les océans. Ayant besoin de lumière, le phytoplancton se localise essentiellement dans la couche superficielle et éclairée des océans. Il peut cependant être amené à occuper toute la couche dite de mélange, une couche d’eaux superficielles ayant la même densité, dont la profondeur peut varier sous l’effet d’un apport de chaleur ou de sel, ou d’une modification de l’intensité des vents. La photosynthèse étant très liée à la quantité de lumière disponible, laquelle résulte de l’intensité du rayonnement solaire arrivant à la surface de l’océan et de la profondeur à laquelle se trouve le phytoplancton, un lien étroit existe entre profondeur de la couche de mélange et activité photosynthétique.

L’océan Austral est un des acteurs majeurs du contrôle du climat, mais les conditions météorologiques qui y règnent ainsi que son éloignement rendent son exploration difficile. Or, les paramètres environnementaux qui régissent la photosynthèse varient de manière importante au cours des saisons et leur observation requiert donc des mesures régulières que les rares campagnes océanographiques réalisées dans l’océan Austral ne permettent pas d’obtenir. L’évolution saisonnière de la photosynthèse reste donc mal connue dans ces régions.

Le projet IPSOS SEAL a été mis en œuvre afin d’équiper des éléphants de mer, basés à Kerguelen et qui passent la majeure partie de l’année en pleine mer dans l’océan Austral, de capteurs permettant de mesurer simultanément la profondeur, la température, la salinité et la chlorophylle. Durant 3 ans, 23 animaux ont ainsi collecté plus de 2000 profils verticaux de ces paramètres.
 

Éléphant de mer femelle "Mirounga leonina", Iles Kerguelen au sud de l’océan Indien.
© CNRS Photothèque/CEBC / Christophe Guinet

L’analyse de ces données(1) a permis à une équipe de chercheurs issus du LOMIC, du LOV et du CEBC de construire pour la première fois une climatologie simultanée de la profondeur de la couche de mélange et de la quantité de chlorophylle qu’elle contient et ainsi de faire deux découvertes importantes.
Il s’avère en effet que les conditions lumineuses qui règnent dans l’océan Austral restent favorables au développement du phytoplancton durant une longue période allant d’octobre à avril. Ce résultat est surprenant car il montre que les grandes profondeurs de la couche de mélange (supérieures à 100 m), générées par les vents violents régnant dans ces régions et vers lesquelles le phytoplancton peut être transporté par le mélange des eaux, ne sont pas un obstacle à la photosynthèse. En revanche, il s’avère également que la quantité maximale de chlorophylle pouvant s’accumuler dans la couche de mélange est contrôlée par le phytoplancton lui-même, ce qui peut s’expliquer par le phénomène d’auto-ombrage par lequel le phytoplancton, en absorbant la lumière, contrôle au final sa disponibilité.

Le lien fort existant entre la disponibilité en lumière et la quantité de phytoplancton ayant été quantifié par les chercheurs, ce travail devrait permettre d’aider à la prédiction de ce que pourrait être la réponse du phytoplancton au changement climatique en cours dans l’océan Austral.
 

Notes
 
(1) Les données recueillies sont stockées avec les données collectées dans le cadre du Service d’observation MEMO

 Référence

"Instrumented elephant seals reveal the seasonality in chlorophyll and light-mixing regime in the iron-fertilized Southern Ocean", Stéphane Blain, Sophie Renaut, Xiaogang Xing, Hervé Claustre and Christophe Guinet, Geophysical Research metters, Dec. 2013

Contacts chercheurs

Stéphane Blain
LOMIC/OOB
Tél. : 04 68 88 73 44
Mél. : stephane.blain@obs-banyuls.fr

Christophe Guinet
CEBC
Tél. : 05 49 09 78 39
Mél. :
christophe.guinet@cebc.cnrs.fr