L'azote est essentiel à toute vie sur Terre. Dans les océans mondiaux cependant, cet élément est rare, et la disponibilité de l'azote est donc critique pour la croissance de la vie marine. Certaines bactéries présentes dans les eaux marines peuvent convertir l'azote gazeux (N 2 ) à l'ammoniac (appelé N 2 fixation), et ainsi approvisionner le réseau trophique marin en azote.

Comment sur terre?

Cela a intrigué les scientifiques pendant des années si et comment les bactéries, qui vivent de la matière organique dissoute dans les eaux marines, peut effectuer N 2 fixation. Il a été supposé que les niveaux élevés d'oxygène combinés à la faible quantité de matière organique dissoute dans la colonne d'eau marine empêcheraient l'anaérobie et la consommation d'énergie de N 2 fixation.

Déjà dans les années 1980, il était suggéré que les agrégats, ce qu'on appelle les "particules de neige marine", pourraient éventuellement être des sites appropriés pour N 2 fixation, mais cela n'a jamais été prouvé. Jusqu'à maintenant.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'Université de Copenhague démontrent, à l'aide de modèles mathématiques, que la fixation microbienne de l'azote peut avoir lieu sur ces agrégats d'organismes vivants et morts dans le plancton marin. L'étude vient d'être publiée dans la revue Communication Nature .

Neige marine

« Notre travail a duré près de deux ans, mais ça en valait vraiment la peine, puisque les résultats sont tout à fait une percée. En étroite collaboration avec nos collaborateurs de recherche au Center for Ocean Life au DTU Aqua et aux USA, nous avons réussi à créer un modèle imitant les conditions sur les particules de neige marine. Avec ce modèle, nous montrons qu'une particule marine peut devenir densément colonisée par des bactéries. Cette croissance des bactéries provoque une respiration extensive conduisant à de faibles concentrations d'oxygène sur la particule, qui permet finalement le processus anaérobie de N 2 fixation", explique premier auteur et post-doctorant au Département de biologie, Université de Copenhague, Subhendu Chakraborty.

Avec leur modèle, les chercheurs ont également pu montrer la distribution en profondeur de N 2 fixation dans la colonne d'eau marine. Ils ont trouvé, qu'entre autres, alors 2 la fixation dépend de la taille, densité et vitesse de descente des particules de neige marine. De plus, ils ont démontré que leurs taux modélisés étaient comparables aux taux réels mesurés dans les eaux marines.

Échantillonneur d'eau de mer

"Cette comparaison nous a donné confiance dans le modèle", dit l'auteur correspondant Lasse Riemann, Professeur au Département de biologie. Il poursuit :« Nous sommes très fiers de notre étude, car il fournit la première explication de la façon dont N associé à la neige marine 2 la fixation peut avoir lieu. Par ailleurs, les résultats indiquent que ce processus est important pour le cycle mondial de l'azote marin et donc pour la croissance et la productivité du plancton".

Les chercheurs espèrent que leur étude inspirera de futurs travaux sur la vie microbienne sur les particules marines, en raison de son rôle apparemment essentiel dans le cycle de nombreux nutriments dans l'océan.