Récupération des carottes du fond marin avec le submersible Jago. Sous la couche noire visible près de la surface des sédiments, les sédiments sont exempts d'oxygène. Crédit :Jago-Team, Géomar Kiel
Les oscillations périodiques des concentrations d'oxygène dans les eaux de fond peuvent altérer les communautés benthiques et le stockage du carbone pendant des décennies, révèle une nouvelle étude publiée dans Avancées scientifiques . Ceci est particulièrement pertinent car les conditions de faible teneur en oxygène sont en augmentation dans les océans du monde.
Le fond marin joue un rôle clé dans les cycles élémentaires mondiaux. Ses habitants consomment et recyclent les matières organiques qui coulent au fond. D'habitude, seule une petite partie de ce matériau est enfouie dans le fond marin. La part du lion est reminéralisée par la vie des fonds marins, c'est-à-dire décomposée et réinjectée dans l'écosystème pour la production de nouvelle biomasse. Ainsi, le sort de ce matériau au fond de la mer a un impact crucial sur le cycle mondial du carbone et des nutriments et, en conséquence, productivité marine et notre climat.
Pénurie temporaire, stockage à long terme
Les animaux ont besoin d'oxygène pour respirer. D'où, la diminution de l'approvisionnement en oxygène des eaux de fond a un impact négatif sur la composition de la communauté et l'activité des sédiments marins. Dans quelle mesure il détermine également la reminéralisation et donc les taux d'enfouissement du carbone est resté controversé. Gerdhard Jessen de l'Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, Allemagne, et une équipe internationale de chercheurs révèlent dans Science Advances que la baisse des concentrations d'oxygène dans les eaux de fond influence considérablement le stockage du carbone dans le fond marin pendant des décennies. Cet effet se produit plus tôt que prévu et sur de plus grandes zones du fond marin. Quand l'oxygène manque, sensiblement moins de matière organique est reminéralisée et sensiblement plus est enfouie. Et ce qui est enterré le reste longtemps. "La quantité de matière organique se retrouvant dans le fond marin augmente de moitié lorsque le fond marin manque périodiquement d'oxygène", dit Jessen. "Même des morceaux savoureux et facilement disponibles, tels que les algues fraîchement déposées, ne sont pas consommés."
Influence de l'oxygène des eaux de fond sur l'écosystème de la rupture du plateau continental nord-ouest de la Crimée. Des conditions oxiques stables (à droite) favorisent de nombreux animaux, qui aère le fond marin. Les taux de respiration de la faune et des microorganismes aérobies sont élevés (zone jaune/orange). Au début de l'hypoxie (milieu), les taux de respiration chutent et l'absence de bioturbation favorise les communautés et les processus microbiens anaérobies. Dans des conditions anoxiques (à gauche), seuls les micro-organismes restent. Crédit :G. Jessen, dans :Avancées scientifiques 2017
La mer Noire comme laboratoire naturel
Il est difficile de simuler des processus aussi longs et complexes en laboratoire. Par conséquent, Jessen et ses collègues ont emmené le navire de recherche Maria S. Merian jusqu'à la mer Noire, la plus grande masse d'eau naturellement anoxique au monde, dans le cadre du projet EU FP7 HYPOX. Là, une stratification stable entraîne un gradient naturel des concentrations d'oxygène dans les eaux de fond sur le plateau externe, allant d'eaux peu profondes bien oxygénées dans des conditions d'oxygène variables à des eaux plus profondes anoxiques en dessous d'environ 160 mètres de profondeur d'eau. Cela permet d'obtenir des conditions expérimentales proches de la perfection. « Nous avons utilisé le fond marin de la mer Noire comme laboratoire naturel. Cela nous a permis d'enquêter sur ce qui pourrait arriver à de nombreuses parties des océans du monde, " dit Jessen.
« Les zones à faible teneur en oxygène dans les océans sont en augmentation, principalement en raison des apports anthropiques de nutriments et du changement climatique", explique Antje Boetius, auteur principal de l'étude et chef de groupe du HGF-MPG Research Group for Deep Sea Ecology and Technology. "Ainsi, il est particulièrement important de comprendre et de mesurer ce que le stress oxygéné dans les océans signifie pour leurs habitants ainsi que les cycles biogéochimiques mondiaux."
Changer la vie des fonds marins
Comment se fait-il que les effets soient si drastiques si le fond marin s'essouffle périodiquement ? « La carence en oxygène modifie la communauté faunique du fond marin, " Boetius élabore. En particulier les grands animaux, comme les vers et les moules, ne peut survivre sans elle. Ces animaux fouillent dans les sédiments à la recherche de nourriture et d'abris, mélangeant l'oxygène et les nutriments pour les petits habitants du fond marin dans le processus. « Les grands organismes disparaissent lorsque l'oxygène se fait rare. Les bactéries des sédiments sont alors seules responsables de la reminéralisation de la matière organique arrivant au fond de la mer, mais ils se déplacent lentement et mettent très longtemps à décomposer des matériaux complexes sans l'aide d'animaux. dans des conditions hypoxiques, plus de matière organique est enfouie et donc retirée du système. Micro-organismes anaérobies, gagner leur énergie sans oxygène par exemple par fermentation ou réduction des sulfates, prendre la barre. Ceux-ci produisent également des sulfures toxiques, ralentir davantage la décomposition des matériaux.
"La mer Noire peut nous enseigner de nombreuses leçons", dit Boétius, "car il révèle clairement les effets des conditions fluctuantes et faibles en oxygène sur l'écosystème océanique, provoquant d'énormes changements dans les services de l'écosystème pour nous, les humains. Des investigations comme celle en cours sont donc indispensables face au changement global, pour détecter les signaux d'avertissement de l'océan à temps."
