phytoplancton, microbes photosynthétiques unicellulaires, jouent un rôle fondamental dans le cycle mondial du carbone et alimentent les réseaux trophiques marins. Globalement, la productivité du phytoplancton est régulée par la disponibilité de nutriments essentiels tels que l'azote et le fer. Chercheurs du GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, ont maintenant pu montrer que la croissance du phytoplancton sur de vastes étendues de l'océan n'est pas limitée par un seul nutriment, mais par plusieurs nutriments simultanément. L'étude a été publiée aujourd'hui dans la plus grande revue scientifique La nature .

Les flux de nutriments vers la surface de l'océan sont en train de changer. De tels changements influenceront presque certainement la productivité du phytoplancton et auront un impact sur les réseaux trophiques marins et le cycle du carbone. Mais comment, exactement, la productivité du phytoplancton sera-t-elle affectée ? Afin de répondre à cette question, il est important de savoir quels nutriments limitent la croissance du phytoplancton dans l'océan. Les mesures des concentrations de nutriments dans l'océan ont montré un épuisement généralisé de plusieurs éléments simultanément. Cependant, à ce jour, aucune étude expérimentale n'a démontré de manière convaincante une soi-disant co-limitation de la croissance par plus d'un élément nutritif sur de grandes étendues de l'océan.

Une équipe de recherche internationale dirigée par le biogéochimiste marin Dr. Thomas Browning du GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, a maintenant montré que sur de vastes régions de l'Atlantique Sud, une combinaison de deux nutriments était nécessaire pour stimuler toute croissance de phytoplancton, alors que dans certains cas, trois nutriments distincts étaient nécessaires pour maximiser la croissance. L'équipe a publié ses résultats dans la revue scientifique La nature . « La co-limitation des éléments nutritifs a déjà été proposée à plusieurs reprises. Cependant, nous avons pu le prouver expérimentalement sur de grandes étendues océanographiques pour la première fois, " dit le Dr Browning.

L'étude est basée sur les résultats d'une expédition menée dans le cadre du programme international GEOTRACES sur le navire de recherche allemand METEOR au large du sud-ouest de l'Afrique en novembre-décembre 2015. Sur de nombreux sites le long des milliers de kilomètres de piste de croisière, Le Dr Browning a prélevé des échantillons d'eau pour des expériences dans lesquelles l'azote, fer à repasser, et du cobalt ont été ajoutés dans toutes les combinaisons possibles et incubés dans un environnement simulant l'océan.

« La configuration expérimentale semble assez simple. Cependant, la mise en œuvre technique de ce type d'expériences est en effet complexe car il faut s'assurer d'une absence totale de contamination des enceintes expérimentales par des oligo-éléments. C'est un défi car ces éléments se retrouvent presque partout sur les navires, même sur les nouvelles surfaces en plastique, " explique le Dr Browning. " Le phytoplancton est également très sensible à la lumière et à la température, c'est pourquoi des précautions particulières ont dû être prises lors de la collecte et de la conservation de ces échantillons ".

Des schémas spatiaux des nutriments limitant la croissance du phytoplancton ont également été trouvés. Alors que dans certains échantillons plus près du littoral, un seul élément nutritif a considérablement augmenté la croissance du plancton, au moins deux nutriments étaient nécessaires pour stimuler la croissance des échantillons prélevés en haute mer. "Une autre conclusion clé était que nous avons trouvé que ces régimes de limitation pouvaient être conciliés avec les concentrations de nutriments mesurées dans l'eau de mer ambiante, " dit le Dr Browning.

Ce dernier résultat est significatif car il suggère le potentiel de faire des prédictions à plus grande échelle sur la limitation des nutriments en utilisant de nouvelles données provenant de programmes tels que GEOTRACES, un grand effort international pour cartographier les concentrations de nutriments dans l'océan. Les résultats ont également des implications pour les modèles océaniques mondiaux. « De nombreux modèles biogéochimiques ne tiennent pas encore suffisamment compte de l'importance de la co-limitation des nutriments. Notre étude peut aider à améliorer la représentation de cela, " dit le Dr Browning. Il ajoute, "Bien sûr, ce n'est que la première étape. Des expériences similaires devraient être menées dans d'autres régions pour évaluer l'ampleur du phénomène. Finalement, la combinaison de ces informations avec des mesures mondiales des nutriments et des améliorations des modèles biogéochimiques océaniques nous permettra de faire des prédictions solides sur la limitation des nutriments et sa réponse au changement à l'échelle mondiale. "