Les scientifiques ont découvert les conditions océaniques qui soutiennent une prolifération estivale massive d'algues qui s'étend sur 16 pour cent de l'océan mondial. Connue sous le nom de Grande Ceinture de Calcite, ce groupe dense d'un phytoplancton microscopique, coccolithophores, peut être vu sur les images satellites comme des tourbillons turquoise dans l'eau bleu foncé de l'océan Austral.

"Les satellites voient la lumière réfléchie par les coccolithophores, " dit Barney Balch, chercheur principal au Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Sous un microscope à haute puissance, vous pouvez voir que c'est parce qu'ils s'entourent de complexes, plaques blanches en carbonate de calcium. Ces plaques de craie agissent comme des millions de minuscules miroirs suspendus, réfléchissant la lumière du soleil hors de l'océan vers les satellites d'observation de la Terre de la NASA."

Balch faisait partie d'une équipe internationale de chercheurs du laboratoire Bigelow, Université de Southampton (Royaume-Uni), le Centre national d'océanographie de Southampton, et le Bermuda Institute of Ocean Science qui a étudié les conditions qui rendent la floraison possible et l'écologie des espèces de phytoplancton qui la composent. Ils ont récemment publié leurs résultats dans la revue Biogéosciences .

"Les liens entre la chimie des océans et les populations de coccolithophores et de diatomées ne sont pas simples, " a déclaré l'auteur principal Helen Smith, un chercheur de l'Université de Southampton. "Pour bien comprendre l'interaction entre ces deux groupes importants de phytoplancton et l'environnement océanique, nous devions maintenir une approche holistique de la collecte et de l'analyse des données."

L'équipe a découvert que la température de surface de la mer, niveaux de nutriments, et la concentration de dioxyde de carbone étaient les facteurs les plus importants pour déterminer où les espèces de coccolithophores et de diatomées, un autre type de phytoplancton microscopique, grandir. Comme prévu, le fer dissous était un facteur clé dans le contrôle des populations de plancton.

« Tout le phytoplancton a besoin de fer pour se développer, et il est généralement rare dans l'océan Austral, " a déclaré Ben Twining, chercheur principal et président par intérim du laboratoire Bigelow. "Les coccolithophores - mais pas nécessairement les diatomées - étaient plus abondants dans les endroits riches en fer."

En effet, les diatomées ont également besoin de silice pour construire leurs exosquelettes en verre. L'eau de la Grande Ceinture de Calcite n'a pas assez d'acide silicique pour supporter les grosses diatomées, qui se trouvent généralement dans les parties les plus productives des océans du monde. Cela crée une opportunité pour les espèces de phytoplancton minuscule de prospérer, y compris les coccolithophores et les espèces de diatomées extrêmement petites. Par conséquent, le petit phytoplancton domine la région.

"Aucun facteur environnemental unique n'était responsable de la variabilité du phytoplancton dans notre étude, qui met en évidence la complexité du succès des coccolithophores et des diatomées dans la grande ceinture de calcite estivale, " dit Smith.

Par ailleurs, les chercheurs ont trouvé des raisons de remettre en question le rôle dans l'élimination du carbone que l'océan Austral est censé jouer dans le cycle mondial du carbone, au moins dans la Grande Ceinture de Calcite. Quand les coccolithophores construisent leurs plaques de craie, ils retirent le carbone de l'eau, mais ce processus libère également du dioxyde de carbone dans la surface de l'océan et de l'atmosphère.

Dans tout l'océan Austral, les coquilles minérales denses des coccolithophores et des diatomées lesttent des particules de débris organiques. Ce processus d'aspiration du carbone dans les profondeurs de l'océan et loin de l'atmosphère s'appelle la pompe à carbone biologique. La caractéristique coccolithophore qui forme la grande ceinture de calcite est si grande, cependant, qu'il peut modifier la chimie de l'eau en été.

"Quand nous traversons la Grande Ceinture de Calcite, nous voyons qu'il y a des points chauds de dioxyde de carbone élevé, dans un endroit qui reste généralement un puits de carbone majeur, " a déclaré le professeur Nicholas Bates, co-auteur du Bermuda Institute of Ocean Science.

Cette découverte améliore l'intégrité des modèles mondiaux du cycle du carbone, qui peut aider les scientifiques du monde entier à prédire le devenir du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Balch et son équipe continueront d'étudier les impacts des coccolithophores sur l'océan mondial, entreprendre des croisières soutenues par la National Science Foundation en 2019 et 2020 dans l'océan Indien. Les eaux de surface froides de la région de la Grande Ceinture de Calcite s'enfoncent profondément sous les eaux plus chaudes, eau moins dense au nord. Quarante ans plus tard, que l'eau refait surface près de l'équateur, contenant des nutriments qui alimentent environ 75 pour cent de la croissance des plantes microscopiques dans les régions tropicales et subtropicales.

"Nous pensons que le phytoplancton de la Grande Ceinture de Calcite conditionne fondamentalement cette eau avant qu'elle ne coule, façonner ce qui poussera près de l'équateur lorsque l'eau fera surface des décennies plus tard, ", a déclaré Balch.