L'upwelling dans l'océan Pacifique équatorial oriental fournit des nutriments essentiels pour les plantes microscopiques de la région, mais le fer – un ingrédient clé qui facilite la consommation d'azote – est rare. Pour compenser, le phytoplancton s'unit pour recycler le métal rare et le retenir dans son habitat de la haute mer, scientifiques de l'Université de Californie, Irvine a découvert.

"Depuis des décennies, les océanographes ont compris l'essentiel, rôle fertilisant du fer dans le milieu océanique, " a déclaré Patrick Rafter de l'UCI, auteur principal d'une étude récente sur Communication Nature . « Les plantes aquatiques n'absorberont pas l'azote en l'absence du métal, qui est un facteur limitant dans leur reproduction et leur croissance. » Il présentera ses découvertes aujourd'hui lors de la réunion 2018 de l'American Geophysical Union Ocean Sciences.

Cette compréhension est importante, selon Rafter, un assistant scientifique de projet en science du système Terre, parce que ces organismes aident à réguler le climat mondial en tirant le dioxyde de carbone atmosphérique dans l'océan. Mais certaines conditions sont nécessaires pour que ce processus se produise.

"Il y a très peu de fer entrant dans l'écosystème dans cette partie du monde, ce qui est assez différent de ce que nous voyons dans l'Atlantique, avec d'énormes quantités de poussière métallique du désert du Sahara qui souffle dessus, " a déclaré la co-auteur Katherine Mackey, UCI Clare Boothe Luce Professeur assistant de science du système terrestre. "Et en même temps, tu as de l'upwelling, entraînée par la circulation océanique et les vents, qui ramène à la surface de l'eau très riche en azote."

La productivité observée du phytoplancton du Pacifique au milieu de ce déséquilibre en nutriments a longtemps intrigué les océanographes.

À la recherche d'indices géochimiques pour expliquer la consommation d'azote et la croissance des plantes dans les eaux pauvres en fer, Rafter a analysé des carottes de sédiments datant d'un million d'années, et il a collecté des échantillons d'eau à bord d'un navire de recherche à des centaines de miles à l'ouest des îles Galapagos.

Cela a permis à l'océanographe en début de carrière de comprendre la quantité d'azote absorbée par le phytoplancton, qui sont à la base de la chaîne alimentaire océanique. "Mais j'en suis arrivé au point où j'ai dit, 'Attendez une minute - le fer est vraiment la chose, '", a-t-il dit. "Peu importe comment j'ai fait les calculs, Je ne pouvais pas expliquer la consommation d'azote en fonction du fer fourni au système. »

Rafter a consulté Mackey, qui a fourni des données et des outils numériques pour résoudre le problème. Conclure des équations différentielles dans ce qu'ils appellent un « modèle en boîte », " les scientifiques ont conclu que le phytoplancton doit employer une stratégie pour retenir le fer dans la partie supérieure de l'océan.

« Quand nous disons que le fer est recyclé dans le système plus efficacement que les autres éléments, ça n'a pas l'air si gros, déclaration profonde, mais pour ceux d'entre nous qui ont étudié ces communautés, c'est en fait un aperçu très important du fonctionnement du système, comment la vie végétale marine fonctionne dans l'océan, " Dit Rafter. "Cette communauté microbienne a trouvé un moyen de se fertiliser avec du fer."

L'article met l'accent sur les processus biologiques et chimiques de l'azote, absorption de fer et de CO2, mais les chercheurs se sont également concentrés sur la physique fondamentale impliquée dans les modèles changeants de la circulation océanique et de l'upwelling au fil du temps, qui ont une incidence sur des questions environnementales plus larges.

« Que se passe-t-il dans une décennie, un siècle ou un million d'années ? » Chevron dit. "Notre modèle prouve que si vous modifiez la vitesse à laquelle les eaux remontent à la surface, vous pouvez permettre un recyclage plus ou moins important du fer et une autofécondation par le phytoplancton. Et puis vous obtenez plus de consommation d'azote et, finalement, davantage de cette croissance végétale qui peut affecter la répartition océan/atmosphère du dioxyde de carbone, ce qui a un impact sur le climat mondial."