Les scientifiques du site LTER côtier de Santa Barbara de la NSF mènent des expériences sur le varech géant. Crédit :NSF Santa Barbara Coastal LTER Site
L'un des organismes à la croissance la plus rapide sur Terre, le varech géant peut pousser de 2 pieds par jour et atteindre près de 150 pieds de longueur en une seule saison de croissance.
Les poussées de croissance de cette grande algue sont alimentées par un régime d'azote dissous. L'une des principales formes d'azote est le nitrate, et bien que le nitrate soit rare en été et en automne, le varech géant continue de croître toute l'année.
Des chercheurs affiliés au site de recherche écologique à long terme (LTER) de Santa Barbara Coastal (SBC) de la National Science Foundation (NSF) voulaient déterminer comment le varech géant maintenait sa croissance impressionnante au cours des saisons où le nitrate disparaissait presque.
Les détails de leurs découvertes apparaissent aujourd'hui dans un article de la revue Lettres de Limnologie et Océanographie .
Plus d'une forme d'azote
Le nitrate et une autre forme d'azote, ammonium, sont les seules sources que le varech était connu pour utiliser. « Nous avons examiné l'ammonium. Mais sa présence n'a pas été en mesure d'expliquer toute la croissance que nous observions en été, " a expliqué l'auteur principal Jason Smith de l'Université de Californie, Santa Barbara (UCSB).
Les scientifiques ont découvert que le varech utilise également une autre forme d'azote dissous, urée, trouvé en abondance dans les zones d'upwelling côtières telles que le canal de Santa Barbara.
Une forêt de varech géant au large de la côte sud de la Californie. Crédit :Ron McPeak
"L'urée est un engrais commun, " dit Smith, « donc il est présent dans le ruissellement. Et il y a aussi des sources naturelles. »
Lorsque les scientifiques ont mesuré l'urée dans l'océan, ils l'ont trouvé constamment présent toute l'année, et les concentrations avaient tendance à être plus élevées que celles de l'ammonium et du nitrate en été.
"Ce rapport explique comment le varech géant du sud de la Californie est capable de persister et de croître lorsque les concentrations de nitrate dans les eaux côtières sont extrêmement faibles, " a déclaré David Garrison, un directeur de programme dans le programme LTER de NSF, qui a financé l'étude.
Usine de varech géant solitaire entourée de poissons de Californie Sheephead (Semicossyphus pulcher). Crédit :Ron McPeak
Expériences sous-marines et en laboratoire
Les chercheurs ont mené des expériences sur le varech géant sur le terrain, et sur les lames de varech rapportées au laboratoire. Smith et ses collègues ont testé si l'algue était capable de tirer parti de l'urée comme nutriment, et comparé les taux de croissance lorsque l'ammonium et le nitrate étaient utilisés comme nutriments.
"Il s'est avéré que le varech n'a toujours montré aucune préférence, et utilisé de l'urée à des taux égaux à ceux de l'ammonium, " Smith a déclaré. "Nos résultats suggèrent qu'il y a suffisamment d'urée disponible pour soutenir la croissance du varech lorsque les niveaux d'ammonium et de nitrate sont faibles."
Cependant, le calcul d'un taux d'utilisation de ces différents composés n'apportait que la moitié de la réponse.
Une canopée dense de lames de varech géantes flotte à la surface de l'eau au large de la côte sud de la Californie. Crédit :Ron McPeak
"Nous avons effectué une série d'expériences contrôlées sur du tissu de varech pour prouver que la molécule d'urée elle-même pénètre dans le tissu, " Smith a déclaré. "Nous sommes les premiers à documenter pour toute algue que toute la molécule d'urée est consommée, ce qui élargit considérablement la physiologie connue du varech géant et les types de formes d'azote que la plante peut utiliser."
Urée :présente dans les océans côtiers du monde entier
Les scientifiques savent que l'urée a une présence persistante dans l'océan côtier, non seulement au large des côtes de la Californie, mais dans les océans côtiers du monde entier. La découverte aide à expliquer la croissance des algues dans de nombreux endroits.
La recherche permet également de répondre à une autre question :pourquoi la croissance du phytoplancton a diminué pendant la période El Niño 2013-2016, tandis que le varech géant prospérait. Moins d'azote disponible dans les eaux de surface plus chaudes a diminué la croissance du phytoplancton, alors que la croissance du varech géant était stable, grâce à l'urée comme source de nutriments. Le phytoplancton n'utilise pas d'urée.
Des sacs en polyéthylène avec des ports d'échantillonnage sont utilisés pour étudier l'utilisation d'urée par les plantes de varech géant. Crédit :NSF Santa Barbara Coastal LTER Site
Ajout du co-auteur Dan Reed, chercheur principal du site NSF SBC LTER et scientifique à l'UCSB, "Sachant que le varech géant utilise de l'urée, et que l'urée n'est pas liée à la disponibilité du nitrate dans l'océan, donne aux scientifiques un moyen de comprendre les raisons pour lesquelles la croissance du varech semble différer de celle du phytoplancton. »
Les scientifiques du site NSF SBC LTER aimeraient savoir comment se répartit l'utilisation de l'azote entre le varech et le phytoplancton, et si le réchauffement des océans aura le même effet sur le varech géant que sur le phytoplancton.
Tout l'azote, les chercheurs ont dit, n'est clairement pas le même.
