Le milieu des océans de la Terre est rempli de vastes systèmes de courants rotatifs appelés gyres subtropicaux. Ces régions occupent 40 % de la surface de la Terre et ont longtemps été considérées comme des déserts biologiques remarquablement stables, avec peu de variation dans la composition chimique ou les nutriments nécessaires pour maintenir la vie.

Cependant, il existe une étrange anomalie dans l'écosystème du gyre subtropical du Pacifique Nord qui a intrigué les scientifiques pendant des années. Dans cette région qui occupe l'océan Pacifique entre la Chine et les États-Unis, la chimie change périodiquement. Il y a une fluctuation particulièrement notable des niveaux de phosphore et de fer, ce qui affecte la composition globale des éléments nutritifs et a finalement un impact sur la productivité biologique.

Dans une nouvelle étude publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , un groupe de chercheurs a découvert la raison de ces variations dans l'écosystème du gyre subtropical du Pacifique Nord. Le groupe comprend Matthew Church, un écologiste microbien à la station biologique de Flathead Lake de l'Université du Montana, ainsi que Ricardo Letelier de l'Oregon State University et David Karl de l'Université d'Hawaï, entre autres.

"Les variations du climat océanique semblent réguler l'approvisionnement en fer, modifier les types de plancton poussant dans ces eaux, qui contrôle en fin de compte les concentrations de nutriments océaniques, " a déclaré Church. " Mon laboratoire a travaillé sur des questions liées au rôle du plancton dans le contrôle de la disponibilité des nutriments océaniques pendant de nombreuses années, et cette étude place une grande partie de ce travail dans son contexte. À la suite d'un maintien, observations à long terme, nos travaux confirment à quel point la biologie du plancton est étroitement liée à l'apport de nutriments, spécifiquement le fer, délivré de l'atmosphère."

En utilisant trois décennies de données d'observation de la Station ALOHA, une zone de six milles dans l'océan Pacifique au nord d'Hawaï dédiée à la recherche océanographique, l'équipe a découvert que le changement périodique des niveaux de fer résulte de l'apport de fer provenant de la poussière asiatique, tenant compte des variations chimiques et fournissant des quantités variables de nutriments pour maintenir la vie.

La clé de la variance est l'oscillation décennale du Pacifique, une relation océan-atmosphère qui varie entre les phases faibles et fortes de la pression atmosphérique dans le nord-est de l'océan Pacifique.

Les années où la dépression s'affaiblit dans le nord-est du Pacifique, les vents d'Asie deviennent plus forts et se déplacent vers le sud. Cela apporte plus de poussière du continent asiatique, "fertiliser" l'océan qui entoure la Station ALOHA. Lorsque la pression se renforce, le contraire se produit.

L'apport de nutriments est un régulateur fondamental de la productivité des océans, et le phosphore et le fer sont des éléments clés de la vie. Typiquement, la colonne d'eau supérieure de l'océan est fertilisée par de l'eau riche en nutriments provenant des profondeurs. Il s'agit d'un processus difficile dans l'écosystème du Gyre subtropical du Pacifique Nord, car les eaux sont très stratifiées et il se produit peu de mélanges.

Lorsque de forts vents asiatiques apportent des quantités importantes de fer, les organismes sont autorisés à se développer et à utiliser le phosphore dans les couches supérieures de l'océan. Lorsque les vents asiatiques s'affaiblissent et que l'apport de fer est réduit, les organismes sont forcés de retourner à un système de distribution de nutriments se mélangeant en eau profonde. Cela crée des flux et reflux périodiques des niveaux de fer et de phosphore dans le gyre du Pacifique Nord.

Church a déclaré que les résultats de cette étude soulignent la nécessité cruciale d'inclure à la fois la variabilité de la circulation atmosphérique et océanique lors de la prévision de l'impact du changement climatique sur les écosystèmes océaniques.

« Cela réaffirme la nécessité de réfléchir à l'étroite relation entre la biologie du plancton et les changements climatiques et, en fin de compte, également les changements d'utilisation des terres, qui peut avoir un impact direct sur l'apport de poussière à la mer, " il a dit.

Alors que la température de la Terre continue de se réchauffer, les chercheurs s'attendent à voir des changements à long terme dans la configuration des vents dans le Pacifique Nord. L'évolution de l'utilisation des terres et de la pollution induite par l'activité humaine en Asie affectera également les sources et l'ampleur du fer et d'autres nutriments transportés par le vent à travers l'océan.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre comment ces changements auront à terme un impact sur les écosystèmes de cette région océanique, ainsi que d'autres dans le monde.