Une étude qui comprenait le tout premier échantillonnage hivernal de phytoplancton dans l'Atlantique Nord a révélé des cellules plus petites que ce à quoi les scientifiques s'attendaient, ce qui signifie qu'une arme clé dans la lutte contre l'excès de dioxyde de carbone dans l'atmosphère n'est peut-être pas aussi puissante qu'on le pensait.

Ainsi, les modèles de séquestration du carbone couramment utilisés pourraient être trop optimistes.

La recherche de l'Oregon State University sur les algues microscopiques, dans le cadre de l'étude de la NASA sur les aérosols et les écosystèmes marins de l'Atlantique Nord, a été publié cette semaine dans le Journal de la Société internationale d'écologie microbienne .

Les résultats sont significatifs car la prolifération printanière de phytoplancton dans l'Atlantique Nord "est probablement le plus grand mécanisme de séquestration biologique du carbone sur la planète chaque année, et la taille des cellules détermine la vitesse à laquelle le carbone descend, " a déclaré l'auteur correspondant de l'étude, Steve Giovannoni, chercheur en microbiologie au Collège des sciences de l'OSU.

Le chercheur postdoctoral de l'OSU, Luis Bolaños, est l'auteur principal.

Le phytoplancton est un organisme microscopique à la base de la chaîne alimentaire de l'océan et un élément clé d'une pompe à carbone biologique critique. La plupart flottent dans la partie supérieure de l'océan, où la lumière du soleil peut facilement les atteindre.

Les minuscules plantes ont un effet important sur les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère en l'aspirant pendant la photosynthèse. C'est un évier naturel et l'un des plus grands moyens pour que le CO 2 , le gaz à effet de serre le plus abondant, est nettoyé de l'atmosphère. Comprendre comment et pourquoi le phytoplancton fleurit chaque printemps est essentiel pour apprendre comment les systèmes vivants de la Terre pourraient réagir au changement climatique mondial.

Alors que l'océan attire le dioxyde de carbone atmosphérique, le phytoplancton utilise le CO 2 et la lumière du soleil pour la photosynthèse :ils les transforment en sucres que les cellules peuvent utiliser pour produire de l'énergie, produire de l'oxygène dans le processus.

Les cellules du phytoplancton absorbent ce CO 2 finir par couler au fond de l'océan alors qu'ils meurent. La santé écologique de la planète dépend des efflorescences planctoniques régulières telles que l'événement printanier dans l'Atlantique Nord au cours duquel un grand nombre de phytoplancton s'accumule sur des milliers de kilomètres carrés.

Le projet plus vaste auquel Bolaños et Giovannoni faisaient partie, l'Étude sur les aérosols et les écosystèmes marins de l'Atlantique Nord, était dirigé par Michael Behrenfeld du Collège des sciences agricoles de l'OSU. L'équipe a utilisé des mesures à partir de navires et d'avions et des données de capteurs satellitaires et océaniques pour aider à clarifier les cycles annuels du phytoplancton et leur relation avec les aérosols atmosphériques.

Les aérosols sont de minuscules particules en suspension dans l'atmosphère qui peuvent affecter le climat et le bilan radiatif de la Terre en renvoyant la lumière du soleil dans l'espace et, dans la basse atmosphère, en modifiant la taille des particules nuageuses, qui change la façon dont les nuages ​​réfléchissent et absorbent la lumière du soleil.

Bolanos, Giovannoni et leurs collaborateurs ont échantillonné le phytoplancton dans l'ouest de l'Atlantique Nord au début de l'hiver et au printemps pour essayer de comprendre comment la communauté phytoplanctonique a fait la transition entre ces saisons.

Dans des recherches antérieures, Behrenfeld a découvert que l'augmentation du nombre de phytoplancton, montré par les concentrations de chlorophylle et de carbone, commence au milieu de l'hiver lorsque les conditions de croissance sont au plus bas plutôt que de commencer par le début du temps printanier.

« La couche de surface de l'Atlantique Nord est profondément mélangée en hiver par les tempêtes et le mélange « convectif » dépendant de la température, " a expliqué Behrenfeld. " Cela provoque une dispersion plus fine du phytoplancton dans l'eau, ce qui rend difficile pour les petits animaux qui mangent du phytoplancton de suivre leurs proies. La réduction de l'alimentation permet au phytoplancton d'avoir une longueur d'avance dans la croissance en tant qu'acte d'ouverture à la floraison massive qui se produit une fois que les tempêtes hivernales s'estompent et que les conditions de croissance s'améliorent. A la fin du printemps, les brouteurs ont rattrapé le terrain perdu, manger le phytoplancton au fur et à mesure qu'il grandit et mettre fin à la floraison."

Environ la moitié des organismes de la floraison printanière que les chercheurs ont échantillonnés n'ont pas pu être génétiquement attribués aux échantillons d'hiver, dit Bolanos.

"Cela suggère qu'il existe des stratégies d'histoire de vie par lesquelles le phytoplancton qui est indétectable en hiver peut atteindre des nombres élevés au printemps, ou il y a un renouvellement rapide de la communauté en raison de la circulation des masses d'eau, " il a dit.

Bolaños a ajouté que les diatomées, dominant les blooms phytoplanctoniques dans l'Atlantique Nord, n'étaient souvent pas une grande partie des profils génétiques des échantillons, et quand ils étaient une grande partie, les cellules étaient petites, soit de la variété nano-phytoplancton, soit à l'extrémité la plus petite de l'échelle du micro-phytoplancton.

"Les modèles biogéochimiques sont souvent influencés par la perception que les efflorescences phytoplanctoniques de l'Atlantique Nord sont composées de grandes cellules, " at-il dit. " Cette perception a été perpétuée par des modèles qui supposent que les diatomées sont des cellules uniformément grandes. Mais ils ne le sont pas."

Les algorithmes qui prédisent l'exportation de carbone à partir de la chlorophylle captée par satellite ont tendance à attribuer des taux d'exportation élevés aux efflorescences phytoplanctoniques sur la croyance, sur la base d'observations de l'est de l'Atlantique Nord, que les grandes diatomées dominent à leur apogée.

Les conclusions de cette étude, Giovannoni a dit, suggèrent que l'extrapolation de ces observations à l'ouest de l'Atlantique Nord n'est peut-être pas une pratique valable.

"Nous ne savons pas si nos nouvelles observations de petit phytoplancton dans l'ouest de l'Atlantique Nord sont dues à des différences physiques entre l'ouest et l'est de l'Atlantique Nord, réchauffement des océans et augmentation du CO atmosphérique 2 concentration, ou les contraintes des méthodes de recherche antérieures, " dit-il. " Il y a aussi une chance que nos observations soient une anomalie, une coïncidence. Nous n'en sommes pas sûrs."

Les cellules de moins de 20 micromètres de diamètre constituaient la majeure partie de la biomasse phytoplanctonique dans les échantillons de l'étude. Les diatomées étaient des contributeurs importants, mais pas le principal composant de la biomasse.

"Nous avons trouvé que divers, les petits taxons de phytoplancton étaient étonnamment communs dans l'ouest de l'Atlantique Nord et que les influences régionales jouent un rôle important dans les transitions communautaires au cours de la progression saisonnière des efflorescences, " dit Giovannoni. " La composition profondément contrastée de la communauté hivernale, et la domination des petits taxons que l'on retrouve au printemps, sont des caractéristiques du système qui modifient notre perspective et sont des domaines de recherche future. Nos résultats pourraient avoir des implications majeures pour comprendre comment les efflorescences affectent la biogéochimie régionale du carbone - les efflorescences multispécifiques que nous décrivons peuvent avoir des rendements d'exportation de carbone inférieurs à ceux que les modèles permettent généralement. »