Nouvelle voie de calcification médiée par les diatomées et son impact sur la pompe biologique

Une équipe de recherche a découvert que la photosynthèse de Skeletonema costatum (S. costatum), une espèce de diatomée commune, peut induire une précipitation substantielle d’aragonite à partir de l’eau de mer artificielle/naturelle à des niveaux de sursaturation nettement inférieurs requis pour la précipitation de CaCO3 inorganique.

Les chercheurs ont découvert qu’au cours du processus de croissance de S. costatum, il y a une diminution significative de l’alcalinité totale (AT) et [Ca2+] dans le milieu en vrac. Les particules blanches précipitées se sont révélées être des cristaux d’aragonite par diffraction des rayons X. Les images au microscope électronique à balayage ont révélé que les cellules de diatomées étaient enveloppées de cristaux sphériques d’un diamètre allant de 40 à 70 μm, formant des agrégats de S. costatum et d’aragonite.

Des recherches plus approfondies ont révélé que ce processus de calcification extracellulaire est principalement dû à l’effet combiné d’une concentration extracellulaire élevée de CO32 et de l’adsorption et de l’agrégation de Ca2+ pendant la photosynthèse. Cela permet à S. costatum d’induire une précipitation substantielle d’aragonite à des niveaux de sursaturation nettement inférieurs à ceux requis pour la précipitation de CaCO3 inorganique.

L’équipe a également observé un écart de TA par rapport au mélange conservateur lors des proliférations de S. costatum dans la mer de Chine orientale. Cela confirme en outre la possibilité d’une nouvelle voie de calcification médiée par les diatomées dans l’océan.

Cette découverte révolutionnaire a de profondes implications pour notre compréhension du cycle du carbone océanique. Les diatomées sont les plus importants producteurs primaires et transporteurs de carbone organique dans l’océan. La voie de calcification extracellulaire médiée par les diatomées récemment découverte pourrait établir une nouvelle connexion entre la pompe à carbone inorganique des particules et la pompe à carbone organique.

D’une part, la libération de CO2 lors du processus de calcification extracellulaire est considérée comme une « pompe contre-carbonate ». Cependant, dans le processus de calcification extracellulaire médié par les diatomées, en raison du maintien d’un pH élevé dans l’eau, le CO2 libéré peut être plus facilement absorbé par les algues, plutôt que d’être rejeté dans l’atmosphère.

D’autre part, la calcification, grâce à la formation d’agrégats de diatomées et d’aragonite, améliore l’efficacité du puits de carbone organique et augmente la capacité de transport de la pompe biologique à carbone.

Cette étude change non seulement notre compréhension du cycle du carbone dans les écosystèmes marins, mais ouvre également de nouvelles perspectives pour la recherche sur le cycle du carbone océanique.

Les résultats sont publiés dans la revue Bulletin scientifique. Cette étude a été dirigée par le professeur agrégé Yiwen Pan (Institute of Ocean College, Université du Zhejiang).