Le fer est un micronutriment indispensable à la vie, qui permet des processus tels que la respiration, la photosynthèse et la synthèse de l’ADN. La disponibilité du fer est souvent une ressource limitée dans les océans d’aujourd’hui, ce qui signifie qu’une augmentation du flux de fer dans ces derniers peut augmenter la quantité de carbone fixée par le phytoplancton, avec des conséquences sur le climat mondial.
Le fer se retrouve dans les océans et les écosystèmes terrestres par l’intermédiaire des rivières, de la fonte des glaciers, de l’activité hydrothermale et surtout du vent. Mais toutes ses formes chimiques ne sont pas « bioréactives », c’est-à-dire disponibles pour être absorbées par les organismes dans leur environnement.
« Nous montrons ici que le fer lié à la poussière du Sahara soufflée vers l’ouest au-dessus de l’Atlantique a des propriétés qui changent avec la distance parcourue : plus cette distance est grande, plus le fer est bioréactif », a déclaré le Dr Jeremy Owens, professeur associé à la Florida State University et co-auteur d’une nouvelle étude en Les frontières de la science marine.
« Cette relation suggère que les processus chimiques dans l’atmosphère convertissent moins de fer bioréactif en formes plus accessibles. »
Le cœur du problème
Owens et ses collègues ont mesuré les quantités de fer bioréactif et total dans les carottes de forage du fond de l’océan Atlantique, collectées par le programme international de découverte des océans (IODP) et ses versions antérieures. L’IODP vise à améliorer notre compréhension de l’évolution du climat et des conditions océaniques, des processus géologiques et de l’origine de la vie.
Les chercheurs ont sélectionné quatre carottes en fonction de leur distance par rapport au corridor de poussières Sahara-Sahel. Ce dernier s’étend de la Mauritanie au Tchad et est connu pour être une source importante de fer lié aux poussières pour les zones sous le vent.
Les deux carottes les plus proches de ce corridor ont été prélevées à environ 200 et 500 km à l’ouest du nord-ouest de la Mauritanie, une troisième au milieu de l’Atlantique et la quatrième à environ 500 km à l’est de la Floride. Les auteurs ont étudié les 60 à 200 mètres supérieurs de ces carottes, qui reflètent les dépôts des 120 000 dernières années, soit la période écoulée depuis l’interglaciaire précédent.
Ils ont mesuré les concentrations totales de fer le long de ces carottes, ainsi que les concentrations d’isotopes de fer à l’aide d’un spectromètre de masse à plasma. Ces données isotopiques étaient cohérentes avec celles de la poussière du Sahara.
Ils ont ensuite utilisé une série de réactions chimiques pour révéler les fractions de fer total présentes dans les sédiments sous forme de carbonate de fer, de goethite, d’hématite, de magnétite et de pyrite. Le fer contenu dans ces minéraux, bien que non bioréactif, s’est probablement formé à partir de formes plus bioréactives par le biais de processus géochimiques sur le fond marin.
« Plutôt que de nous concentrer sur la teneur totale en fer comme l’avaient fait les études précédentes, nous avons mesuré le fer qui peut se dissoudre facilement dans l’océan et auquel les organismes marins peuvent accéder pour leurs voies métaboliques », a déclaré Owens.
« Seule une fraction du fer total présent dans les sédiments est biodisponible, mais cette fraction pourrait changer pendant le transport du fer loin de sa source d’origine. Nous avons cherché à explorer ces relations. »
Souffler dans le vent
Les résultats ont montré que la proportion de fer bioréactif était plus faible dans les noyaux les plus occidentaux que dans les noyaux les plus orientaux. Cela implique qu’une proportion proportionnellement plus importante de fer bioréactif avait été perdue par la poussière et avait probablement été utilisée par les organismes de la colonne d’eau, de sorte qu’elle n’avait jamais atteint les sédiments du fond.
« Nos résultats suggèrent que lors du transport atmosphérique sur de longues distances, les propriétés minérales du fer lié à la poussière, qui n’était pas bioréactif à l’origine, changent, le rendant plus bioréactif. Ce fer est ensuite absorbé par le phytoplancton avant de pouvoir atteindre le fond », a déclaré le Dr Timothy Lyons, professeur à l’Université de Californie à Riverside et auteur final de l’étude.
« Nous concluons que la poussière qui atteint des régions comme le bassin amazonien et les Bahamas peut contenir du fer particulièrement soluble et disponible pour la vie, grâce à la grande distance de l’Afrique du Nord, et donc à une exposition plus longue aux processus chimiques atmosphériques », a déclaré Lyons.
« Le fer transporté semble stimuler les processus biologiques de la même manière que la fertilisation par le fer peut avoir un impact sur la vie dans les océans et sur les continents. Cette étude est une preuve de concept confirmant que la poussière liée au fer peut avoir un impact majeur sur la vie à de grandes distances de sa source. »
Plus d’informations :
Le transport à longue distance de la poussière améliore la biodisponibilité du fer océanique, Les frontières de la science marine (2024). DOI : 10.3389/fmars.2024.1428621. www.frontiersin.org/journals/m … rs.2024.1428621/full