Récemment, Science Chine Sciences de la Terre a publié un article sur la transformation de la matière organique par des micro-organismes dans des conditions anoxiques/hypoxiques. Avec l’intensification de l’eutrophisation de l’eau et du réchauffement climatique, l’hypoxie se produit fréquemment dans les eaux côtières. Dans cette étude, les chercheurs ont réalisé une expérience pour étudier les changements dans la communauté microbienne et les caractéristiques moléculaires de la matière organique dissoute (DOM) dans des conditions hypoxiques.
La transformation microbienne de la DOM a été comparée dans différents milieux (eau de mer naturelle et artificielle avec et sans laminarine) à différents niveaux d’oxygène dissous (7, 5 et 2 mg L−1). Ils ont également étudié les différences de composition de DOM entre les groupes à l’aide d’une analyse spectroscopique et d’une spectrométrie de masse à résonance cyclotronique ionique à transformée de Fourier ultra-haute résolution (FT-ICR MS). Les expériences ont mis en lumière les interactions entre les micro-organismes et les DOM, ainsi que les processus et mécanismes de préservation des DOM dans l’écosystème côtier hypoxique.
Les chercheurs ont découvert que la structure de la communauté microbienne et les caractéristiques moléculaires de la DOM étaient manifestement différentes entre le groupe hypoxique (O2−1) et les deux autres groupes expérimentaux (O2=5 ou 7 mg L−1). Le taux d’utilisation du carbone organique total (COT) par les micro-organismes a diminué de 36,9 % à 46,7 % dans des conditions hypoxiques.
La croissance de groupes bactériens strictement aérobies tels que Pseudomonas et Sphingomonas a été inhibée, et les Rhodobacteraceae peuvent complètement dégrader la matière organique disponible et maintenir une abondance relativement élevée jusqu’à la fin de l’expérience. Les composants DOM fluorescents de type protéine tels que la tyrosine et le tryptophane ont été préservés, tandis que l’humification du DOM a été considérablement réduite dans des conditions de faible teneur en oxygène.
Le pourcentage de molécules de DOM contenant du S était significativement plus élevé dans le groupe hypoxique que dans les autres groupes de concentration d’oxygène. L’indice d’aromaticité moléculaire (représentant le degré réfractaire) de la DOM a diminué de manière significative dans les conditions hypoxiques. Les résultats expérimentaux ont montré que la disparition de l’activité microbienne et la succession de la communauté entraînaient la préservation de la matière organique labile dans des conditions hypoxiques.
Les chercheurs prédisent que davantage de matière organique labile sera stockée dans les eaux côtières ou enfouie dans les sédiments lorsque les régions hypoxiques se développeront en raison du réchauffement climatique et de l’eutrophisation. Les réponses des communautés microbiennes à une faible concentration d’oxygène et les effets de l’hypoxie sur la composition des DOM peuvent fournir une importante régulation négative du cycle du carbone marin et du changement climatique mondial.
Plus d’information:
Shicong Xiao et al, Caractérisation moléculaire de la transformation de la matière organique médiée par des micro-organismes dans des conditions anoxiques/hypoxiques, Science Chine Sciences de la Terre (2023). DOI : 10.1007/s11430-022-1080-8