Pratiquement toute la vie marine – poissons, tortues, requins, baleines et plus encore – dépend du réseau trophique marin pour sa survie. La base de cet immense flux d’énergie repose cependant sur les épaules du phytoplancton microscopique mais puissant.
Sans nutriments vitaux tels que le phosphore, la croissance de ces minuscules plantes océaniques flottantes est limitée, et les effets d’une telle limitation se répercutent sur l’écosystème, affectant l’abondance et la diversité des créatures marines. Une équipe de recherche de l’Université d’État de Floride et de l’Université du New Hampshire a publié une nouvelle étude qui examine comment une source importante de nutriments, le phosphore organique dissous, est distribuée dans l’océan de surface mondial où il est consommé par le phytoplancton.
L’ouvrage est publié aujourd’hui dans Géoscience de la nature.
Tous les organismes vivants, y compris le phytoplancton, ont besoin de phosphore pour synthétiser l’ADN, l’ARN et d’autres composés organiques essentiels. En plus de servir de base au réseau trophique marin, le phytoplancton qui pousse à la surface de l’océan joue également un rôle essentiel dans la régulation des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone, influençant ainsi le climat.
La professeure agrégée de sciences de la Terre, des océans et de l’atmosphère Angela Knapp et la candidate au doctorat Zhou Liang ont découvert que la disponibilité du phosphate et du fer sont les principaux facteurs qui influencent la distribution du phosphore organique dissous dans l’océan. Bien que les chercheurs aient soupçonné l’influence du phosphate dans le processus global, apprendre que la disponibilité du fer jouait également un rôle important était inattendu.
« Ce travail fournit de nouvelles informations sur ce qui contrôle la fertilité de l’océan », a déclaré Knapp, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre, des océans et de l’atmosphère de la FSU.
Les chercheurs ont compilé un nouvel ensemble de données océaniques mondiales sur les concentrations de phosphore organique dissous en analysant des milliers d’échantillons provenant de différentes régions océaniques, y compris des échantillons collectés lors d’expéditions qui ont traversé des bassins océaniques. Liang a enregistré de nouvelles mesures et passé au peigne fin les recherches existantes jusqu’à ce que le modèle d’influence de la disponibilité du phosphate et du fer devienne clair.
« Le phosphore organique dissous peut être une source alternative de nutriments pour soutenir la croissance du phytoplancton à la surface de l’océan lorsque les concentrations de phosphate sont faibles », a déclaré Liang, l’auteur principal. « Le fer est également rare à la surface de l’océan, et en enquêtant sur le lien entre le phosphate et le phosphore organique dissous, j’ai remarqué que certaines enzymes libérées par le phytoplancton ont besoin de fer pour fonctionner correctement. Comprendre ce qui contrôle la consommation de phosphore organique dissous par le phytoplancton peut nous aider à mieux comprendre l’impact du nutriment sur les taux de fixation de l’azote marin, les taux de photosynthèse et la séquestration du dioxyde de carbone par le phytoplancton. »
La découverte de l’influence du fer sur les concentrations est pertinente pour un large éventail de biogéochimistes, et ce travail propose également une série d’attentes pour le phosphore organique dissous qui peuvent être testées expérimentalement.
« Les modélisateurs scientifiques peuvent utiliser ces hypothèses pour mieux limiter les budgets de nutriments et les taux de photosynthèse, et les expérimentateurs peuvent concevoir de nouveaux travaux de culture pour les tester », a déclaré Liang. « Les scientifiques océaniques comprennent les lacunes des échantillons et les endroits où davantage de données sont nécessaires ; ces liens sont de nature interdisciplinaire et encourageront davantage de collaborations entre scientifiques tels que les chercheurs sur les métaux traces, les chercheurs sur les nutriments, les océanographes biologiques et les modélisateurs. »
Robert Letscher, professeur adjoint de sciences de la Terre au Laboratoire d’analyse des processus océaniques de l’UNH et au Collège d’ingénierie et des sciences physiques de l’UNH à l’Université du New Hampshire, a contribué à cette étude.
Zhou Liang et al, Concentrations de phosphore organique dissous dans l’océan de surface contrôlées à la fois par le stress en phosphate et en fer, Géoscience de la nature (2022). DOI : 10.1038/s41561-022-00988-1