L’été dernier, nous nous sommes rendus dans la région éloignée de l’observatoire arctique de Hausgarten, dans l’est du détroit de Fram (à l’ouest de Svalbard, en Norvège), à bord d’un navire de recherche. Les échantillons que nous y avons collectés comprenaient des carottes de glace, de l’eau de mer et des algues de glace provenant de gros blocs de glace flottante appelés banquises. Celles-ci forment des «plaques» de glace de mer de 1 à 2 mètres d’épaisseur à travers l’océan Arctique, dont certaines fondent pendant la période estivale.
Les algues poussent sous ces banquises. Melosira arctica – surnommée « morve » en raison de sa nature collante, visqueuse et verte – est l’une des principales espèces d’algues de l’océan Arctique. C’est un organisme essentiel à la fois dans le réseau trophique de l’Arctique et pour la vie marine en général.
Ces algues de glace nourrissent le plancton et divers autres organismes marins de l’Arctique. Les algues agissent également comme un bande transporteuse de nourriture pour les organismes qui vivent au fond de la mer. Au fur et à mesure que la glace fond, les algues se détachent et coulent au fond où elles sont mangées par des animaux tels que concombres de mer et ophiures.
Les algues de glace sont également un puits de carbone, utilisant le CO₂ de l’atmosphère et l’énergie lumineuse du soleil pour produire de la matière organique par photosynthèse, un processus connu en écologie sous le nom de « production primaire« . En 2012, ces algues représentaient 45 % de la production primaire de l’Arctique.
Mais maintenant nous avons trouvé que les algues arctiques contiennent des microplastiques. Cela en soi n’est peut-être pas surprenant : du plastique a été trouvé dans chaque environnement jusqu’à présent étudié sur Terre. Mais les quantités que nous avons trouvées étaient surprenantes.
Nous avons découvert une moyenne de 31 000 particules microplastiques par mètre cube de Melosira arctica, une magnitude dix fois supérieure à celle enregistrée dans l’eau environnante. La plupart de ces particules étaient très petites (moins de 10 micromètres) et comprenaient de nombreux types de plastique différents. La contamination des algues de glace pourrait avoir des conséquences majeures sur les écosystèmes et le climat.
Un ascenseur vers les fonds marins
Ces particules peuvent provenir de l’eau de mer environnante, de la supportant la banquise (soit emprisonné lors de la formation de la glace de mer, soit par le mouvement du liquide et des particules à travers la glace lors de sa fonte), soit par microplastiques atmosphériques qui se sont déposés sur la surface de la glace et de la mer. Bien que le processus par lequel les algues de la glace de mer absorbent ces microplastiques ne soit pas encore bien compris, il est clair qu’elles sont très efficaces pour « collecter » ces petites particules de plastique.
Dans nos recherches précédentes, nous avons été étonnés que la plus grande quantité de microplastique sur le fond marin de l’Arctique se trouve toujours sous la zone de fonte de la glace de mer le long du bord de la glace, même dans les sédiments des grands fonds marins. Le mouvement des touffes de Melosira de la surface de la mer et de la glace vers le fond marin aide à expliquer pourquoi.
La vitesse à laquelle les amas d’algues descendent signifie qu’ils tombent rapidement presque en ligne droite sous le bord de la glace. D’autres algues, qui deviennent de la « neige marine » (terme utilisé pour désigner la matière organique qui dérive lentement vers le fond marin), tombent beaucoup plus lentement. Ceux-ci sont souvent mangés à mesure qu’ils descendent et sont également poussés latéralement par les courants, de sorte qu’ils coulent sur le fond marin beaucoup plus loin du bord de la glace.
Pourquoi est-ce un problème ?
Melosira alimente l’Arctique essentiel fond marin et les écosystèmes marins. Sa position au bas de la chaîne alimentaire signifie qu’il existe un risque de remontée des microplastiques à travers le réseau trophique marin.
Cette menace est particulièrement aiguë dans la zone que nous avons étudiée, car le Melosira échantillonné avait collecté même de très petits microplastiques. Les particules microplastiques plus petites sont plus susceptibles d’être transférées à travers les membranes cellulaires.
La recherche révèle que les microplastiques et leurs produits chimiques associés peuvent altérer la croissance, fonction et reproduction d’espèces marines telles que le plancton et les poissons. Il est extrêmement difficile de réaliser des expériences sur des espèces arctiques ou d’eaux profondes en raison des défis associés à la reproduction de leurs conditions environnementales. Cependant, une étude en laboratoire ont constaté que l’exposition aux microplastiques augmentait jusqu’à huit fois les taux de production d’œufs dans le zooplancton arctique, une réponse qui est probablement le résultat du stress.
L’impact de la contamination microplastique sur Melosira lui-même n’est pas encore connu. Mais il est possible que les microplastiques modifient l’abondance, la durée de vie et la santé de Melosira.
Les microplastiques collés à l’extérieur des algues pourraient réduire les taux de photosynthèse en bloquant la lumière du soleil. Et si des particules pénètrent dans les cellules des algues, elles pourraient endommager les parties de la cellule où se déroule la photosynthèse (appelées chloroplastes) et donc également entraver ce processus. Cela pourrait affecter l’exportation de carbone par Melosira de l’air ou de la mer vers le fond marin, et ainsi modifier les processus sous-jacents à cet important puits de carbone arctique.
Les algues de glace arctiques collectent de grandes quantités de microplastiques, un point chaud jusque-là inconnu. Mais nos découvertes ne sont probablement que la « partie émergée de l’iceberg ». Ils devraient accélérer les conversations sur l’importance et l’impact potentiel des microplastiques dans les algues de la banquise arctique sur les écosystèmes que ces algues vitales soutiennent.
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