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La zone la plus mystérieuse de l'océan : comment la zone pauvre en nutriments et en chlorophylle affecte-t-elle le cycle du carbone terrestre
Dans le vaste océan, la zone pauvre en nutriments et en chlorophylle (LNLC) est sans aucun doute l’une des parties les plus mystérieuses. Ces zones se caractérisent par une faible teneur en nutriments (tels que l’azote, le phosphore ou le fer) dans la colonne d’eau, ce qui entraîne une productivité photosynthétique extrêmement faible, qui se traduit par des concentrations de chlorophylle relativement faibles. Environ 75 % des océans du monde sont couverts par ces zones, principalement concentrées dans les gyres subtropicaux, mais on les trouve également en Méditerranée et dans certains lacs intérieurs.
« L'existence de zones pauvres en nutriments et en chlorophylle guide les changements dans les écosystèmes marins et joue un rôle important dans le cycle du carbone de la Terre. »
Les processus physiques conduisent à une disponibilité limitée des nutriments dans ces zones, ce qui favorise à son tour la croissance de petits phytoplanctons photosynthétiques. Ces zones LNLC ne sont généralement pas associées aux côtes, qui reçoivent davantage de nutriments de la terre et connaissent des remontées d'eau. Avec l'impact du changement climatique, les êtres humains ont progressivement approfondi leurs recherches sur les zones pauvres en nutriments et en chlorophylle. Les changements saisonniers et interdécennaux dans ces zones ont un impact significatif sur le cycle global du carbone.
Chlorophylle et production primaire
La chlorophylle est un pigment captant la lumière dans les organismes photosynthétiques qui peut convertir l’énergie lumineuse en énergie cellulaire et synthétiser de la matière organique. Dans les plans d’eau, la concentration en chlorophylle est souvent utilisée comme indicateur de l’abondance du phytoplancton photosynthétique, qui reflète à son tour l’état de la production primaire. La production primaire est le processus par lequel le dioxyde de carbone (sous forme gazeuse ou aqueuse) et d’autres éléments sont convertis en composés organiques. Dans l’océan, la production primaire est principalement réalisée par la photosynthèse, et les producteurs photosynthétiques sont la base de la chaîne alimentaire aquatique.
Le manque de nutriments et les conditions environnementales limitent la production primaire dans la région LNLC. Dans ces zones, la communauté phytoplanctonique est dominée par le microphytoplancton qui, en raison de sa grande surface, peut absorber les nutriments plus efficacement, soutenant ainsi une production primaire limitée.
Cycle des nutriments dans la région LNLC
Le phytoplancton se développe principalement dans la partie supérieure de l’océan (couche mixte), où il y a suffisamment d’énergie lumineuse pour soutenir sa croissance. Cependant, l’approvisionnement en nutriments provient de plusieurs sources principales, notamment les nutriments réinjectés des profondeurs océaniques, les nutriments recyclés de la surface océanique et les nutriments importés de l’extérieur. La combinaison de ces processus entraîne une disponibilité limitée des nutriments dans la région LNLC, qui est influencée conjointement par la pompe biologique, l’enfoncement d’Ekman et la stratification de la couche d’eau.
« L’existence et les changements dans ces zones révèlent l’équilibre délicat dans lequel fonctionnent les écosystèmes marins. »
Dans les régions LNLC en affaissement ou stratifiées, les sources de nutriments externes et recyclées restent essentielles pour favoriser la croissance du phytoplancton, même si les taux de production primaire sont généralement faibles. Ce processus fait de la fixation de l’azote un mécanisme important pour ajuster davantage les niveaux d’azote dans la colonne d’eau afin de soutenir la régénération du phytoplancton.
Productivité de la région LNLC
Malgré la faible productivité primaire par unité de surface dans ces régions, en raison de leur large répartition, on estime qu’environ 40 % de la productivité océanique mondiale provient des régions LNLC. Les communautés de phytoplancton de ces zones dépendent fortement de la fixation de l’azote et de l’apport de nutriments recyclés pour maintenir leur production. Les événements saisonniers et transitoires d’apport de nutriments peuvent augmenter temporairement la productivité primaire.
Dans la région du gyre subtropical, le mélange vertical pendant l’hiver et le printemps amène les nutriments des eaux profondes dans la couche d’eau claire, contribuant ainsi à déclencher une augmentation transitoire de la productivité primaire. Lors de ces événements, les phytoplanctons de plus grande taille, comme les diatomées, bénéficient de la diversité accrue des nutriments.
Comment cela affecte-t-il le cycle global du carbone ?
À mesure que le réchauffement climatique et la stratification des océans s’intensifient, la région du LNLC est susceptible de devenir plus oligotrophe, ce qui impliquera d’autres eaux tropicales et subtropicales exposées à un risque de productivité réduite. Cela a encore renforcé la compréhension et l’attention de l’humanité à l’égard de la région LNLC. L’interrelation entre ces régions et le cycle du carbone en fait des domaines de recherche de plus en plus importants.
« Dans ces mystérieuses régions océaniques, d’innombrables questions restent sans réponse et attendent que nous les explorions et les comprenions. »
À l’avenir, les recherches sur ces régions LNLC nous aideront non seulement à comprendre les changements dans le cycle global du carbone, mais pourraient également nous fournir de nouvelles stratégies pour faire face au changement climatique. Comment les changements dans ces régions façonneront-ils l’avenir de la Terre ? Cela mérite d’être médité.
