Recherche - Un puits de CO2 dans le désert marin du Pacifique Sud

Dans cet article, l’équipe de recherche ont étudié les volcans sous-marins peu profonds de l’arc volcanique de Tonga (Pacifique Sud), qui relarguent des fluides hydrothermaux riches en fer, un micronutriment essentiel à la vie. Une partie du fer émis dans ces fluides atteint la couche éclairée de l’océan, celle où se fait la photosynthèse c’est-à-dire la fixation du CO₂ par les microalgues du plancton. Cela stimule fortement l’activité biologique dans cette zone, notamment celle des diazotrophes*, créant ainsi une vaste efflorescence d’environ 400 000 km2, véritable oasis de vie au milieu du désert marin du Pacifique Sud, et une séquestration accrue de CO2 vers l’océan profond.

Pour documenter le lien mécanique entre l'apport de fer par le volcanisme sous-marin et la réponse de la communauté planctonique de surface, les chercheurs et chercheuses ont combiné des observations acoustiques, chimiques, physiques et biologiques acquises au cours de l’expédition océanographique TONGA, réalisée en 2019 à bord du navire L’Atalante.

Dans cette étude, les scientifiques démontrent que les fluides émis le long de l'arc volcanique Tonga ont un impact considérable sur les concentrations de fer dans la couche photique. Cet enrichissement stimule l'activité biologique, ce qui entraîne la formation d'une vaste région riche en chlorophylle, dominée par le diazotrophe Trichodesmium. En comparaison avec les eaux adjacentes non fertilisées en fer, l'activité des diazotrophes y est 2 à 8 fois plus élevée et les flux de séquestration de carbone dans l’océan profond 2 à 3 fois. Ces résultats révèlent un mécanisme de fertilisation naturelle par le fer dans l'océan par les sources hydrothermales, qui alimente les puits régionaux de CO2 atmosphérique.

Les diazotrophes planctoniques sont des organismes microscopiques omniprésents dans l'océan. Ils jouent un rôle crucial puisqu’ils agissent comme des engrais naturels de l’océan en fournissant de l'azote nouvellement disponible à la biosphère, un nutriment essentiel, mais rare dans la plupart de nos océans. Le Pacifique Sud subtropical occidental est un haut lieu de l'activité de diazotrophe, avec une contribution estimée à 21 % de l'apport mondial d'azote fixe.

On sait que l'apport de fer par le biais des dépôts atmosphériques contrôle la biogéographie des diazotrophes à grande échelle, mais ces apports éoliens sont extrêmement faibles dans cette région éloignée. Cela suggère la présence d'autres processus de fertilisation en fer, tel que celui mis ici en évidence pour la première fois. L'identification de ces processus est de la plus haute importance, car les diazotrophes ont récemment été identifiés comme des moteurs clés de la future productivité primaire marine nette en réponse au changement climatique.

*Micro-organismes capables de se développer sans sources externes d'azote fixe.