Des robots flottants révèlent la quantité de poussière qui fertilise l’océan Austral | Polarjournal
Tempête de poussière soufflant sur la côte est australienne dans le Pacifique Sud. Jeff Schmaltz/NASA GSFC, Auteur fourni

Jakob Weis, Andrew Bowie, Peter Strutton et Zanna Chase, Université de Tasmanie et Christina Schallenberg, CSIRO

L’océan Austral, une région essentielle pour le climat de la Terre, abrite de vastes efflorescences de plantes océaniques microscopiques connues sous le nom de phytoplancton. Ces plantes constituent la base même du réseau alimentaire de l’Antarctique.

Grâce à une flotte de bouées robotisés, notre étude publiée aujourd’hui dans Nature [15 mai, ndlr] révèle que la poussière transportée par le vent fournit suffisamment de fer pour assurer un tiers de la croissance du phytoplancton dans l’océan Austral. Ces informations nous aideront à comprendre comment le réchauffement climatique affectera les processus climatiques clés dans lesquels le phytoplancton est impliqué.

L’océan Austral agit comme un « amortisseur » climatique. Ses eaux froides et sa vaste superficie permettent de capturer jusqu’à 40 % du dioxyde de carbone (CO₂) généré par l’homme et absorbé chaque année par les océans de la planète.

Le CO₂ d’origine humaine pénètre principalement dans l’océan lorsqu’il se dissout à la surface. Cependant, les processus biologiques qui transfèrent de grandes quantités de CO₂ de la surface vers les profondeurs de l’océan jouent un rôle essentiel dans le cycle naturel du carbone de l’océan.

Même de légères modifications de ces processus dans l’océan Austral pourraient affaiblir ou renforcer l’amortisseur climatique. C’est là que le phytoplancton joue un rôle clé.

Le phytoplancton : minuscule mais puissant

Comme les plantes terrestres, le phytoplancton transforme le CO₂ en biomasse par photosynthèse. Lorsque le phytoplancton meurt, il s’enfonce dans les profondeurs de l’océan. Le carbone est ainsi emprisonné pendant des décennies, voire des centaines d’années. C’est ce que l’on appelle la pompe à carbone biologique, qui contribue à réguler le climat de la Terre.

Le phytoplancton a besoin de nutriments et de lumière pour se développer. L’azote, sous forme de nitrate, est l’un de ces nutriments essentiels et il est abondant dans l’océan Austral. Pendant la période de floraison au printemps et en été, le phytoplancton consomme du nitrate.

Floraison massive de phytoplancton au large de la côte atlantique de la Patagonie, en Argentine, en 2010. Observatoire de la Terre de la NASA/Norman Kuring, Ocean Color Web

Cette situation offre aux scientifiques une opportunité unique : en mesurant la quantité de nitrate qui disparaît au fil des saisons, ils peuvent calculer la croissance du phytoplancton et le carbone séquestré dans sa biomasse.

Mais il y a un hic. Le fer, un autre nutriment essentiel, fait défaut dans l’océan Austral. Cette pénurie freine la croissance du phytoplancton, ce qui réduit l’efficacité de la pompe à carbone biologique.

La poussière favorise la vie dans l’océan Austral

Le fer est couramment présent dans le sol. Les vents transportent des poussières riches en fer des continents vers les océans. Cet apport de fer dérivé de la poussière peut déclencher la prolifération du phytoplancton, reverdissant certaines parties de l’océan et renforçant la pompe à carbone.

Historiquement, pour étudier les effets de la fertilisation en fer sur le phytoplancton – que le fer provienne de la poussière, d’autres sources naturelles ou qu’il soit délibérément ajouté – les scientifiques devaient s’embarquer pour de coûteux voyages de recherche dans l’océan Austral, une région très éloignée.

Toutefois, les enseignements tirés de ces expériences étaient limités à de petites régions et à de courtes périodes durant certaines saisons. On sait peu de choses sur l’impact de la poussière sur le phytoplancton tout au long de l’année dans l’ensemble de l’océan Austral.

Pour combler cette lacune, nous nous sommes tournés vers les robots.

Des chercheurs déploient un flotteur robotisé à partir du navire de recherche CSIRO (RV) Investigator. Jakob Weis

Des robots océaniques suivent la trace de la poussière

Au cours de la dernière décennie, les organismes de recherche ont déployé une flotte de bouées océaniques robotisés dans le monde entier. Ces robots suivent inlassablement les propriétés de l’océan, y compris la concentration en nitrates.

Dans notre étude, nous avons analysé les mesures de nitrates effectuées à 13 600 endroits dans l’océan Austral. Nous avons calculé la croissance du phytoplancton à partir de la disparition des nitrates et avons combiné ces estimations de croissance avec des modèles informatiques de dépôt de poussière.

Grâce à cette nouvelle approche, nous avons découvert un lien direct entre l’apport de fer dérivé de la poussière et la croissance du phytoplancton. Fait important, nous avons également découvert que la poussière ne coïncide pas seulement avec la croissance du phytoplancton, mais qu’elle l’alimente en lui fournissant du fer.

Nous avons utilisé cette relation pour établir des cartes de la productivité de l’océan Austral, qu’elle soit passée, présente ou future. Ces cartes suggèrent que la poussière est responsable d’environ un tiers de la croissance du phytoplancton dans l’océan Austral aujourd’hui.

De forts vents d’ouest transportent la poussière des déserts d’Australie, de Patagonie et d’Afrique australe à travers l’océan Austral. Les dépôts de poussière présentés ici ont été calculés à l’aide de modèles informatiques. Adapté de Weis et al. (2024)

Pendant les périodes glaciaires, la combinaison de conditions plus sèches, d’un niveau de la mer plus bas et de vents plus forts signifiait que les dépôts de poussière sur l’océan Austral étaient jusqu’à 40 fois plus importants qu’aujourd’hui.

Lorsque nous appliquons les simulations de poussière de la dernière période glaciaire à notre nouvelle relation, nous estimons que la croissance du phytoplancton était deux fois plus élevée pendant cette période de poussière qu’elle ne l’est aujourd’hui.

Ainsi, en alimentant la croissance du phytoplancton, la poussière a probablement joué un rôle important dans le maintien de faibles concentrations atmosphériques de CO₂ pendant les périodes glaciaires.

Pourquoi est-ce important ?

Le réchauffement climatique et les changements dans l’utilisation des sols pourraient rapidement modifier l’apport de poussières dans l’océan à l’avenir.

Ces changements auraient des conséquences importantes pour les écosystèmes océaniques et les pêcheries, et nos recherches fournissent des outils pour aider à prévoir ces changements.

Pour maintenir le réchauffement climatique en dessous de 1,5˚C, il est impératif de trouver des méthodes sûres et efficaces pour éliminer activement le CO₂ de l’atmosphère. Une stratégie proposée et controversée consiste à fertiliser l’océan Austral avec du fer, en imitant les processus naturels qui réduisent le CO₂ pendant les périodes glaciaires.

Nos résultats suggèrent qu’une telle stratégie pourrait stimuler la productivité dans les parties les moins poussiéreuses de l’océan Austral, mais des incertitudes subsistent quant aux conséquences écologiques de cette intervention et à son efficacité à long terme en matière de capture du carbone.

En étudiant la manière dont la nature a procédé dans le passé, nous pouvons en apprendre davantage sur les résultats possibles et l’intérêt pratique de la fertilisation des océans pour atténuer le changement climatique.

Jakob Weis, chercheur postdoctoral associé, Université de Tasmanie

Andrew Bowie, chercheur principal en biogéochimie marine, Université de Tasmanie

Christina Schallenberg, Chercheuse, CSIRO

Peter Strutton, Professeur, Institut d’études marines et antarctiques, Université de Tasmanie

Zanna Chase, Professeure, Université de Tasmanie

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.

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