La vie sous-marine possède une source de nourriture secrète à laquelle les scientifiques ne s’attendaient pas
Les scientifiques ont découvert une source inattendue de nourriture dans les profondeurs océaniques qui pourrait changer la façon dont les chercheurs comprennent à la fois les écosystèmes marins et le cycle du carbone de la Terre. Une nouvelle étude de l’Université du Danemark du Sud (SDU) suggère que les microbes des profondeurs océaniques ne vivent finalement pas dans un environnement aussi pauvre en nutriments.
La recherche a révélé que de minuscules particules qui coulent, connues sous le nom de neige marine, libèrent du carbone et de l’azote dissous lorsqu’elles descendent dans les profondeurs marines. Ces fuites de nutriments deviennent une source de nourriture immédiate pour les microbes vivant dans l’eau de mer environnante.
La pression des océans profonds révèle des nutriments cachés
La neige marine est constituée de minuscules amas d’algues mortes, de microbes et d’autres matières organiques dérivant dans l’océan. Selon l’étude, une fois que ces particules atteignent des profondeurs d’environ 2 à 6 kilomètres, l’énorme pression hydrostatique commence à en expulser la matière organique dissoute.
« La pression agit presque comme un presse-agrumes géant », explique le premier auteur de l’étude, le biologiste et professeur agrégé Peter Stief des centres de recherche Nordcee et Centre danois de recherche Hadal. « Elle extrait les composés organiques dissous des particules et les microbes peuvent les utiliser immédiatement. »
Les résultats ont été publiés dans Avancées scientifiques dans l’article, « La pression hydrostatique induit une forte fuite de matière organique dissoute provenant des particules de ‘neige marine’. »
Les chercheurs estiment que la neige marine en descendant peut perdre jusqu’à 50 % de son carbone d’origine et entre 58 % et 63 % de son azote d’origine lors de sa descente dans les profondeurs de l’océan.
Une découverte pourrait remodeler la compréhension du cycle du carbone
Les résultats ont également des implications importantes pour le cycle du carbone sur Terre.
Les scientifiques supposent depuis longtemps qu’une grande partie du carbone transporté par la neige marine finit par être enfouie dans les sédiments océaniques profonds. Cependant, si de grandes quantités de carbone s’échappent avant que les particules n’atteignent le fond marin, moins de carbone pourrait être stocké de manière permanente dans les sédiments qu’on ne le pensait auparavant.
Au lieu de cela, une grande partie de ce carbone dissous reste en suspension dans les eaux profondes des océans, où il peut rester pendant des centaines, voire des milliers d’années, avant de retourner progressivement à la surface des océans et éventuellement dans l’atmosphère. En revanche, le carbone qui s’enfouit dans les sédiments des fonds marins peut rester enfermé pendant des millions d’années et s’accumuler sur de longues périodes de temps. Une grande partie du pétrole et du gaz naturel extraits aujourd’hui s’est formée grâce à ce processus d’enfouissement à long terme.
« Ce processus affecte la quantité de carbone que l’océan peut stocker et pendant combien de temps », explique Peter Stief. « C’est pertinent pour comprendre les processus climatiques et pour améliorer les futurs modèles. »
Simuler la neige marine sous pression extrême
Pour étudier ce processus, les chercheurs ont recréé la neige marine en laboratoire à l’aide de diatomées, des algues microscopiques qui s’agglutinent naturellement lorsqu’elles coulent dans l’océan.
L’équipe a placé ces particules artificielles dans des réservoirs sous pression rotatifs spécialement conçus qui maintenaient la neige marine en suspension au lieu de lui permettre de se déposer. Cette configuration a permis aux chercheurs de mesurer la quantité de carbone et d’azote qui s’échappaient dans des conditions similaires à celles trouvées dans les profondeurs océaniques.
Leurs expériences ont montré que jusqu’à la moitié du contenu en carbone d’une particule s’échappait lors du naufrage. La plupart des matières rejetées étaient constituées de protéines et de glucides que les microbes libres des océans profonds peuvent facilement consommer.
Les microbes réagissent presque immédiatement
Les fuites de nutriments ont rapidement alimenté la croissance microbienne.
En seulement deux jours, l’abondance bactérienne a été multipliée par 30, tandis que les taux de respiration ont augmenté de façon spectaculaire. Ces résultats indiquent que la matière organique dissoute libérée par la neige marine constitue une source d’énergie rapide et précieuse pour les microbes vivant à de grandes profondeurs.
Les chercheurs ont également observé le même schéma de fuite entre plusieurs espèces de diatomées, ce qui suggère que ce mécanisme est probablement répandu dans tous les océans du monde.
Prochaine étape : l’océan Arctique
La prochaine phase de la recherche passera du laboratoire au large.
L’équipe prévoit de rechercher des empreintes moléculaires de ce processus dans les eaux de surface et profondes lors d’une future expédition dans l’Arctique à bord du navire de recherche allemand. Polaris. La détection de ces signatures dans la nature permettrait de confirmer que les fuites dues à la pression observées en laboratoire se produisent dans les profondeurs de l’océan.
L’étude, « La pression hydrostatique induit une forte fuite de matière organique dissoute à partir des particules de « neige marine », » a été rédigée par Peter Stief, Jutta Niggemann, Margot Bligh, Hagen Buck-Wiese, Urban Wünsch, Michael Steinke, Jan-Hendrik Hehemann et Ronnie N. Glud.
La recherche a été soutenue par la Fondation nationale danoise pour la recherche, le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne et le Fonds de recherche indépendant du Danemark.