Une étude de l’Université de Washington, analysant une carotte de glace vieille de 800 ans, suggère que les populations de phytoplancton de l’Atlantique Nord sont restées stables depuis l’ère industrielle. Cette découverte remet en question les hypothèses antérieures d’un déclin significatif et met en évidence l’impact des polluants industriels sur la chimie atmosphérique. Crédit : Issues.fr.com
De nouvelles recherches révèlent que les populations de phytoplancton de l’Atlantique Nord sont stables depuis l’ère industrielle, contredisant les études précédentes sur leur déclin.
Pour paraphraser Mark Twain, les rapports faisant état d’un déclin du phytoplancton dans l’Atlantique Nord ont peut-être été grandement exagérés. Une étude importante de 2019 a utilisé des carottes de glace en Antarctique pour suggérer que la productivité marine dans l’Atlantique Nord avait diminué de 10 % au cours de l’ère industrielle, avec des implications inquiétantes quant à la poursuite de cette tendance.
Mais de nouvelles recherches menées par le Université de Washington montre que le phytoplancton marin – dont dépendent les plus grands organismes de l’écosystème marin – pourrait être plus stable qu’on ne le croit dans l’Atlantique Nord. L’analyse par l’équipe d’une carotte de glace remontant à 800 ans montre qu’un processus atmosphérique plus complexe pourrait expliquer les tendances récentes.
L’étude a été publiée récemment dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les satellites peuvent détecter les réflexions de la chlorophylle chez les organismes qui utilisent cette molécule pour la photosynthèse. Cette image montre les reflets du phytoplancton de l’Atlantique Nord qui tourbillonnent avec les courants océaniques. Alors qu’une précédente étude sur les carottes de glace avait conclu que le phytoplancton dans l’Atlantique Nord avait diminué de 10 % depuis le milieu des années 1800, de nouvelles recherches révèlent que ces populations pourraient finalement être stables. Crédit : NASA
Comprendre le rôle du phytoplancton
De minuscules organismes photosynthétiques flottants appelés phytoplancton constituent la base de l’écosystème marin. Ces créatures microscopiques sont également importantes pour la planète dans son ensemble, produisant environ la moitié de l’oxygène de l’atmosphère terrestre.
Comme le phytoplancton est difficile à compter, les scientifiques tentent de mesurer leur abondance par d’autres moyens. Le phytoplancton émet du sulfure de diméthyle, un gaz odorant qui donne aux plages leur odeur distinctive. Une fois en suspension dans l’air, le sulfure de diméthyle se transforme en méthanesulfonique acide, ou MSA, et sulfate. Ceux-ci finissent par tomber sur la terre ou sur la neige, ce qui fait des carottes de glace un moyen de mesurer la taille passée des populations.
Becky Alexander dans la chambre froide de l’IsoLab de l’UW avec de la glace forée à partir d’une calotte glaciaire qui préserve les conditions atmosphériques des siècles précédents. Son équipe a analysé une carotte de glace du centre du Groenland pour montrer que les émissions des organismes marins photosynthétiques semblent stables depuis le milieu des années 1800. Crédit : Mark Stone/Université de Washington
Aperçu des carottes de glace du Groenland
« Les carottes de glace du Groenland montrent une baisse des concentrations de MSA au cours de l’ère industrielle, ce qui a été considéré comme un signe de déclin de la productivité primaire dans l’Atlantique Nord », a déclaré l’auteur principal Ursula Jongebloed, doctorante en sciences atmosphériques à l’UW. « Mais notre étude du sulfate dans une carotte de glace du Groenland montre que le MSA à lui seul ne peut pas nous donner toute l’histoire en matière de productivité primaire. »
Depuis le milieu des années 1800, les usines et les tuyaux d’échappement rejettent également dans l’air des gaz contenant du soufre. Ces gaz contiennent des formes d’atomes de soufre légèrement différentes qui permettent de distinguer les sources marines et terrestres dans les carottes de glace.
Une perspective historique plus profonde
La nouvelle étude remonte plus loin que la précédente en mesurant plusieurs molécules contenant du soufre dans une carotte de glace du centre du Groenland avec des couches couvrant les années 1200 à 2006. Les auteurs montrent que les polluants générés par l’homme ont modifié la chimie de l’atmosphère. Cela a à son tour modifié le sort des gaz émis par le phytoplancton.
« En examinant les carottes de glace, nous avons constaté que le sulfate dérivé du phytoplancton avait augmenté au cours de l’ère industrielle », a déclaré Jongebloed. « En d’autres termes, la baisse du MSA est « compensée » par l’augmentation simultanée du sulfate dérivé du phytoplancton, ce qui indique que les émissions de soufre dérivées du phytoplancton sont restées globalement stables.
Ursula Jongebloed de l’IsoLab de l’UW utilise une machine, appelée spectromètre de masse à isotopes stables, pour mesurer les isotopes du soufre dans une carotte de glace du Groenland. Les isotopes du soufre dans les carottes de glace révèlent comment les sources de sulfate – notamment le phytoplancton marin, la combustion de combustibles fossiles et les émissions volcaniques – ont changé au cours des siècles précédents. Crédit : Mark Stone/Université de Washington
Implications et recherches futures
Lorsque cet équilibre est inclus dans les calculs, les populations de phytoplancton semblent assez stables depuis le milieu des années 1800. Les chercheurs préviennent toutefois que les écosystèmes marins restent menacés dans de nombreuses directions.
« La mesure du MSA et du sulfate dérivé du phytoplancton nous donne une image plus complète de la façon dont les émissions des producteurs primaires marins ont changé – ou n’ont pas changé – au fil du temps », a déclaré l’auteur principal Becky Alexander, professeur de sciences atmosphériques à l’UW.
« Les mesures des carottes de glace ainsi que d’autres estimations indépendantes de l’abondance du phytoplancton (telles que les mesures de la chlorophylle) et associées à des études de modélisation (qui nous aident à estimer l’évolution de la chimie atmosphérique et du climat au fil du temps) peuvent nous aider à comprendre comment la productivité marine a changé dans le passé et comment la productivité pourrait changer à l’avenir.
Les autres co-auteurs sont le chercheur Andrew Schauer, le doctorant Shuting Zhai et les anciens étudiants de premier cycle Sara Salimi et Shana Edouard de l’UW ; Jihong Cole-Dai et Carleigh Larrick de l’Université d’État du Dakota du Sud ; William Porter et Linia Tashmim de l’Université de Californie à Riverside ; et Lei Geng de l’Université des sciences et technologies de Chine.
L’étude a été financée par la National Science Foundation et la National Natural Science Foundation de Chine.
