Il y a environ 14 000 ans, les proliférations d'algues dans l'océan Austral ont aidé à réduire massivement le contenu mondial du dioxyde de carbone de l'atmosphère – comme cela a maintenant été révélé par de nouvelles analyses de l'ADN ancien publié par une équipe de l'Alfred Wegener Institute (AWI) dans la revue dans la revue Géoscience de la nature. Dans l'océan autour du continent antarctique, ces proliférations d'algues ont eu un impact significatif sur la dynamique mondiale du carbone. La baisse future actuelle et attendue de la glace de mer dans cette région constitue désormais une menace sérieuse pour ces algues, ce qui pourrait entraîner des conséquences mondiales.
À la fin de la dernière période glaciaire, le réchauffement de l'hémisphère sud a ralenti temporairement dans une phase connue sous le nom d'inversion du froid antarctique (ACR). L'étude révèle que les conditions climatiques spéciales de cette période – en particulier impliquant une vaste couverture de glace de mer en hiver, suivie d'une forte fusion saisonnière au printemps – des proliférations d'algues massives favorisées du genre Phaeocystis dans l'océan sud. Ces fleurs ont absorbé de grandes quantités de dioxyde de carbone, ralentissant considérablement l'augmentation de ce gaz endommageant le climat dans l'atmosphère.
L'équipe de recherche AWI a été en mesure de prouver ce lien pour la première fois en examinant le matériel génétique de l'ADN et Sedadna) dits sédimentaires (Sedna) qui a été conservé dans le fond marin depuis des milliers d'années. Cela est dû au fait que les phaeocystis ne laissent pas des microfossiles classiques et sont donc restés invisibles dans les archives climatiques précédentes. À ce jour, il n'a pas été possible de détecter sa présence par le biais de méthodes géochimiques classiques.
En menant leur étude, l'équipe AWI a examiné un noyau de sédiments à une profondeur de près de 2 000 mètres dans le détroit de Bransfield au nord de la péninsule antarctique. Le noyau contient Sedadna depuis les 14 000 dernières années. Les chercheurs ont extrait cela des noyaux de sédiments pour étudier les changements dans les communautés biologiques au fil du temps.
« Notre étude montre que ces proliférations d'algues ont contribué à une réduction significative des niveaux mondiaux de co₂ atmosphérique au cours d'une phase de transition climatique caractérisée par une grande étendue de glace de mer », explique Josefine Friederike Weiß d'Awi, auteur principal de l'étude.
En effet, le noyau de sédiments présente un rapport élevé de baryum (BA) au fer (FE) pour cette phase – un rapport considéré comme un indicateur de l'apport et du dépôt organiques du carbone, en raison du fait qu'il est lié à la productivité biologique dans les eaux de surface.
« Plus la glace de mer se développe en hiver, plus la zone au printemps est grande où l'eau de fusion riche en nutriments entre dans la mer de surface – et donc la zone où les algues de Phaeocystis trouvent des conditions de croissance idéales. En conséquence, une plus grande étendue de glace de mer mène directement à une région plus grande avec une productivité allégale élevée », ajoute Friederike Weiß.
Ces processus biologiques dans l'océan sont étroitement liés aux événements climatiques mondiaux, même s'ils restent invisibles à l'œil humain. De plus, les fleurs de Phaeocystis à grande échelle ont eu un impact sur les réseaux alimentaires et la distribution des nutriments dans l'océan Austral, déclenchant une réaction en chaîne complexe: des changements dans la composition du plancton et les cycles biogéochimiques décalés jusqu'à une longue période de carbone dans les profondeurs, ils ont influencé l'équilibre écologique et le cycle du carbone sur des périodes de temps.
Aujourd'hui, Phaeocystis est particulièrement en voie de disparition en Antarctique, étant donné que la tendance à long terme vers la perte de glace de mer et, en particulier, la récente baisse spectaculaire de l'océan Austral modifie considérablement ses conditions de vie. La perte de ces proliférations d'algues importantes pourrait déstabiliser les écosystèmes locaux.
Bien que d'autres espèces d'algues telles que les diatomées puissent bénéficier de conditions sans glace, la structure du réseau alimentaire changerait fondamentalement. De plus, Phaeocystis est particulièrement efficace pour transporter le carbone vers la mer profonde. Par conséquent, une baisse de ses fleurs pourrait signifier que moins de carbone est stocké dans l'océan dans l'ensemble, ce qui pourrait exacerber le changement climatique à long terme.
De plus, les phaeocystis produisent du sulfure de diméthyle (DMS), un gaz qui favorise la formation de nuages, augmentant ainsi le reflet de la lumière du soleil. Par conséquent, la perte de proliférations d'algues pourrait également entraîner un impact négatif sur la formation des nuages et donc sur la régulation du climat, ce qui entraînerait à son tour un impact supplémentaire sur le climat.
D'une part, l'étude des scientifiques AWI fournit de nouvelles informations sur le rôle de l'océan Austral et de ses micro-organismes dans les événements climatiques mondiaux du passé, qui n'auraient pas pu être détectés auparavant en utilisant des méthodes traditionnelles dans les archives de sédiments.
D'un autre côté, il montre pour la première fois que les méthodes d'enquête géologique antérieures, en combinaison avec l'ADN ancien sédimentaire, ont donné naissance à une reconstruction plus réaliste des écosystèmes passés et à notre compréhension des fluctuations antérieures de dioxyde de carbone. Cela ouvrira la voie à des évaluations plus différenciées des développements futurs dans le système climatique.
L'analyse de ces processus géologiques souligne le rôle crucial que jouent les processus biologiques dans la régulation du climat. Cette constatation met en évidence l'importance de donner une plus grande considération aux écosystèmes marins dans la recherche sur le climat actuel et dans les prévisions futures.
En ce qui concerne les recherches supplémentaires, cela signifie que la combinaison d'analyses d'ADN et de méthodes géologiques devrait être encore améliorée afin d'obtenir et de décrire une image encore plus précise des changements climatiques passés.
De plus, les organismes importants individuels, tels que les phaeocystis, devraient être étudiés plus en détail pour être en mesure de mieux comprendre leur influence sur le cycle du carbone et le climat. Cela entraînera non seulement de meilleures prévisions climatiques, mais permettra également d'identifier des changements écologiques profonds potentiels dans l'océan à un moment précoce et leurs impacts évalués en conséquence.
