Une nouvelle étude publiée dans Géoscience de la nature a révélé que la composition chimique de l'océan mondial subit une transformation, avec des rapports nutritifs clés essentiels à la vie marine s'éloignant du rapport rouge de longue date au cours des dernières décennies.
En utilisant le plus grand ensemble de données mondiales de stoechiométrie océanique à ce jour, ce qui réduit plus de 56 000 échantillons organiques de particules et près de 389 000 mesures de nutriments dissous prélevés dans les eaux de surface à 1000 mètres de profondeur entre 1971 et 2020 – les chercheurs ont trouvé des écarts systématiques dans les rapports moles de carbone (C), les azogenes (N) et le phosphorre (P), TROIS ELLEUX EXCELOSE.
Proposée pour la première fois au milieu du XXe siècle, le rapport Redfield pose un équilibre fixe 106c: 16n: 1p dans la matière organique marine, une pierre angulaire de la compréhension des cycles nutritifs de l'océan, de la productivité du plancton et du débit de carbone. Mais la nouvelle étude, dirigée par des chercheurs de l'Institut de l'environnement de la Terre de l'Académie chinoise des sciences, ainsi que des scientifiques d'institutions telles que l'Université normale de la Chine centrale, le Conseil national de recherche espagnol, Yale, Princeton et l'Université de Californie du Sud, montre que l'équilibre change.
Au cours des 50 dernières années, les rapports C: N: P organiques et dissous se sont déplacés régulièrement, avec des modèles spatiaux et temporels clairs, révèle l'étude. À l'échelle mondiale, les rapports C: P et N: P du phytoplancton ont augmenté – une signalisation croissante de phosphore dans les écosystèmes marins – tandis que les eaux de surface montrent un enrichissement croissant du carbone, reflété dans des rapports C: N et C: P: P: P: P: P.
Notamment, l'étude a identifié un tournant critique vers 2007: après cette année, les rapports C: N: N: P auparavant augmentant auparavant un déclin progressif. Les chercheurs relient ce changement à l'augmentation des apports de phosphore axés sur l'homme – de l'agriculture, des eaux usées et du ruissellement industriel – altérant la dynamique des nutriments dans certaines régions.
L'équipe a également découvert des modèles distincts liés à la profondeur. À mesure que la profondeur de l'océan augmente, dissous les rapports C: N et C: P: tandis que les rapports N: P augmentent. Cela est probablement dû à la perte préférentielle du carbone à mesure que la matière organique coule et se décompose, associée à l'azote et au phosphore restant sous des formes inorganiques dissoutes. Les changements dans les communautés microbiennes – du phytoplancton de surface à des bactéries hétérotrophes plus profondes – jouent également un rôle.
Malgré des changements plus larges, le rapport C: N de Phytoplancton est resté remarquablement stable sur 50 ans. Les chercheurs attribuent cela à «l'homéostasie stœchiométrique», un mécanisme biologique où le plancton régule l'absorption des nutriments et la composition cellulaire pour contrer les changements environnementaux. Cette stabilité met en évidence l'adaptabilité des organismes marins, même si les changements sont motivés à la fois par les réponses physiologiques et la restructuration communautaire.
Les résultats remettent en question l'hypothèse de longue date des ratios fixes de l'océan C: N: P. Les chercheurs soutiennent que le système terrestre et les modèles climatiques doivent adopter des structures stoechiométriques dynamiques et variables plutôt que des ratios statiques – avertir que l'ignorance de tels changements pourrait biaiser les estimations de l'absorption du carbone océanique, des limitations des nutriments et des rétroactions climatiques.
