L'eau de fonte trouble et chargée de sédiments provenant des glaciers est une source clé de nutriments pour la vie océanique, mais une nouvelle étude suggère que, à mesure que le changement climatique entraîne le rétrécissement et le retrait de nombreux glaciers, leur eau de fonte pourrait devenir moins nutritive.
Dirigée par des scientifiques de la Scripps Institution of Oceanography de l'UC San Diego, l'étude révèle que l'eau de fonte d'un glacier d'Alaska en retrait rapide contenait des concentrations nettement inférieures de types de fer et de manganèse qui peuvent être facilement absorbés par les organismes marins par rapport à un glacier stable à proximité.
Ces métaux sont rares dans de nombreuses régions de l’océan, notamment dans le golfe d’Alaska, très productif, et constituent également des micronutriments essentiels au phytoplancton, les micro-organismes qui constituent la base de la plupart des réseaux trophiques marins.
Les résultats, publiés dans Communications naturelles, se limitent à seulement deux glaciers en Alaska, mais ils suggèrent que le retrait des glaciers provoqué par le changement climatique pourrait modifier le rôle que jouent les glaciers dans l’apport de nutriments à l’océan.
« Si nous pouvons reproduire ces découvertes ailleurs, les impacts dépasseront notre compréhension scientifique des glaciers », a déclaré Sarah Aarons, géochimiste à Scripps et co-auteur de l'étude.
« Cela pourrait avoir un impact sur la productivité d'écosystèmes marins très importants, ce qui pourrait avoir des implications à long terme sur la santé des principales pêcheries. »
À mesure que les glaciers s'écrasent sur le substrat rocheux, une partie des roches et des sédiments pulvérisés qu'ils créent s'écoulent dans l'océan par le ruissellement glaciaire. Les sédiments contenus dans le ruissellement glaciaire constituent une source importante d'oligo-éléments métalliques comme le fer et le manganèse pour les écosystèmes marins côtiers de l'Alaska, de l'Antarctique, du Groenland et d'autres régions de haute latitude.
Ces nutriments alimentent la croissance du phytoplancton, qui constitue la base du réseau trophique marin et absorbe plusieurs tonnes de dioxyde de carbone, responsable du réchauffement de la planète.
Les glaciers du monde sont menacés par le changement climatique, qui entraîne la perte et le rétrécissement de la plupart des glaciers. Les chercheurs à l’origine de l’étude voulaient déterminer si toute cette perte et ce retrait rapides de la glace modifiaient la teneur en éléments nutritifs de l’eau de fonte des glaciers.
Pour enquêter, les chercheurs se sont rendus dans deux fjords adjacents de la péninsule de Kenai en Alaska en mai 2022. Chaque fjord contenait un glacier, mais l'un était stable et l'autre avait reculé d'environ 15 kilomètres (neuf miles) depuis 1950.
Surtout, parce que les deux glaciers étaient si proches l’un de l’autre, ils grinçaient chacun sur le même substrat rocheux. Cela signifiait que la matière source des sédiments transportés par l'eau de fonte des glaciers était presque identique, créant ainsi une expérience naturelle qui a permis à l'équipe d'isoler l'influence du retrait des glaciers sur la teneur en éléments nutritifs.
L'équipe a collecté des échantillons d'eau de surface, des sédiments en suspension et des éléments d'icebergs du glacier stable, nommé glacier Aialik, et du glacier en retrait, nommé glacier Northwestern.
Les chercheurs ont analysé la composition chimique de leurs échantillons en mettant particulièrement l’accent sur les métaux, notamment le manganèse et le fer, ainsi que sur l’élément phosphore, qui est également un nutriment clé. L'analyse a également révélé si ces éléments étaient présents sous des formes chimiques qui les rendaient biodisponibles ou capables d'être absorbés et utilisés par les organismes vivants.
Bien que les deux glaciers érodent le même substrat rocheux sous-jacent, l’équipe a découvert des différences frappantes entre leurs panaches de sédiments. Le glacier stable Aialik a produit des sédiments dans lesquels environ 18 % du fer et 26 % du manganèse existaient sous des formes biodisponibles. En revanche, les sédiments du glacier Northwestern contenaient des fractions plus faibles de fer biodisponible (13 %) et de manganèse (14 à 15 %).
Les sédiments du glacier en retrait présentaient des signes d'altération chimique étendue et d'épuisement des métaux réactifs, ainsi que d'autres preuves d'interactions prolongées entre l'eau et la roche.
Les chercheurs ont déclaré que leurs résultats suggèrent que pour le glacier qui s'est retiré vers l'intérieur des terres, l'eau de fonte et les sédiments mettent plus de temps à atteindre l'océan, offrant ainsi davantage de possibilités d'interactions chimiques qui pourraient transformer le fer et le manganèse en des états moins biodisponibles.
« Plus l'eau reste longtemps en contact avec des roches ou des sédiments, plus la dégradation chimique ou l'altération se produit », a déclaré Aarons. « Ainsi, un glacier en retrait pourrait envoyer plus de sédiments dans l'océan, mais avec des concentrations plus faibles de nutriments biodisponibles comme le fer, car l'altération se produit davantage. »
De ce point de vue, le substrat rocheux érodé envoyé dans l’océan par le glacier stable est « plus frais » et contient plus de nutriments biodisponibles car il a passé moins de temps à interagir avec l’eau et d’autres matériaux.
La plupart des glaciers océaniques du monde entier perdent de la glace à mesure que le changement climatique progresse. Ainsi, si les tendances observées dans ces fjords de l'Alaska s'avèrent cohérentes entre les glaciers, les implications pourraient être importantes, en particulier pour des régions comme le golfe d'Alaska et l'océan Austral, qui abritent des pêcheries productives et où le fer est un nutriment rare.
« Nous constatons des différences géochimiques très nettes entre ces deux systèmes glaciaires que nous associons à leur état de retrait », a déclaré Kiefer Forsch, l'auteur principal de l'étude qui a mené la recherche en tant que chercheur postdoctoral à Scripps et qui travaille maintenant à l'Université de Californie du Sud.
« Cependant, il s'agit d'un instantané de deux glaciers dans une région. Comprendre si ces modèles se maintiennent sur des glaciers ailleurs dans le monde avec différents types de substrat rocheux et stades de retrait nécessitera des recherches supplémentaires. »
Aarons a également souligné l'importance du soutien gouvernemental qui a permis cette recherche.
Les chercheurs suggèrent que les travaux futurs devraient analyser les sédiments d'eau de fonte de plusieurs systèmes glaciaires à différents stades de retrait afin de clarifier si les résultats de ces deux fjords de l'Alaska peuvent éclairer les prévisions sur les réponses des écosystèmes au retrait continu des glaciers dans le monde entier.
Outre Aarons et Forsch, Angel Ruacho, de l'Agence américaine de protection de l'environnement, a co-écrit l'étude. Ruacho a mené la recherche tout en complétant une bourse postdoctorale à l'Université de Washington.
