Découvrir le rôle caché de la poussière – Nourrir les océans et réguler le changement climatique

Un scientifique de l’Oregon State University mène de nouvelles recherches visant à découvrir le rôle de la poussière dans le maintien des écosystèmes océaniques mondiaux et le contrôle des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique.

Les chercheurs savent depuis longtemps que le phytoplancton, qui sont des organismes ressemblant à des plantes qui résident dans la couche supérieure de l’océan et servent de base à la chaîne alimentaire marine, dépend de la poussière de sources terrestres pour les nutriments essentiels. Cependant, quantifier à l’échelle mondiale l’étendue et l’ampleur de l’impact de cette poussière – des particules provenant de sources telles que le sol qui sont transportées par le vent et affectent le climat de la Terre – s’est avérée difficile.

“C’est vraiment la première fois qu’il a été démontré, en utilisant les enregistrements d’observation modernes et à l’échelle mondiale, que les nutriments transportés par la poussière déposée sur l’océan créent une réponse dans la biologie de surface de l’océan”, a déclaré Toby Westberry, un océanographe de l’État de l’Oregon et auteur principal de l’article qui vient d’être publié dans Science.

L’océan joue un rôle important dans le cycle du carbone ; le dioxyde de carbone de l’atmosphère se dissout dans les eaux de surface, où le phytoplancton transforme le carbone en matière organique par

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>photosynthèse[{“attribute=””>photosynthesis. Une partie de la matière organique nouvellement formée coule de la surface de l’océan vers la mer profonde, où elle est enfermée, une voie connue sous le nom de pompe biologique.

Dans le nouvel article, Westberry et d’autres scientifiques de l’État de l’Oregon ; l’Université du Maryland, comté de Baltimore ; et le Goddard Space Flight Center de la NASA estiment que les dépôts de poussière représentent 4,5 % de la production annuelle mondiale d’exportation, ou puits, de carbone. La variation régionale de cette contribution peut être beaucoup plus élevée, approchant 20% à 40%, ont-ils constaté.

Poussière d’Australie. Crédit : Observatoire de la Terre de la NASA

“C’est important parce que c’est une voie pour extraire le carbone de l’atmosphère et le faire descendre dans l’océan profond”, a déclaré Westberry. “La pompe biologique est l’un des principaux contrôles du dioxyde de carbone atmosphérique, qui est un facteur dominant du réchauffement climatique et du changement climatique.”

Dans l’océan, les nutriments vitaux pour la croissance du phytoplancton sont en grande partie fournis par le mouvement physique de ces nutriments des eaux profondes jusqu’à la surface, un processus connu sous le nom de mélange ou de remontée d’eau. Mais certains nutriments sont également fournis par la poussière atmosphérique.

À ce jour, la compréhension de la réponse des écosystèmes marins naturels aux apports atmosphériques s’est limitée à des événements singulièrement importants, tels que les incendies de forêt, les éruptions volcaniques et les tempêtes de poussière extrêmes. En fait, Recherche précédente par Westberry et d’autres ont examiné les réponses de l’écosystème après l’éruption de 2008 sur l’île de Kasatochi dans le sud-ouest de l’Alaska.

Dans le nouvel article, Westberry et Michael Behrenfeld, professeur de l’État de l’Oregon au Département de botanique et de phytopathologie, ainsi que des scientifiques de l’UMBC et

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>NASA[{“attribute=””>NASA s’est appuyé sur ces recherches antérieures pour examiner la réponse du phytoplancton dans le monde.

Westberry et Behrenfeld ont concentré leurs efforts sur l’utilisation de données satellitaires pour examiner les changements de couleur de l’océan suite aux apports de poussière. L’imagerie couleur de l’océan est collectée chaque jour dans l’ensemble de l’océan mondial et signale les changements dans l’abondance du phytoplancton et sa santé globale. Par exemple, une eau plus verte correspond généralement à des populations de phytoplancton abondantes et saines, tandis que des eaux plus bleues représentent des régions où le phytoplancton est rare et souvent sous-alimenté.

Poussière d’Australie. Crédit : Observatoire de la Terre de la NASA

Les scientifiques de l’UMBC et de la NASA ont concentré leurs efforts sur la modélisation du transport et du dépôt de la poussière à la surface de l’océan.

“Déterminer la quantité de poussière déposée dans l’océan est difficile car une grande partie du dépôt se produit pendant les tempêtes de pluie lorsque les satellites ne peuvent pas voir la poussière. C’est pourquoi nous nous sommes tournés vers un modèle », a déclaré Lorraine Remer de l’UMBC, professeure de recherche au Goddard Earth Sciences Technology and Research Center II, un consortium dirigé par l’UMBC. L’équipe de l’UMBC a utilisé des observations pour confirmer un modèle global de la NASA avant d’incorporer ses résultats dans l’étude.

En travaillant ensemble, l’équipe de recherche a découvert que la réponse du phytoplancton au dépôt de poussière varie en fonction de l’emplacement.

Dans les régions océaniques de basse latitude, la signature de l’apport de poussière est principalement considérée comme une amélioration de la santé du phytoplancton, mais pas de son abondance. En revanche, le phytoplancton dans les eaux des latitudes plus élevées montre souvent une meilleure santé et une abondance accrue lorsque la poussière est fournie. Ce contraste reflète des relations différentes entre le phytoplancton et les animaux qui les mangent.

Les environnements de basse latitude ont tendance à être plus stables, ce qui entraîne un équilibre étroit entre la croissance du phytoplancton et la prédation. Ainsi, lorsque la poussière améliore la santé du phytoplancton, ou le taux de croissance, cette nouvelle production est rapidement consommée et presque immédiatement transférée vers le haut de la chaîne alimentaire.

Aux latitudes plus élevées, le lien entre le phytoplancton et ses prédateurs est plus faible en raison des conditions environnementales en constante évolution. En conséquence, lorsque la poussière stimule la croissance du phytoplancton, les prédateurs sont un pas en arrière et les populations de phytoplancton présentent à la fois une meilleure santé et une abondance accrue.

L’équipe de recherche poursuit cette recherche, en apportant des outils de modélisation améliorés et en se préparant à des données satellitaires plus avancées de la prochaine mission satellite Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE) de la NASA, dont certaines seront collectées par l’UMBC et – construit l’instrument HARP2.

“L’analyse actuelle démontre des réponses biologiques océaniques mesurables à une énorme plage dynamique d’apports atmosphériques”, a déclaré Westberry. “Nous prévoyons que, alors que la planète continue de se réchauffer, ce lien entre l’atmosphère et les océans va changer.”

Référence : « Nourriture atmosphérique des écosystèmes océaniques mondiaux » par TK Westberry, MJ Behrenfeld, YR Shi, H. Yu, LA Remer et H. Bian, 4 mai 2023, Science.
DOI : 10.1126/science.abq5252