Un nouvel article donne un aperçu de l’un des facteurs les plus importants du cycle du carbone de l’océan Austral, la « pompe biologique », où le carbone est utilisé par les organismes à la surface et transféré dans les profondeurs de l’océan, loin du contact avec l’atmosphère. Un puit de carbone essentiel en ces temps de crise climatique.
L’océan Austral, également connu sous le nom d’océan Antarctique, joue un rôle central dans la modération du taux de changement climatique, absorbant environ 40% de la quantité totale d’émissions de dioxyde de carbone (CO2) générées par l’homme et 60 à 90% de l’excès de chaleur emprisonné par les gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
Comprendre comment l’océan Austral absorbe le CO2, grâce au phytoplancton, est l’une des principales priorités de l’océanographie, mais les conditions d’accès difficiles de l’océan Austral mettent au défi la capacité des scientifiques à caractériser avec précision le cycle du carbone.
Récemment, une équipe scientifique, dirigée par Yibin Huang et Andrea Fassbender du Pacific Marine Environmental Laboratory de la NOAA, en collaboration avec Seth Bushinsky, professeur adjoint d’océanographie à l’UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), ont examiné les données recueillies auprès de plus de 100 flotteurs de profilage autonomes sur 10 ans pour quantifier, pour la première fois, le rôle que jouent les minuscules organismes du phytoplancton dans l’absorption de CO2 de l’océan Austral.
Différents types de carbone et phytoplancton
Le phytoplancton en absorbant le carbone produit différents types d’éléments nécessaires à la vie (on parle de substances biogéniques). Chaque type de carbone biogénique a un impact différent sur l’exportation de carbone et sur l’échange de CO2 entre l’atmosphère et l’océan.
Mais l’auteur principal Huang explique dans un communiqué que la surveillance simultanée des trois différents types de carbone produits par l’activité biologique a posé un défi de longue date aux océanographes. En raison de la complexité des méthodes traditionnelles, les scientifiques traitent généralement la production totale de carbone comme une boîte noire, sans aucune vision sur les différents flux entrant.
Comprendre la mécanique sous-jacente à la capture de carbone est d’une importance cruciale. En effet, un changement dans la vitesse à laquelle le carbone biogénique est stocké dans les eaux océaniques pourrait entraîner plus de CO2 restant dans l’atmosphère et affecter potentiellement le rythme du changement climatique.
Huang explique : « Notre étude applique une méthode récemment développée pour estimer la production et l’exportation de réservoirs de carbone biogénique distincts de manière rentable et à l’échelle des bassins océaniques pour surveiller le fonctionnement des écosystèmes marins et leur réponse au futur changement climatique ».
Comment le phytoplancton extrait le carbone de l’atmosphère
Grâce à la circulation unique de l’océan Austral au sud de 35° de latitude sud, l’interaction des processus physiques et biologiques façonne la biogéochimie (traite des échanges d’éléments chimiques entre les organismes vivants et leur environnement) régionale qui influence l’intérieur de l’océan mondial.
Ainsi, la remontée d’eau qui prévaut au sud du courant circumpolaire antarctique met en contact avec l’atmosphère des eaux profondes riches en carbone inorganique dissous. Les eaux profondes sont également riches en nutriments, qui alimentent l’activité biologique culminant au printemps et en été. Le phytoplancton consomme du carbone inorganique dissous, certaines espèces l’utilisant pour fabriquer leurs exosquelettes, puis le transportent en profondeur lorsqu’ils meurent.
Bien que le plancton prospère dans cette eau riche et froide, il ne peut pas utiliser pleinement les nutriments disponibles et le carbone inorganique dissous ramené à la surface lors de la remontée d’eau.
Une partie du carbone inorganique dissous est dégazée localement dans l’atmosphère. Les nutriments non utilisés sont ensuite transportés vers l’équateur via une circulation à grande échelle, alimentant une grande partie de la production biologique dans les régions subtropicales et tropicales. Le schéma saisonnier du cycle du carbone dans l’océan Austral est façonné par le ralentissement de la croissance du phytoplancton pendant l’hiver, lorsque le mélange en eau profonde est le plus vigoureux.
L’article se concentre sur la quantification du carbone inorganique dissous utilisée par ces minuscules organismes et sur la manière dont le processus naturel d’exportation de carbone influence l’échange air-mer moderne de CO2.
De minuscules créatures, un énorme puits de carbone
Les chercheurs ont découvert que la production de carbone organique capture environ 3 milliards de tonnes de carbone par an, ce qui équivaut à environ un quart des émissions humaines totales, tandis que la production de particules de carbone inorganique diminue l’absorption de CO2 d’environ 270 millions de tonnes par an. Les différences dans la quantité de chaque type de carbone produit du nord au sud à travers l’océan Austral influencent l’impact de la pompe biologique sur l’échange local de CO2 air-mer.
Sans l’action du plancton consommant du carbone pendant la saison de croissance de l’hémisphère sud, l’océan Austral serait une source de CO2 pour l’atmosphère, ont déclaré les scientifiques.
Le rôle important joué par le phytoplancton dans le puits de carbone moderne de l’océan Austral suggère que la compréhension de la variabilité d’une année à l’autre de la production de carbone biogénique peut être d’une importance capitale pour comprendre la variabilité du puits de carbone global de l’océan Austral, a déclaré Andrea Fassbender.
Elle conclut : « L’élargissement des observations persistantes tout au long de l’année à partir de flotteurs de profilage biogéochimiques constituerait un moyen rentable de surveiller la pompe biologique dans tout l’océan Austral et dans le monde ».
Source : Huang, Yibin & Fassbender, Andrea & Bushinsky, Seth. (2023). Biogenic carbon pool production maintains the Southern Ocean carbon sink. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. https://doi.org/10.1073/pnas.2217909120