Floraisons phyloplanctoniques dans un océan Arctique en

JOURNÉE DE LA RECHERCHE FRQNT, 24 FÉVRIER 2015
Les floraisons phytoplanctoniques
dans un océan Arctique
en mutation
La recherche nordique : un regard québécois, une portée internationale
Mathieu Ardyna
TAKUVIK (CNRS - U. Laval)
Canada Excellence
Research Chairs
Chaires d’excellence
en recherche du Canada
L’océan Arctique :
Sentinelle du changement climatique
PRÉDICTIONS DU RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE
Prédiction 2070-2100 versus 1960-1990
Augmentation de la temperature (°C)
IPCC (2013)
RÔLE PIVOT DE L’OCÉAN ARCTIQUE AU NIVEAU DU CLIMAT MONDIAL
Eaux pacifiques
Eaux arctiques
Eaux atlantiques
LA PERTE SANS PRÉCÉDENT DE LA COUVERTURE DE GLACE
ESA (2011)
RÉCHAUFFEMENT GLOBAL DE L’OCÉAN ARCTIQUE
Missions océanographiques
internationales multi-annuelles
(lignes jaunes)
Violet : Température de l’eau
plus haute
Polyakov et al. (2011)
Comment les écosystèmes marins arctiques
répondent au dérèglement climatique ?
LES ÉCOSYSTÈMES MARINS ARCTIQUES
Darnis et al. (2011)
LE PHYTOPLANCTON ARCTIQUE
Cellules algales (taille micrométrique) :
• Optimisation de la captation lumineuse
• Photosynthèse : Lumière  Sucres, Lipides
• Production de biomasse végétale
• Adaptées à des conditions extrêmes de
l’océan Arctique (faible température, longue
période en totale obscurité).
LE PHYTOPLANCTON ARCTIQUE
Les cellules phytoplanctoniques sont
dépendantes par un ensemble de
variables de l’environnement marin :
• Lumière
• Disponibilité en nutriments
• Migrations verticales dans la colonne
d’eau
• Broutage par des herbivores
(zooplancton…)
SPÉCIFICITÉS DES CYCLES ANNUELS PHYTOPLANCTONIQUES ARCTIQUES
Cycle annuel typique du phytoplancton arctique
© Chris Fritsen
Ardyna (2015)
Total Carbon (%)
IMPORTANCE DU “TIMING” POUR LES ÉCOSYSTÈMES ARCTIQUES
80
60
Carnivores
(Morue arctique, capelin…)
40
20
Total Carbon (%)
J F MAM J J A S ON D
80
Zooplankton
herbivore
(copépodes, krill…)
60
40
20
Production primaire
(Valeur relative)
J F MAM J J A S ON D
Producteur primaire
(phytoplancton & algues de glace)
100
80
60
40
20
J F MAM J J A S ON D
Falk-Petersen et al. (2007)
Comment documenter les floraisons
phytoplanctoniques arctiques et
leurs potentielles perturbations ?
VOYAGE DU NGCC AMUNDSEN (ARCTICNET 2003-…)
VOYAGE DU NGCC AMUNDSEN (ARCTICNET 2003-…)
© Martin Fortier et Jean-Jacques Pangrazi
LES SATELLITES (NASA/ESA)
Floraisons phytoplanctoniques
NASA (2012)
PRIX DE DÉCOUVERTE SCIENTIFIQUE DU QUÉBEC 2014
Comment les floraisons phytoplanctoniques
arctiques peuvent être affectées par les
changements environnementaux ?
L’ÉTUDE DU PHYTOPLANCTON VIA LES SATELLITES
Archipel canadien
Chl a (mg m-3)
Pacifique du Nord
En résumé :
2 floraisons phytoplanctoniques : Régions tempérées
1 floraison phytoplanctonique : Régions arctiques
Jour
CHANGEMENT DES CYCLES ANNUELS DANS L’OCÉAN ARCTIQUE (>65°N)
Ardyna et al. (2014)
CHANGEMENT DES CYCLES ANNUELS DANS L’OCÉAN ARCTIQUE (>65°N)
1 floraison
2 floraisons
Proportion (%)
Superficie de la banquise
(106 km2)
Patron plat
Année
Période
Ardyna et al. (2014)
CHANGEMENT DES CYCLES ANNUELS DANS L’OCÉAN ARCTIQUE (>65°N)
1 floraison
2 floraisons
Augmentation de
l’occurrence d’une
seconde floraison (%)
80
70
Proportion (%)
Patron plat
60
50
40
30
20
10
0
Période
Ardyna et al. (2014)
CHANGEMENT DANS LE PATRON DES TEMPÊTES AUTOMNALES EN ARCTIQUE
Période automnale :
septembre & octobre
Jours de tempête :
Jours où la vitesse des vents
est supérieure à 10 m s-1
Ardyna et al. (2014)
CHANGEMENT DANS LE PATRON DES TEMPÊTES AUTOMNALES EN ARCTIQUE
Retombées et perspectives de la
découverte scientifique
CONTEXT – BIOGEOGRAPHY – PRODUCTIVITY – PHENOLOGY – PERPECTIVES
RETOMBÉES DIRECTES DE LA DÉCOUVERTE SCIENTIFIQUE
IMPACT DE LA DÉCOUVERTE SCIENTIFIQUE
L’occurrence de nouvelles floraisons automnales semblent coïncider
avec la prise tardive des glaces et une exposition accrue des océans aux
tempêtes automnales.
L’augmentation des jours de tempête en septembre/octobre est liée à :
- Une surface plus importante des eaux ouvertes;
- L’augmentation de l’intensité et de la fréquence des tempêtes
automnales.
Ce changement dans les cycles annuels du phytoplancton peut entraîner
des modifications drastiques en cascade dans les écosystèmes
arctiques.
RETOMBÉES DIRECTES DE LA DÉCOUVERTE SCIENTIFIQUE
Cycle annuel du phytoplancton arctique
Ardyna (2015)
PERSPECTIVES DE LA DÉCOUVERTE SCIENTIFIQUE
Modification de la perception sur les réponses potentielles des
écosystèmes marins arctiques aux changements climatiques :
• « Tempérisation » de l’océan Arctique; en voie de passer d’un mode
polaire à un mode boréal.
• Possible favorisation des espèces des eaux ouvertes (remontées vers
le nord des espèces boréales) au détriment de espèces arctiques
associées au couvert de glace.
Cette étude ouvre la voie à de nouvelles recherches visant à déterminer
les implications de ce changement pour le cycle du carbone et les
écosystèmes arctiques…
La fin…
REMERCIEMENTS
Takuvik/
CERC
ISMERUQAR
Takuvik/
Québec-Océan
Takuvik/
CERC
Université de
Washington
Prof. Marcel
Babin
Prof. Michel
Gosselin
Prof. Jean-Éric
Tremblay
Dr. Emmanuel
Devred
Dr. Luc
Rainville
Canada Excellence
Research Chairs
Chaires d’excellence
en recherche du Canada
Questions ???
Canada Excellence
Research Chairs
Chaires d’excellence
en recherche du Canada
REMERCIEMENTS: TAKUVIK /CERC TEAM
Chercheurs
Coordinateurs & Ingénieurs de recherche
Postdoctorants & Étudiants à la maîtrise et au doctorat