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Les Cycles Phytoplanctoniques en Antarctique
L'océan antarctique, zone définie comme regroupant les masses d'eau au sud de la convergence antarctique encore
appelée front polaire, correspond à environ 10% de la surface totale des océans. C'est un site important pour la
formation des masses d'eau profondes et pour les échanges de chaleur et de gaz entre l'océan et l'atmosphère. C'est
notamment un puit pour la régulation du gaz carbonique atmosphérique et anthropogénique. L'environnement marin
austral présente des caractéristiques très variables suivants les régions. Les régions au sud du passage de Drake sont
oligotrophiques alors que les baies de la péninsule antarctique sont très productives biologiquement. Les zones
frontales, les gyres, les tourbillons sans oublier la circulation antarctique circumpolaire stimulent à tous les niveaux les
réseaux trophiques et provoquent des zonations physiques et biologiques dans l'océan austral. A cela s'ajoute le cycle
saisonnier de la formation et de la fonte de la glace qui affecte une surface supérieure à 60% de l'océan austral mais
aussi les variations saisonnières des radiations incidentes, des vents qui affectent les couches supérieures de l'océan.
Cette grande variabilité a des effets notables sur les chaînes alimentaires et notamment la base des écosystèmes, la
production primaire représentée par le phytoplancton qui présente en Antarctique 3 grandes particularités: A) un cycle
annuel conditionné par la présence ou l'absence des glaces, B) une production primaire faible par rapport à la forte
teneur en macronutrients qui devrait permettre un fort développement planctonique, C) un fort taux d'endémisme en
raison de la circulation particulière des masses d'eau.
Ce document décrit dans un premier temps 2 grands processus physiques qui contrôlent fortement le développement du
phytoplancton: le cycle de la glace et la fertilisation des eaux australes. Après un bilan des principaux flux thermiques
responsables de la formation ou de la fonte de la glace, ces 2 étapes sont étudiées en détails notamment la
structuration de la glace lors de sa formation et les conséquences de la fonte sur les caractéristiques de la colonne
d'eau sous-jacente. La fertilisation des eaux antarctiques fait intervenir des remontées d'eau profondes riches en
macronutrients et des apports atmosphériques en micronutrients notamment en fer provenant des régions arides.
Compte tenu des apports en sels nutritifs, le développement du phytoplancton, bien que considérable, n'est pas
maximal. En fait, les apports en micronutrients semblent bien plus faibles que les apports en macronutrients. Les
micronutrients pourraient donc limiter le développement du phytoplancton. Si la teneur en nutrients est globalement
forte, la teneur en chlorophylle est plus faible que ce qu'elle pourrait être ce qui vaut à cette région le nom de zone
HNLC (High Nutrients Low Chlorophyll).
La deuxième partie aborde l'effet de ces processus sur le développement du phytoplancton. La formation de la glace
s'accompagne en effet d'une prise en glace du phytoplancton soit par une formation de la glace autour des cellules
phytoplanctoniques qui se concentrent, soit par scavenging: lors de la remontée des cristaux de frazil (stade primitif de
la glace) vers la surface par des mouvements convectifs dans les couches d'eaux superficielles, le phytoplancton adhère
aux cristaux de glaces et est entraîné vers la surface. Il existe également d'autres processus. Ensuite, les cellules vont
bénéficier de conditions particulières dans la glace (conditions de vies "cryohalines") qui vont permettre le
développement de communautés algales donnant à la glace une couleur parfois ôcre. Ces communautés varient
quantitativement selon le type de glace.
La fonte de la glace est la période suivante. Elle provoque la libération des cellules dans le milieu. Les cellules
repassent dans un stade de vie marine. Cette période est propice au développement massif du plancton durant ce
qu'on appelle bloom phytoplanctonique. En effet, les apports lumineux et en sels nutritifs sont optimum de part les
conditions météorologiques, l'absence de glace et la stratification des eaux (la "profondeur critique" pour le
phytoplancton est bien plus profonde que la profondeur limite de la "couche de mélange"). Des facteurs vont néanmoins
limiter ce développement: la prédation par le krill, l'autolimitation des apports lumineux par un développement
chlorophyllien massif en surface dont la présence limite les apports lumineux dans les couches sous-jacentes, la
présence de nutrients en quantité suffisante... Les nutrients font l'objet d'une attention particulière. La production
primaire est plus faible que ce qu'elle devrait être compte tenu des concentrations en nutrients. En fait, il semblerait que
les micronutrients soient déficient notamment le fer. Certains auteurs pensent qu'en ensemençant ces régions en fer,
cela stimulerait les blooms ce qui augmenterait l'assimilation du gaz carbonique atmosphérique. Les cellules
phytoplanctoniques permettraient alors de diminuer l'effet de serre. Une idée étonnante qui montre bien que les cycles
phytoplanctoniques en Antarctique ne sont pas négligeables pour les cycles biogéochimiques globaux.
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_PDF_GENERATED 21 April, 2017, 07:02