InteractIons changement global - océan

AXE 2
INTERACTIONS
CHANGEMENT
GLOBAL  OCÉAN 
ÉCOSYSTÈMES
MARINS

p 17 | Europole Mer
COORDINATEUR SCIENTIFIQUE:
Herwig Stibor, Université de Munich
PARTENAIRES:
P. Pondaven, H. Hegaret, A. Donval, A. Leynaert, C. La Rocha, O. Ragueneau, G. Trommer, C. Soller, M.
Striebel, V. De Schryver: Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
La biodiversité est essentielle au bon fonctionnement des écosystèmes.
Or
consécutivement aux activités humaines, celle-ci est actuellement
menacée. Cette biodiversité influence la dynamique des nutriments,
la production primaire ou la dynamique des populations d’espèces
d’intérêt économique. Le système pélagique marin est un
environnement où la biodiversité est élevée (phytoplancton,
zooplancton…). Aussi surprenant que cela puisse paraître, peu
d’études ont été faites sur les relations entre la biodiversité et les
performances des communautés phytoplanctoniques, qui comptent
pour la moitié de la production primaire sur Terre et sont à la base de la
nourriture pour de nombreux poissons, économiquement importants.
Ce projet cherche à comprendre comment la biodiversité, dans les
communautés phytoplanctoniques, influence le fonctionnement et
la dynamique des écosystèmes marins, en passant de l’échelle de
l’expérience en laboratoire à celle du milieu naturel.
RÉSULTATS
Il a été montré que plus la biodiversité augmente, plus la production
de biomasse augmente, en fonction de la disponibilité des nutriments.
Les fortes biodiversités observées sont liées à des usages diérents
du spectre d’énergie lumineuse.
CHAIRE INTERNATIONALE
ÉCOLOGIE EXPÉRIMENTALE DU PLANCTON.
AXE 2
EUROPOLE MER 2012
Lac marin de Palau © Philippe Pondaven / Herwig Stibor
Lac marin de Palau © Philippe Pondaven / Herwig Stibor
Biodiversité dans les lacs marins de Palau © Philippe Pondaven / Herwig Stibor

p 18 | Europole Mer
COORDINATEURS SCIENTIFIQUES:
V. Thierry, Ifremer
H. Mercier, CNRS
PARTENAIRES SCIENTIFIQUES:
L.Mémery, Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
G. Maze,Ifremer
Ce projet vise à mieux comprendre le processus de ventilation des
masses d’eau dans l’Atlantique Nord en ciblant la zone particulière
qu’est la gyre subpolaire, composée en partie de la mer d’Irminger
et du bassin d’Islande. En eet, à ce niveau, s’opère un mélange im
portant et régulier des masses d’eau, et donc de leur contenu en
oxygène et nutriments, sur toute la profondeur de l’océan, entre
celles, chaudes, arrivant des zones tropicales et celles, froides,
de la zone polaire. Ce projet développera un outil statistique qui
va permettre de quantifier les sources et les puits biologiques des
nutriments (nitrate et phosphate), tout comme de l’oxygène dans
l’Atlantique Nord. L’objectif est de mieux quantifier les flux d’oxygène
et de carbone à l’interface air / mer dans le système sub-polaire, au
niveau du bassin d’Islande et de la mer d’Irminger.
RÉSULTATS
L’activité biologique est responsable d’une consommation de
nitrate importante dans la mer d’Irminger et le bassin d’Islande. Cette
consommation signifie qu’il y a plus de matière organique produite
que détruite dans cette zone. Cette production de matière « fixe »
ainsi le carbone de l’environnement dans les organismes.
L’océan, tant dans la mer d’Irminger que dans le bassin d’Islande
absorbe l’oxygène de l’air. La biologie ne joue pas un rôle primordial
dans cette absorption qui est due en majorité aux processus dit
abiotiques, c’est-à-dire purement physiques. Dans la mer d’Irminger,
l’absorption d’oxygène par l’océan est principalement due au transfert
de chaleur de l’océan vers l’atmosphère, tandis que dans le bassin
d’Islande le mélange vertical des eaux de surface et plus profondes
apporte également une contribution importante.
WP1 A
DISTRIBUTION DE L’OXYGÈNE ET DES NUTRIMENTS DANS
L’ATLANTIQUE NORD.
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EUROPOLE MER 2012

p 19 | Europole Mer
COORDINATEUR SCIENTIFIQUE:
Laurent Mémery, Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
PARTENAIRES SCIENTIFIQUES :
A-M. Tréguier, CNRS
O. Aumont, IRD,
Ce projet a pour objectif global de comprendre et de simuler la
structure et la dynamique de populations d’espèces planctoniques et
de poissons dans l’Atlantique Nord. Cette problématique entre dans
le cadre général de l’étude des impacts de la variabilité climatique
(naturelle et anthropique) sur le fonctionnement des écosystèmes
marins et par la même de la gestion des ressources marines. Adossé
à la fois sur une approche expérimentale, d’acquisition et d’analyse
de données in situ, un eort plus spécifique est porté sur l’approche
par la modélisation numérique, permettant de coupler des modèles
de circulation océanique, des modèles biogéochimiques (cycle
du carbone) et des modèles d’écosystème marin de complexité
variable, allant des échelons trophiques inférieurs (phytoplancton,
zooplancton) aux échelons supérieurs (poissons, ressources).
La question centrale concerne la production et le devenir de la
matière organique marine. En eet, les conditions hydro-climatiques
et physiques régulent fortement l’intensité et la qualité de la matière
organique produite par photosynthèse à la surface de l’océan. Par
l’intermédiaire du zooplancton, échelon pivot intermédiaire de la
chaîne alimentaire, cette matière organique est exportée soit vers
l’océan profond sous forme particulaire (ce qui induit un stockage
de carbone isolé de l’atmosphère, appelé pompe biologique du
carbone), soit vers les niveaux trophiques supérieurs (ce qui alimente
les ressources halieutiques). Etant donné son rôle essentiel, il est
crucial de bien décrire et comprendre cette répartition, qui subit des
variations climatiques à diérentes échelles de temps (saisonnier -
floraison printanière, décennal - oscillation Nord Atlantique, séculaire
- impact humain sur le climat). Ces échelles seront analysées par
l’intermédiaire de simulations numériques retraçant les 50 dernières
années et, sur la base de scenarii du GICC, estimant l’état possible
des 30 prochaines années. Ces simulations seront dans un deuxième
temps couplées à des modèles permettant la représentation précise
de certaines espèces cibles de poissons d’intérêt écologique et/ou
économique (morue, thon, maquereau, hareng...).
Distribution de chlorophylle de surface (données satellite SeaWifs) en mgChl m-3 en Mai (gauche)
et Novembre (droite). L’impact de la circulation et du climat sur l’intensité de la production primaire
permet de régionaliser l’océan (d’une manière identique aux biomes terrestres). Ainsi, cette figure
permet de mettre en relief la région sub-polaire, associée à une floraison printanière importante, la
région sub-tropicale, zone « désertique » oligotrophe, les régions productives d’upwelling (remontées
d’eaux profondes riches en nutriments) le long des bords est océaniques, la région très turbulente de
l’Océan Austral, relativement productive.
Domaine de calcul de l’Atlantique Nord dans le projet EURO-BASIN (200°S - 80°N) et topographie du
fond de l’océan. La résolution horizontale envisagée est de 0.25°, sur 36 niveaux verticaux.
D’après Beaugrand, 2005
Evolution le long des côtes européennes de la distribution de diérents types de copépodes sur 40
années. La variabilité climatique
(Oscillation Nord Atlantique et potentiellement réchauement global)
est responsable d’un déplacement vers le nord des espèces chaudes et tempérées et, au Nord, de la
diminution des espèces plus froides. Etant donné le rôle pivot que jouent les copépodes, zooplanctons
à la fois régulateur de l’export de matière organique vers l’océan profond et à la base de la chaîne
alimentaire, ces déplacements/migrations peuvent avoir des impacts cruciaux sur le cycle du carbone et
sur les ressources halieutiques de l’Atlantique Nord, impacts que EURO-BASIN cherche à comprendre
et quantifier.
WP1 B
BASIN : LES CYCLES BIOCHIMIQUES ET LES ÉCOSYSTÈMES
MARINS DANS L’ATLANTIQUE NORD : ANALYSE À L’ÉCHELLE
DU BASSIN, SYNTHÈSE ET INTÉGRATION.
AXE 2
EUROPOLE MER 2012

p 20 | Europole Mer
COORDINATEURS SCIENTIFIQUES
Géraldine Sarthou, CNRS - IUEM
Eva Bucciarelli, Université de Bretagne Occidentale (UBO)
PARTENAIRES SCIENTIFIQUES :
C. De Vargas, Station Biologique de Rosco (SBR)
A-C. Baudoux, M. Cheize: Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Le fer joue un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques du
carbone dans l’Océan et limite la croissance du phytoplancton dans
la moitié de la surface océanique mondiale. Il a ainsi un impact majeur
sur le fonctionnement et la composition du réseau trophique. Par
conséquent, il est essentiel d’identifier les diérentes sources de
fer et leur biodisponibilité pour les communautés planctoniques.
Les dépôts atmosphériques, comme par exemple le transport de
poussières sahariennes, sont actuellement identifiés comme une
source importante de fer à l’océan. Les chercheurs explorent le
rôle de ces dépôts d’aérosols sur l’écologie de micro-organismes
essentiels dans l’océan, les virus. Ces parasites (Figure 1) sont les
entités biologiques les plus abondantes dans l’océan(1 à 10 milliards
de virus par litre d’eau de mer) et ont pour principaux hôtes les
procaryotes.
Dans un premier temps, les scientifiques ont évalué l’impact d’un
dépôt de poussières sahariennes sur la communauté virale
d’une station en mer Méditerranée qui est soumise à des entrées
atmosphériques fortes. L’approche expérimentale a consisté à
fertiliser par des aérosols, naturellement riches en fer, de larges
volumes d’eau (Figure 2A) et de suivre l’évolution de l’assemblage
viral ainsi que les compartiments bactérien et phytoplanctonique.
Les résultats obtenus indiquent que la fertilisation de l’eau par
les aérosols semble stimuler les activités des virus puisqu’une
augmentation de l’abondance virale concomitante à une baisse de
l’abondance bactérienne est observée (Figure 2B).
Dans un deuxième temps, le rôle des poussières éoliennes dans
la dispersion des virus d’origine terrestre vers l’océan a été étudié.
Pour cela, les chercheurs ont collecté des aérosols secs (poussières)
et humides (pluie) le long d’un transect en Atlantique (Figure 3A). Ils
ont isolé 117 procaryotes de ces échantillons atmosphériques (Figure
3B).
Les résultats montrent que la très large majorité de ces micro-
organismes est capable de croître dans des conditions marines.
Actuellement, la capacité de chacun de ces isolats à produire des
virus dans l’eau de mer est testée.
Figure 3: A. Stations échantillonnées
au cours de la campagne AMT-19 et
collecteurs d’aérosols secs (B.) et
humides (C.) installés sur le navire
océanographique.
Figure 2: A. Mésocosmes déployés pendant le projet DUNE (image C Guieu). Réserve naturelle
de scandola-Corse. B. L’abondance virale a été suivie au cours du temps dans 3 mésocosmes
fertilisés en aérosols d’origine désertique en comparaison de 3 mésocosmes contrôle (non
fertilisés).
Figure 1 : Bactériophage marin visualisé en microscopie électronique à transmission.
WP2A
IMPLICATION DES VIRUS DANS LA BIOGÉOCHIMIE DU FER.
AXE 2
EUROPOLE MER 2012