Les scientifiques commencent à découvrir le rôle global de

CORVALLIS, Oregon – Une nouvelle recherche menée par un scientifique de l’Oregon State University commence à dévoiler le rôle que joue la poussière dans l’alimentation des écosystèmes océaniques mondiaux tout en aidant à réguler les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Les chercheurs savent depuis longtemps que le phytoplancton – les organismes végétaux qui vivent au sommet de l’océan et forment la base du réseau trophique marin – dépend de la poussière provenant de sources terrestres pour les nutriments essentiels. Mais il est difficile d’estimer l’étendue et l’ampleur de l’impact de la poussière – des particules provenant de sources telles que le sol qui sont soulevées par les vents et affectent le climat de la Terre – à l’échelle mondiale.

« C’est vraiment la première fois qu’il est démontré, à l’aide d’observations récentes et à l’échelle mondiale, que les nutriments transportés par la poussière déposée dans l’océan créent une réponse dans la biologie de la surface de l’océan », a déclaré Toby Westbury. 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, car le phytoplancton convertit le carbone en matière organique par le processus de photosynthèse. Une partie de la matière organique nouvellement formée coule de la surface de l’océan vers les profondeurs marines, où elle est enfermée, une voie connue sous le nom de pompe biologique.

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

« C’est important car c’est une voie pour extraire le carbone de l’atmosphère et jusqu’aux profondeurs de l’océan », a déclaré Westbury. « 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 essentiels à la croissance du phytoplancton sont en grande partie fournis par le mouvement physique de ces nutriments des eaux plus profondes vers la surface, un processus connu sous le nom de mélange ou d’efflux. Mais certains nutriments sont également apportés par les poussières atmosphériques.

Jusqu’à présent, la compréhension de la réponse des écosystèmes marins naturels aux apports atmosphériques s’est limitée à de grands événements uniques, tels que les incendies de forêt, les éruptions volcaniques et les tempêtes de poussière intenses. En fait, recherche précédente par Westberry et al., 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, Westbury et Michael Behrenfeld, professeur de l’Oregon au Département de botanique et de phytopathologie, ainsi que des scientifiques de l’Université MBC et de la NASA, s’appuient 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. Des images en couleur de l’océan sont collectées chaque jour à travers l’océan mondial et signalent les changements dans l’abondance du phytoplancton et la santé globale. Par exemple, les eaux plus vertes correspondent généralement à des populations de phytoplancton abondantes et saines, tandis que les eaux plus bleues représentent des zones où le phytoplancton est rare et souvent sous-alimenté.

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

Il est difficile de quantifier la quantité de poussière qui se dépose dans l’océan, 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 le modèle UMBC, a déclaré Lauren Rimmer de UMBC, professeur de recherche à UCLA. Centre de recherche et de technologie des sciences de la Terre Goddard II, un consortium dirigé par l’UMBC. L’équipe de l’UMBC a utilisé les observations pour confirmer le modèle global de la NASA avant d’incorporer ses découvertes dans l’étude.

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

Dans les régions océaniques basses, l’empreinte des apports de poussière est principalement considérée comme une amélioration de la santé du phytoplancton, mais pas de son abondance. En revanche, le phytoplancton des eaux de latitude plus élevée présente souvent une meilleure santé et une abondance accrue lorsque de la poussière est fournie. Ce contraste reflète les différentes relations entre le phytoplancton et les animaux qui les mangent.

Les environnements à basse latitude ont tendance à être plus stables, ce qui se traduit par 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, ce nouveau produit est rapidement consommé et remonté presque instantanément dans 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 retardés et les populations de phytoplancton présentent une meilleure santé et une abondance accrue.

L’équipe de recherche poursuit cette recherche, apportant des outils de modélisation améliorés et préparant des données satellitaires plus avancées de la prochaine mission Plankton, Aerosol, Cloud, and Oceanic Ecosystem (PACE) de la NASA, dont certaines seront collectées par l’UMBC conçu et construit. Outil HARP2.

« La présente analyse démontre des réponses biologiques océaniques mesurables à une énorme plage dynamique des apports atmosphériques », a déclaré Westbury. « Nous nous attendons à ce que la planète continue de se réchauffer, ce lien entre l’atmosphère et les océans va changer. »