Les scientifiques peuvent prédire le transfert de carbone dans l’océan en se basant sur de minuscules organismes qui plongent en profondeur

Nature Communications (2022). DOI : 10.1038 / s41467-022-29297-2″ width=”800″ height=”499″/>

Dynamique des modèles à micro-échelle. a) Illustration montrant la dynamique d’un modèle à micro-échelle se produisant sur des particules qui coulent. Les dégradeurs primaires (microbes rouges) convertissent la matière organique polymère (sphère bleu foncé) en matière organique de faible poids moléculaire (LMWOM, bleu clair) à l’aide d’enzymes extracellulaires (jaune). La communauté associée aux particules subit une perte due à la mortalité (microbes gris) et au détachement (microbes violets). b) Illustration de la dynamique du modèle de colonne d’eau en mettant l’accent sur une seule particule (sphère bleue) traversant la colonne d’eau. Chaque particule se voit attribuer de manière stochastique un rayon initial, une labilité et un ensemble de valeurs de paramètres biologiques à la profondeur de formation (voir Méthodes). La dynamique microbienne associée aux particules évolue alors de manière pronostique pour chaque particule à mesure qu’elle coule dans la colonne d’eau et est consommée par l’activité microbienne. Le flux total de carbone organique particulaire dans la colonne d’eau est obtenu en additionnant toutes les particules qui coulent. Crédit: Communication Nature (2022). DOI : 10.1038 / s41467-022-29297-2

Appelez-les auto-stoppeurs; les microbes qui s’accrochent aux particules à la surface de l’océan ont un gros travail. Ils chevauchent jusqu’à ce qu’ils atteignent le fond, transférant du carbone dans les eaux les plus profondes de l’océan. Le voyage peut prendre des semaines, voire des mois, bien que l’estimation du taux ait été un défi – jusqu’à présent.

Une équipe de scientifiques internationaux dirigée par l’USC a découvert que la vitesse de ce transfert de carbone est influencée par la taille et le type de bactéries qui s’accrochent aux particules. Cette découverte a permis aux chercheurs de développer un modèle informatique pour estimer le transfert de carbone, une partie du cycle naturel du carbone de la Terre pour stabiliser son climat, dans les océans du monde entier.

Cette découverte, publiée lundi dans la revue Communication Nature, met en lumière la façon dont le carbone – y compris la pollution des voitures – se déplace de l’atmosphère vers l’océan et finit par se frayer un chemin dans l’océan profond, a déclaré Naomi Levine, professeure adjointe de sciences biologiques, de biologie quantitative et computationnelle et de sciences de la Terre à l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences.

Connaître le taux de transfert de carbone pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre à quel point la Terre retient le carbone dans les parties les plus profondes de ses océans – ou si une grande partie du carbone qui coulerait normalement retourne dans l’atmosphère, a déclaré Levine.

“C’est la première fois que nous avons pu construire un modèle pour prédire la dynamique du cycle du carbone à l’échelle de l’océan qui tient compte de ces processus à micro-échelle qui ont été observés en laboratoire”, a déclaré Levine. “Nous montrons que les processus comptent beaucoup.”

En raison du rôle démesuré des microbes dans le transfert de carbone, les scientifiques souhaitent également comprendre leurs colonies et leur capacité de survie. Sans eux, “le carbone tombe plus profondément dans l’océan. Cela a un impact sur la quantité de CO2 reste dans l’atmosphère “, a déclaré Levine.

Certains l’aiment chaud

Selon certaines estimations, l’océan stocke 38 000 gigatonnes de carbone, soit jusqu’à 16 fois plus que ce que l’on trouve dans la biosphère terrestre. Le dioxyde de carbone fait partie du carbone qui se retrouve dans les océans. Bien qu’il fasse monter les températures de surface de l’océan, il est essentiel à certaines formes de vie, comme le phytoplancton – les plantes de l’océan. Cependant, l’augmentation du CO2 rend l’eau plus acide, ce qui peut menacer la survie de certains organismes océaniques – y compris les coraux et les varechs qui sont le plat principal de la vie marine.

L’équipe de recherche a découvert que le taux d’absorption du carbone dans l’océan – et la profondeur à laquelle le transfert se produit – dépend également de la distance parcourue par les bactéries au cours de leur vie. Pour certaines bactéries, c’est un voyage relativement court, et contrairement à ces particules à moitié mangées, elles n’atteignent jamais l’océan profond, qui se trouve à plus de 1 000 mètres de la surface. Des colonies saines de bactéries, d’autre part, augmentent le potentiel que le carbone – libéré lorsque les auto-stoppeurs affamés grignotent des particules – reste à la surface de l’océan et retourne dans l’atmosphère.

“Il y a beaucoup de mortalité ou de décès avec ces bactéries. Cela a un impact sur la vitesse à laquelle elles peuvent décomposer ces particules”, a déclaré Trang Nguyen, co-auteur de l’étude et associé de recherche postdoctoral à l’USC Dornsife. “En décomposant les particules, elles libèrent également de l’azote et du phosphore dans l’écosystème, ce qui est un élément essentiel du cycle de ces éléments.”

Et savoir quelles bactéries vivent à quels endroits des océans pourrait également aider les scientifiques à ajuster le modèle pour mieux prédire un taux local de transfert de carbone – ou de libération, selon que les bactéries prospèrent ou non.

Levine a collaboré avec des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology, de l’UC San Diego et de l’ETH Zurich en Suisse.


La saisonnalité du cycle du carbone océanique


Plus d’information:
Trang TH Nguyen et al, Les microbes contribuent à fixer le flux de carbone océanique en modifiant le sort des particules qui coulent, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038 / s41467-022-29297-2

Fourni par l’Université de Californie du Sud

Citation: Les scientifiques peuvent prédire le transfert de carbone dans l’océan sur la base de minuscules organismes en plongée profonde (2022, 31 mars) récupéré le 1er avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-scientists-carbon-ocean-based-deep -diving.html

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