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Bouteilles d’incubation permettant de mesurer l'activité des colonies bactériennes dans les zones sans oxygène

© Emilio Garcia-Robledo

Un cycle caché de l’oxygène dans les océans

Mis à jour le 20.05.2019

Les travaux d’océanographes, spécialistes des zones de minimum d’oxygène, révèlent l’existence de mécanismes locaux de création d’O2 dans ces couches d’eau qui en sont apparemment dépourvues. Produit par des organismes photosynthétiques, il est aussitôt consommé par les bactéries aérobies présentes.

Il y a de l’oxygène, là ou il n’y en a pas… Cette incroyable découverte, faite par des chercheurs étudiant les zones de minimum d’oxygène dans les océans, vient d’être publiée dans la revue PNAS 1."Nous avons décelé l’existence d’un cycle caché de l’oxygène à l’intérieur même de ces couches qui en sont quasiment ou totalement dépourvues", explique le biogéochimiste marin Aurélien Paulmier de l’IRD, co-auteur de ce travail. Les zones de minimum d’oxygène sont situées entre dix à cent mètres sous la surface de la mer et s’étendent jusqu’à 1000 mètres de profondeur. Elles sont essentiellement localisées le long de certaines côtes tropicales, du Mexique au Pérou dans le Pacifique, et de part et d’autre de la péninsule indienne dans l’océan Indien. Les taux d’oxygène dissous – la forme respirée par les organismes vivants – y sont entre 100 et un million de fois plus faibles que dans la couche superficielle, alimentée au contact de l’atmosphère et parfois saturée par la photosynthèse du phytoplancton. Elles sont bien plus pauvres aussi que les eaux profondes, elles impliquées dans un cycle d’oxygénation circulant de la surface aux pôles vers les fonds marins sur un millier d’années. Les concentrations d’oxygène, de l’ordre de 300 micromoles par litre en surface, y sont exprimées en nanomoles, voire en pico-moles2 par litre… 

Instrument de prélèvement des bactéries sous-marines remontant vers la surface

Instrument de prélèvement des bactéries sous-marines remontant vers la surface

© Emilio Garcia-Robledo

Bloc de texte

Selon la teneur en oxygène de ces zones, la vie peut y subsister, avec de la macrofaune et de la microfaune adaptée à ces conditions extrêmes, ou en être apparemment absente. Ainsi, les poissons, grands consommateurs d’oxygène dans leur effort de nage, les évitent. Plus économes, les méduses et les calamars géants fréquentent les moins anoxiques d’entre elles. D’autres organismes encore, crabes avec des branchies surdimensionnées ou bactéries anaérobies, ont développé les moyens de capter la moindre molécule d’oxygène ou de respirer des nitrates…

"De fait, les appareils disponibles jusqu’à présent ne permettaient souvent pas de détecter la moindre présence d’oxygène dans ces vastes poches, qui peuvent s’étendre jusqu’à 3000 km des côtes, indique le chercheur. Mais les techniques ont évolué et nous commençons à y voir plus clair". Lors de récentes campagnes océanographiques, les scientifiques ont découvert de la chlorophylle en abondance dans certaines de ces zones. En y regardant de plus près – avec des mesures d’oxygène in situ, des prélèvements d’échantillons biologiques et des techniques d’incubation, ils ont trouvé des microorganismes chlorophylliens produisant la précieuse molécule d’O2 par photosynthèse. A leurs côtés, ils ont rencontré des bactéries aérobies, installées dans ce milieu anaérobie, consommant l’oxygène produit par les premiers. Tout ce cycle de production et de consommation est circonscrit à l’échelle locale. Il ne laisse pas, ou si peu, de trace détectable dans cette eau pauvre en O2 et était jusqu’à présent tout à fait méconnu des spécialistes. Ces résultats 3 bouleversent la vision de ces zones finalement pas aussi inactives et inhabitées d’organismes vivants. Ils ouvrent la voie à la compréhension de leur rôle sur les écosystèmes adjacents, dans les échanges de gaz avec l’atmosphère et dans le fonctionnement du climat.


Notes

1. Emilio Garcia-Robledo, Cory C. Padilla, Montserrat Aldunatec, Frank J. Stewart, Osvaldo Ulloa, Aurélien Paulmier, Gerald Gregori, Niels Peter Revsbech, Cryptic oxygen cycling in anoxic marine zones, PNAS 17 juillet 2017.

2. Unité de concentration correspondant à 10-9 mole (nanomole) et 10-12 mole (picomole).

3. Obtenus dans le cadre du projet AMOP (Activités de recherche dédiées au Minimum d'Oxygène dans le Pacifique est) soutenu par l'IRD et l'INSU.


Contact : aurelien.paulmier@ird.fr