Des décalages de floraison du phytoplancton dans l’océan Atlantique nord

Les fronts océaniques sont des lieux de rencontre entre des eaux plus froides et des eaux plus chaudes et peuvent être comparés aux fronts atmosphériques. À leur interface, les propriétés de l’eau (température, salinité, nutriment) sont modifiées et cela a pour effet d’affecter la croissance du phytoplancton. Malgré de nombreuses observations de ce phénomène localement, il reste encore largement méconnu à grande échelle. Des fronts éphémères se déplacent et se dissipent en effet continuellement sur des échelles de temps allant de quelques jours à quelques semaines et sont donc particulièrement difficiles à échantillonner. Une équipe de recherche du CNRS-INSU (Institut national des sciences de l’Univers) a réussi à étudier l’impact de ces fronts océaniques sur la croissance du phytoplancton dans la région de l’Atlantique Nord entourant le Gulf Stream. Leur étude a été publiée dans la revue Biogeosciences.

Pour mener à bien ce travail, les scientifiques ont utilisé des images satellitaires afin de quadriller l’océan, comme des pixels d’une photographie. Étant donné que le phytoplancton est porteur de chlorophylle, un pigment vert, il est possible de le repérer lorsqu’il prolifère grâce au changement de la couleur de l’eau. Bien que les estimations satellitaires de la chlorophylle soient limitées à la surface de l’océan, elles représentent à l’heure actuelle la seule piste pour évaluer l’impact des fronts océaniques sur cette biomasse, dans de vastes zones. L’utilisation de 20 ans de données satellitaires a permis de consolider le modèle de traitement statistique développé dans le cadre de cette étude.

Les scientifiques ont constaté que l’augmentation du phytoplancton de surface associé aux fronts océaniques est plutôt modeste et ne dépasse pas 5 %. Mais grâce aux données spatiales, ils sont parvenus à identifier, chaque jour, les zones frontales, des zones non frontales, et à comparer les statistiques de croissance du phytoplancton dans ces deux milieux de localisation éphémère. Ils ont ainsi découvert que la floraison du phytoplancton est loin d’être homogène, puisque des écarts de démarrage de la croissance de ces végétaux microscopiques ont été observés à moins de 10 km de distance. Le phytoplancton commence d’abord à fleurir dans les fronts, avec un démarrage de la floraison plus précoce d’une à deux semaines comparé aux zones non frontales, et cette floraison y est également deux à trois fois plus intense. Au final, cette période de floraison s’étend sur plusieurs mois du fait de l’étendue géographique de la zone étudiée.

Une compétition entre les différentes espèces de phytoplancton

Ces différences de floraison pourraient avoir des conséquences en cascade sur les écosystèmes océaniques, la biodiversité et la capacité des océans à fixer le carbone. Car au cours de son développement, le phytoplancton est consommé par le zooplancton ainsi que par une multitude d’organismes marins. Étant donné qu’il se développe plus tôt dans les zones frontales, les prédateurs arrivent donc beaucoup plus tôt sur place, et pourraient donc ne pas laisser le temps au phytoplancton de se développer dans les zones non frontales situées à proximité. Un tel phénomène pourrait venir perturber l’équilibre entre les différentes espèces de phytoplancton qui poussent dans les zones frontales et en dehors.

Dans un contexte de changement climatique, le développement de cette biomasse présente de grandes incertitudes. Nul ne sait précisément actuellement la manière dont les fronts océaniques vont évoluer dans le temps face à la hausse des températures. Ces travaux de recherche fournissent une méthodologie éprouvée qui pourrait permettre l’étude des liens entre la physique des océans et la réponse du phytoplancton dans d’autres régions océaniques du monde. Le phytoplancton constitue la base des réseaux trophiques marins et est un acteur clé du cycle du carbone océanique.