Une étude révèle que les salpes jouent un rôle démesuré dans l'atténuation du réchauffement climatique

Jan 13, 2024

Les humains continuent d'amplifier le réchauffement climatique en émettant des milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l'atmosphère chaque année. Une nouvelle étude révèle qu'un parent humain éloigné joue un rôle démesuré dans l'amortissement des impacts de ce gaz à effet de serre en pompant de grandes quantités de carbone de la surface de l'océan vers les profondeurs marines, où il ne contribue en rien au réchauffement actuel.

L'étude, dirigée par Deborah Steinberg du William & Mary's Virginia Institute of Marine Science, est parue dans le dernier numéro de Global Biogeochemical Cycles. Il rend compte des recherches menées dans le cadre d'EXPORTS, un programme de terrain multi-institutionnel de quatre ans financé par la NASA. Les co-auteurs viennent d'instituts marins du Maine, des Bermudes, de la Californie, de Terre-Neuve, de la Colombie-Britannique et de l'Alaska.

L'objectif d'EXPORTS, pour EXport Processes in the Ocean from RemoTe Sensing, est de combiner les observations à bord des navires et par satellite pour quantifier plus précisément l'impact global de la "pompe biologique". Il s'agit d'une suite de processus biologiques qui transportent le carbone et d'autres matières organiques des eaux de surface ensoleillées vers les profondeurs marines, éliminant efficacement le dioxyde de carbone de la surface de l'océan et de l'atmosphère. De minuscules animaux dérivants appelés zooplancton jouent un rôle clé dans la pompe en mangeant du phytoplancton, qui incorpore le carbone du dioxyde de carbone dans leurs tissus lors de la photosynthèse.

Au cours d'une expédition EXPORTS d'un mois dans le nord-est de l'océan Pacifique en 2018, Steinberg et ses collègues sont tombés par hasard sur une grande prolifération d'un acteur mal étudié de la pompe biologique : une espèce de zooplancton gélatineux nommé Salpa aspera. Comme d'autres salpes, ces "barils de gelée" commencent leur vie avec une notocorde - la structure qui se développe dans la moelle épinière chez l'homme et d'autres vertébrés - et à mesure que les adultes dérivent à travers les océans du monde comme de minuscules baleines transparentes, filtrant les plantes microscopiques flottant dans l'eau.

Trois caractéristiques ont marqué l'intérêt de l'équipe pour les salpes, et S. aspera en particulier. La première est que ces organismes peuvent se reproduire de manière asexuée, se clonant rapidement en d'immenses fleurs dans les bonnes conditions. Deuxièmement, S. aspera est plus gros et filtre plus d'eau que la plupart des autres zooplanctons, produisant ainsi des boulettes fécales plus grosses et plus lourdes. Troisièmement, il migre de haut en bas dans l'eau chaque jour, s'élevant pour se nourrir de phytoplancton pendant la nuit et se jetant dans l'obscurité perpétuelle de la mer profonde pendant les heures ensoleillées pour éviter ses propres prédateurs, notamment les tortues de mer, les oiseaux marins et poissons.

Ensemble, ces caractéristiques avaient conduit les chercheurs à soupçonner que les salpes pourraient jouer un rôle important dans la pompe biologique, car de grandes efflorescences de ces zooplanctons relativement volumineux pourraient transporter efficacement le carbone en profondeur à travers leurs boulettes fécales lourdes et qui coulent rapidement ; des migrations verticales qui donnent à ces pellets une longueur d'avance sur leur voyage vers les profondeurs ; et le naufrage d'innombrables carcasses de salpes lors d'une floraison (les salpes individuelles ne vivent que quelques semaines).

Mais la preuve est dans le pudding, et le cycle de vie éphémère et la répartition inégale des salpes ont longtemps défié les efforts visant à étudier leur rôle dans l'exportation de carbone et les réseaux trophiques des grands fonds. "Les salpes suivent un cycle de vie" d'épanouissement ou d'effondrement "", explique Steinberg, "avec des populations intrinsèquement inégales dans l'espace et dans le temps. Il est donc difficile d'observer ou de modéliser leur contribution à l'exportation de carbone vers les grands fonds marins".

Au cours de l'expédition EXPORTS de 2018 dans le Pacifique, Steinberg et ses collègues ont pu surmonter ces défis en déployant une large gamme d'outils d'observation de l'océan, des filets à plancton traditionnels et des pièges à sédiments aux enregistreurs vidéo sous-marins et aux modèles informatiques basés sur des sonars. De plus, en utilisant deux navires de recherche - le Roger Revelle de 277 pieds et le Sally Ride de 238 pieds - les scientifiques ont pu observer les conditions non seulement à l'intérieur de la floraison des salpes mais aussi dans les eaux environnantes, fournissant un contexte géographique plus large pour leur étude.

Les résultats de la campagne de terrain sans précédent de l'équipe étaient clairs. "Des abondances élevées de salpes, combinées à des caractéristiques uniques de leur écologie et de leur physiologie, conduisent à un rôle démesuré dans la pompe biologique", explique Steinberg.

Pour mettre les choses en perspective, la prolifération de salpes observée couvrait plus de 4 000 miles carrés (~ 11 000 km2), soit environ la taille du Connecticut. Avec des expériences à bord montrant des salpes capables d'exporter une moyenne quotidienne de 9 milligrammes de carbone par mètre carré à 100 mètres sous la prolifération, la quantité de carbone exportée vers les profondeurs marines était d'environ 100 tonnes métriques par jour. À titre de comparaison, une voiture de tourisme typique émet 4,6 tonnes métriques par an. La comparaison de ces valeurs montre que le carbone retiré du système climatique chaque jour de la floraison équivaut à retirer 7 500 voitures de la route. L'ajustement de ces valeurs à l'aide du taux le plus élevé mesuré par l'équipe d'exportation médiée par les salpes (34 mg de C par jour) augmente la compensation carbone à plus de 28 000 véhicules.

À l'avenir, l'équipe appelle à une reconnaissance accrue du rôle clé que jouent les salpes dans l'exportation mondiale de carbone. "Les floraisons comme celle que nous avons observée passent souvent inaperçues", explique Steinberg, "et leurs contributions à la pompe biologique sont rarement quantifiées, même dans certaines des régions les mieux étudiées des océans du monde". L'incorporation de la dynamique des salpes dans un modèle récent du cycle du carbone illustre le potentiel de l'exportation médiée par les salpes. Dans ce modèle mondial, les salpes et autres tuniciers exportaient chaque année 700 millions de tonnes métriques de carbone vers les grands fonds marins, soit l'équivalent des émissions de plus de 150 millions de voitures.

"Une plus grande utilisation des nouvelles technologies, telles que l'ajout de systèmes d'imagerie vidéo aux flotteurs autonomes, aiderait à détecter ces efflorescences de salpes", explique Steinberg. "Notre étude sert d'"appel aux armes" pour mieux détecter et quantifier ces processus, en utilisant une technologie et des schémas d'échantillonnage qui permettent leur inclusion dans les mesures et les modèles de la pompe à carbone biologique."

Note de l'éditeur : L'eau est l'une des quatre initiatives fondamentales du plan stratégique Vision 2026 de W&M. Visitez le site Web Vision 2026 pour en savoir plus.

David Malmquist, VIMS