Volcans sous-marins : découverte d’un processus de fertilisation naturelle dans l’océan
5 juillet 2023
Dans la chaîne volcanique de Tonga au large de la Nouvelle-Calédonie, des chercheurs français ont découvert que les sources hydrothermales peu profondes sont à l’origine d’immenses efflorescences de plancton bactérien.
Les sources hydrothermales peu profondes de la chaîne volcanique de Tonga au large de la Nouvelle-Calédonie sont à l’origine d’immenses efflorescences de plancton bactérien, révèle une mission d’exploration menée avec l’Atalante, le grand navire océanographique de l’Ifremer. Les résultats de la campagne Tonga qui a impliqué au total plus de 90 scientifiques provenant de 14 laboratoires français sont publiés dans la revue Science.
Des prélèvements effectués près d’un volcan sous-marin actif
Après avoir localisé un grand volcan sous-marin actif à moins de 200 mètres de profondeurs, les équipes du CNRS et de l’IRD, pilotées respectivement par les chercheuses Cécile Guieu et Sophie Bonnet, ont effectué à bord du navire de très nombreux prélèvements sur une profondeur de plusieurs centaines de mètres pour mieux comprendre ce qui pouvait favoriser la prolifération des cyanobactéries dans des eaux pourtant très pauvres en nutriments.
Une concentration en fer, élément indispensable aux cyanobactéries
Les mesures physiques, chimiques et biologiques ont notamment montré que les eaux de surface présentaient une concentration en fer dissous dix fois supérieure à la normale à l’aplomb du volcan et que cet élément provenait des fluides hydrothermaux sous-jacents. Le fer est un élément indispensable aux cyanobactéries pour leur permettre de fixer l’azote de l’air sous forme d’ammoniac, étant une composante essentielle de la nitrogénase, l’enzyme responsable de cette fixation. Cet apport en fer constant et durable depuis des millénaires par les dizaines de volcans peu profonds de l’arc de Tonga explique les vastes efflorescences microbiennes qui s’étendent sur 360.000 km².
La région concentrerait ainsi environ 21% de l’azote des océans fixé dans ces conditions qui constitue un engrais important pour la vie marine. Les cyanobactéries étant aussi des organismes photosynthétiques, leur prolifération représente également un grand puits de carbone au sud-ouest de l’océan Pacifique. Le réchauffement des eaux devrait favoriser leur extension dans l’océan et renforcer leur rôle de fixation du gaz carbonique de l’atmosphère.
Efflorescence phytoplanctonique de la cyanobactérie fixatrice d’azote Trichodesmium dans le Pacifique sud-ouest. Observée par microscopie, elle utilise l’azote sous sa forme moléculaire grâce aux grandes quantités de fer disponible dans le milieu. Crédits : TONGA PROJECT (G. Roudaut et Sophie Bonnet)