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Conférence de Ryan Cloete – Geofishing pour les métaux trace

6 mai 2022, N/O Marion Dufresne, au large de Madagascar


Auteurs: Luis Chomienne, Manon Gibaud, Christophe Mocquet

Ryan Cloete est chercheur post-doctoral à l’Université de Stellenbosch en Afrique du Sud et travaille actuellement en collaboration avec l’Université de Bretagne occidentale sur les métaux traces. Les métaux traces concernent tous les éléments métalliques dont les concentrations dans l’environnement sont très faibles, allant du pico (10-12) au nano (10-9). Dans le milieu marin, les métaux sont des micro-nutriments essentiels à la production primaire, mais peuvent aussi être toxiques selon la concentration et l’élément. Leurs interactions avec l’environnement en font des proxy intéressants, ainsi l’Aluminium permet de tracer les poussières, le Plomb de suivre l’impact anthropique et le Cadmium d’étudier la paléo-production (production phytoplanctonique dans le passé).

Côté méthode, les profils verticaux sont réalisés avec la rosette-CTD (avec des bouteilles « propres » sans métal) et les transects horizontaux sont réalisés par échantillonnage de surface avec le GEOFISH. L’eau est ensuite filtrée dans un environnement très contrôlé, dans une « bulle » isolée de toute forme de métaux. L’analyse quantitative est réalisée par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS).

De grands mélanges d’eau se produisent autour de l’Antarctique, et comme l’océan Austral est directement relié à tous les océans du monde, les masses d’eau migrent vers chacun d’eux. Pour étudier les métaux traces dans cette zone, il faut s’affranchir de l’influence de la production de phytoplancton, ce qui implique de collecter l’eau en hiver dans des conditions particulièrement difficiles. Les données sont donc rares, mais Ryan a tout de même pu utiliser 3 jeux de données différents.

Concentration en chlorophylle dans l'océan Austral, du bleu au rouge. Ryan travaille sur les zones à faible chlorophylle (en couleur bleue).

Pendant son doctorat, Ryan Cloete a travaillé sur les régions dites HNLC (High Nutrients, Low Chlorophyll) de l’océan Austral. Dans ces régions, la production primaire est moins importante malgré une quantité élevée de nutriments (nitrates, phosphates), même dans les zones d’upwelling. Ceci est dû à un manque de métaux traces qui sont essentiels pour la physiologie du phytoplancton, en particulier le fer. Environ 30% de la surface de l’océan est limitée en fer, mais le manganèse et le zinc sont d’autres éléments limitants. Ryan s’est justement concentré sur la distribution du Zinc pour sa thèse.

Les travaux de Ryan montrent que la distribution du zinc est différente de celle d’autres métaux comme le fer. La concentration maximale de la forme dissoute se trouve en profondeur, tandis que le zinc particulaire (incorporé dans la matière organique) est présent en surface. La raison en est que le phytoplancton absorbe le zinc. Ainsi, en hiver, lorsque le manque de lumière et la turbulence de l’eau réduisent fortement la production primaire, la concentration en zinc est homogène dans toute la colonne d’eau. Au printemps, l’augmentation de la dose de lumière quotidienne provoque un bloom phytoplanctonique (très forte croissance du phytoplancton). Ce bloom va provoquer un appauvrissement en métaux traces à la surface, et les eaux qui seront dirigées plus au nord seront donc pauvres en zinc. La communauté planctonique sera affectée. Les diatomées sont présentes dans les eaux froides et riches en zinc. A l’inverse, les dinoflagellés se développent dans les eaux chaudes et pauvres en zinc. 

Distribution en métaux traces dans la colonne d’eau selon la saison. Ryan travaille sur le Zinc (Zn), qui présente une distribution verticale homogène pendant l’hiver (absence de production primaire) et un fort gradient vertical en été.

Plus généralement, les études de l’équipe de Ryan durant la campagne RESILIENCE contribuent à la compréhension globale de la distribution des métaux traces en alimentant les jeux de données du programme GEOTRACES. Notre campagne fournit ainsi des données sur la distribution des métaux traces à haute résolution spatiale dans les tourbillons (grâce à l’utilisation de GEOFISH).More generally, the studies of Ryan’s team during the RESILIENCE campaign contribute to the global understanding of the distribution of trace metals by feeding the datasets of the GEOTRACES program. Our campaign thus provides data on the distribution of trace metals at high spatial resolution in eddies (through the use of GEOFISH).

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