Masse de toutes les formes de vie en Giga tonnes de carbone

Jusqu’à la fin des années 1970, les relations entre organismes dans l’océan étaient conceptualisées sous la forme d’une chaîne trophique linéaire. Les producteurs primaires (phytoplancton) constituent une source d’alimentation pour le zooplancton, maillon trophique intermédiaire avec le haut de la chaîne  (poissons, mammifères). Dans ce modèle linéaire, le rôle des bactéries a longtemps été considéré comme mineur. Cependant, à partir des années 1970, de nombreuses découvertes ont obligé les scientifiques à reconsidérer le rôle des microbes dans le monde marin.

En tant que consommateur, les bactéries utilisent la respiration pour convertir la matière organique en énergie. Les bactéries sont si nombreuses et actives que leur activité respiratoire est plus importante que celle de tous les autres consommateurs réunis. A titre informatif, un litre d’eau de mer contient un milliard de bactéries pour seulement un million de phytoplancton et un demi-million de zooplancton. Bien que de petite taille, les bactéries représententerait plus de 13% de la masse vivante Terrestre, soit 1300 fois plus que les animaux.

Du fait de leur petite taille, les bactéries ne sont à même de consommer que les matières organiques dissoutes dans leur environnement. Cette matière dissoute peut provenir de plusieurs sources parmis lesquelle ont retrouve les déchets alimentaires ou les pelotes fécales zooplanctoniques, les exsudats d’algues ainsi que l’hydrolyse de particules organiques par les bactéries. Au travers de ces procédés, on estime que les bactéries consommeraient entre 20 à 60% de la production primaire. Comme les bactéries sont une source de nourriture pour les protozoaires (flagellés, ciliés), eux-mêmes consommés par le zooplancton, au modèle classique de la chaîne trophique linéaire s’additionne une autre voie trophique appelée «boucle microbienne» dans laquelle les bactéries hétérotrophes jouent un rôle clé. Cette voie trophique est appelée boucle car elle exprime le retour de la matière organique dissoute à des niveaux trophiques supérieurs via son incorporation dans la biomasse bactérienne.

La boucle microbienne augmente l’efficacité du réseau trophique marin grâce à l’utilisation de la matière organique dissoute, cette dernière étant source d’énergie généralement inutilisable par la plupart des organismes marins. Un effet collatéral de la boucle microbienne est de reminéraliser des composés organiques en éléments nutritifs simples (carbone, azote, phosphore, etc.) nécessaires au processus de photosynthèse.

La boucle microbienne et son insertion dans la chaîne alimentaire
Impact de la boucle microbienne sur l'enfouissement de carbone

Impact sur l’océan et la séquestration du carbone

Dans la section “production primaire”, nous avons vu que les phénomènes d’efflorescence phytoplanctonique peuvent se produire lorsque les algues sont “coincées” dans une masse d’eau riche en nutriments et en lumière. Ce phénomène se produit principalement au printemps, lorsque les eaux de surface sont riches en éléments nutritifs (résultant du mélange de masses d’eau en hiver) et stratifiées (les empêchant d’échapper aux bonnes conditions de lumière et de nutriments). Dans ces conditions, le phytoplancton se développe rapidement: c’est l’efflorescence printanière. La croissance du phytoplancton est alors limitée par l’épuisement des éléments nutritifs et l’activité de pâturage du zooplancton. Cependant, même en l’absence de nutriments, l’activité du phytoplancton n’est pas nulle. En effet, la matière organique dissoute résultant de la décomposition de l’efflorescence est activement recyclée en nutriments par les bactéries contenues dans la masse d’eau de surface. Ces nutriments sont alors disponibles pour la croissance phytoplanctonique. La production primaire résultant de ce recyclage est ainsi appelée production régénérée, tandis que celle résultant des entrées d’éléments nutritifs issus du mélange hivernal est appelée production nouvelle. Pendant une période de production, une grande quantité de matières dissoutes et particulaires est produite. Contrairement aux matières dissoutes, les particules organiques sont susceptibles de couler et de se soustraire à la zone euphotique (ou photosynthétique). Au cours de leurs chutes, ces particules s’agglutinent en ce qu’on appelle communement la “neige marine” et se dissolvent (pâturage du zooplancton, action bacterienne etc.). Il s’en suit une importante reminéralisation de cette matière dans les eaux profondes, expliquant de ce fait la richesse de ces dernières en nutriments ainsi que leur rôle dans l’approvisionement des eaux de surface en nutriments lors du brassage hivernal.

 

L’un des mécanismes par lequel les océans stockent le dioxyde de carbone (gaz à effet de serre issu de la combustion d’énergies fossiles) consiste à enfouir une partie de la production primaire dans les sédiments. Il est communément admis que moins de 1% de la production primaire atteint le fond de la mer et pourrait être enterrée. Cela signifie que plus de 99% de la production primaire est soit transférée aux niveaux trophiques supérieures, soit reminéralisée par les bactéries dans la colonne d’eau ou dans les sédiments.