Étude de la dissolution de la silice biogénique des agrégats : utilisation dans la reconstruction des flux de sédimentation de la silice biogénique et du carbonne dans la colonne d'eau

par Brivaëla Moriceau

Thèse de doctorat en Chimie marine

Sous la direction de Olivier Ragueneau.

Soutenue en 2005

à Brest .


  • Résumé

    L’augmentation de la teneur en carbone dans l’atmosphère provoquée par les activités anthropiques est freinée par l’effet « puit de carbone » de certaines régions de l’océan, en particulier grâce à la pompe biologique de carbone. La forte participation des diatomées à la production primaire océanique ainsi que leur capacité à former des agrégats nous ont conduit à étudier le rôle des diatomées, et en particulier l’impact de l’agrégation sur la pompe biologique de carbone. Des expériences en laboratoire ont permis de déterminer que la vitesse de dissolution des frustules de diatomées est plus faible pour les cellules agrégées que pour les cellules libres. Le modèle d’agrégat utilisé pour mieux comprendre les paramètres conduisant à ces mesures expérimentales, confirme que la dissolution de la BSiO2 est ralentie et démontre que la diffusion de la DSi dans l’agrégat est plus faible que dans l’eau de mer. Le ralentissement de la dissolution est attribué aux fortes teneurs en DSi mesurées dans l’agrégat et à une viabilité plus longue des diatomées agrégées. Les résultats expérimentaux sont ensuite combinés avec des mesures in situ de flux de BSiO2 dans neuf provinces de l’océan, dans un modèle simplifié reconstruisant les flux de BSiO2 de la colonne d’eau. Ce modèle détermine la répartition de la BSiO2 du flux entre cellules libres et grosses particules et donne des informations sur la dynamique des particules. Les flux de BSiO2 reconstruits, associés à une relation empirique donnant l’évolution des rapports Si:C avec la profondeur, permettent d’évaluer le véritable rôle des diatomées dans la pompe biologique de carbone en calculant les flux de carbone au bas de la couche hivernale de mélange. L’utilisation des flux de Si comme traceur des flux de C permet de s’affranchir des difficultés liées à la chimie complexe à laquelle est soumis le C. Le rôle des diatomées dans l’export ou le transfert de carbone dépend de la façon d’estimer l’export hors de la couche de surface.


  • Résumé

    The dramatic increase of carbon concentration in the atmosphere is limited by the action of some oceanic areas that act like a “sink of carbon” mainly thanks to the biological pump. Because of the strong participation of diatoms to the primary production and their ability to aggregate, we study the role of diatoms and the impact of aggregation on the biological pump. Laboratory experiments determined that the BSiO2 dissolution rate of aggregated cells is lower than the one of freely suspended cells. The model of aggregate used to better understand aggregate internal parameters that provoke the decrease of the dissolution rate, confirmed that the dissolution is lower in aggregates and added that the DSi diffusion in aggregate is lower than in seawater. The decrease of the BSiO2 dissolution rate is attributed to the strong DSi concentrations measured into aggregates and to the higher viability of aggregated cells. Experimental results were then combined with in situ measurements of BSiO2 fluxes in nine areas cf the ocean, intc a simple model that reconstruct BSiO2 fluxes in the water column. This model allows to calculate the repartition of the BSiO2 between large particles and freely suspended cells and to better understand particles dynamic. The BSiO2 fluxes reconstructed using the model, were then associated with a relation between Si/C ratios and water column depth to determine the real importance of diatoms in the biological pump cf carbon. We then calculated the carbon fluxes at the maximum depth of the mixing layer. The use of the Si fluxes as a proxy of the carbon fluxes allow to ignore difficulties due to the cornplexity of the carbon chemistry. The role of diatoms in the export and transfer of carbon strongly depend on the way used to calculate the export out of the surface layer.

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  • Détails : 1 vol. (219 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-177

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  • Cote : TBRC2005/29
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