Barium in the Southern Ocean : Towards an estimation of twilight zone C mineralization

par Stéphanie [Hélène, Michèle] Jacquet

Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement marin

Sous la direction de Franck Dehairs.

Soutenue en 2007

à Centre d'Océanologie (Marseille) en cotutelle avec Vrije Universiteit Brussel .

  • Titre traduit

    Baryum dans l'Océan Austral : vers l'estimation de la reminéralisation du C en zone mésopélagique


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    L’export de la matière organique à travers la colonne d’eau par la pompe biologique est l’un des processus clés liant la surface et le fond des océans, ainsi qu’un mécanisme important pour la séquestration du carbone (C). Résoudre la question du contrôle du flux de particules (intensité et efficacité de l’export) dans les 1000 premiers mètres est crucial afin de comprendre et modéliser le rôle de l’Océan Austral (O. A. ) dans le cycle global du C. L’estimation du flux d’export et de la remineralization du C dans O. A. à travers une approche dite « multi-proxies » est en effet l’un des objectifs majeurs du programme BELCANTO II (BELgian research on C uptake in the ANTarctic Ocean; Belspo). Parmi les différents « proxies » utilisés, dits encore traceurs (à savoir le Baxs-barytine/BaSO4, le 234Thorium, les bio-marqueurs, le δ15N et 13C, le δ29Si, l’activité bactérienne et les données de pièges à sédiments), le baryum (Baxs-barytine) a été le centre d’intérêt de ce travail. L’utilisation du baryum particulaire biogénique (Baxs-barytine) en zone mésopélagique (100-1000 m) de l’Océan ouvert comme traceur de processus de reminéralisation du C est cependant limitée par certaines incertitudes concernant le mécanisme même de la précipitation du Baxs-barytine dans la colonne d’eau. La compréhension de ce processus demeure essentielle à toute application du proxy Ba. Afin de valider le proxy Baxs-barytine, 2 approches ont été suivies dans ce travail : la première consistait à déterminer l’interaction entre la phase dissoute et la phase particulaire du Ba et son importance dans la dynamique océanique du Ba. La seconde consistait à mieux contraindre et calibrer le proxy baryum mésopélagique. Deux avancées principales de ce travail sont (1) l’infirmation que l’activité biologique soit le facteur principal contrôlant la formation de la barytine et soit responsable des distributions en baryum dissous et particulaire dans la colonne d’eau, ainsi que le clair découplage entre baryum dissous, silicates et alcalinité, et (2) le lien significatif entre les distributions mésopélagiques du baryum particulaire biogénique et l’activité bactérienne. En particulier, nous avons montré que la formation du Baxs-barytine reflète l’intensité de la dégradation de la matière organique exportée par les bactéries hétérotrophes et que la part de baryum biogénique provenant des acanthaires (protozoaires planctoniques au squelette composé de Celestite SrSO4) ne représente qu’un faible pourcentage du signal Baxs-barytine total. De plus, les processus de formation/dissolution du baryum particulaire biogénique combinés à la circulation océanique générale apparaissent comme l’un des mécanismes majeurs gérant les gradients de baryum dissous dans la colonne d’eau. Ces résultats nous ont permis de raffiner un scénario possible du processus de formation du Baxs-barytine mésopélagique en océan ouvert. Ce travail a permis une meilleure évaluation des processus contrôlant le transport des particules entre la surface et le fond des océans. Différents environnements en termes de fonctionnement d’écosystème (intensité de la pompe biologique et devenir du matériel biogénique chutant dans la colonne d’eau) ont été investigués. Les flux de Baxs-barytine mésopélagiques sont convertis en taux de reminéralisation de C par une équation reliant Baxs à la consommation d’oxygène [Dehairs et al. , 1997]. Le background en baryum (ou encore résidu : signal de baryum à consommation d’oxygène 0, c'est-à-dire zero demande en C organique), dépend des conditions de saturation de la colonne d’eau par rapport à la barytine et a été ajusté pour chaque zone d’étude. Nous avons montré que les flux de reminéralisation du C basés sur les données de Baxs-barytine mésopélagiques sont comparables à d’autres modes d’estimation de l’utilisation de C, à savoir la demande bactérienne en C et la décroissance du flux de C organique particulaire des pièges à sédiment NBST (Neutrally Buoyant Sediment Traps). A travers les différents environnements étudiés, le devenir de l’export de C m’apparait pas lié à l’intensité de l’export même, mais semble significativement modifié par les conditions dans les couches intermédiaires (mésopélagique et profonde). L’extension de la reminéralisation du C en zone mésopélagique résulte de la combinaison de l’intensité et la nature du bloom, la pression de broutage, la distribution de l’activité bactérienne ainsi que du type de matériel biogénique exporté. Il est actuellement difficile de prédire une réponse unique et globale des processus de reminéralisation au développement de blooms. Les résultats de ce travail semblent cependant indiquer que des systèmes où le bloom est dominé par des espèces planctoniques carbonatés, contribuent à un export plus profond que des systèmes dominés par des diatomées (silice-opale). De plus, dans des systèmes dominés par des diatomées en conditions limitantes en Fe, il semble que le bloom soit moins sujet à la reminéralisation mésopélagique quand la productivité de surface est particulièrement intense and que le matériel exporté est composé de diatomées larges et de pellettes fécales à vitesse de chute élevée. Au contraire, les processus de reminéralisation mésopélagique de la matière organique semble plus importants dans des systèmes HNLC dominés par de plus petites diatomées, une pression de broutage moindre et une activité bactérienne plus profonde. De plus, à l’échelle de l’Océan Austral, la pompe biologique et la reminéralisation du C en zone mésopélagique apparaissent plus intenses dans la zone subantarctique et du front polaire, coïncidant ainsi avec des régions de puits de CO2 atmosphérique. Nous avons aussi montré que l’intensité de la reminéralisation mésopélagique augmente durant la période des blooms planctoniques dans ces zones. Les systèmes frontaux, où l’hydrodynamique et les gradients trophiques sont bien connus pour augmenter la productivité, semblent aussi être le site de processus de reminéralisation mésopélagique plus importants.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (234 p.)
  • Annexes : Bibliogr. : p.219-234

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 47367

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 07 AIX2 079
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.