Culture of deep-sea benthic foraminifera in controlled conditions : Calibration of delta 18 O as paleotemperature proxy

• Auteur / Autrice : Christine Barras
• Direction : Frans J. Jorissen, Jean-Claude Duplessy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Angers
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des bio-indicateurs fossiles et actuels (BIAF, UPRES EA 2644 Université d'Angers) - Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (Gif-sur-Yvette, Essonne1998-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Céphalopodes

Écologie benthique

Foraminifères

Mots clés libres

Culture

Foraminifères benthiques profonds

Température

Composition isotopique (δ18O – δ13C)

Bulimina marginata

Résumé

L'objectif de cette thèse est de définir les conditions expérimentales nécessaires à la culture de foraminifères benthiques profonds dans le but d'affiner la calibration de proxies paléocéanographiques. Jusqu'à présent les études expérimentales sur ces organismes sont rares compte-tenu des difficultés rencontrées pour les maintenir actifs. Notre travail s'est concentré sur l'espèce Bulimina marginata (sensu lato) qui présente l'intérêt de bien s'adapter aux conditions en laboratoire. Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions de vie optimale de cette espèce, à savoir les conditions permettant de produire un maximum de juvéniles et d'obtenir leur croissance dans un délai court. Nous avons donc testé, en laboratoire, l'influence de différentes températures (6- 14°C) et de différents types de nourriture (algues vertes ou diatomées, fraîche ou lyophilisée) sur la reproduction (délai avant reproduction, quantité de juvéniles produits, etc. ) et la croissance (taux de croissance du test) de B. Marginata. Nous avons ensuite mis au point deux protocoles expérimentaux permettant d'obtenir des foraminifères ayant calcifié la totalité de leur coquille dans des conditions physico-chimiques stables et contrôlées (température, salinité, chimie des carbonates). Finalement, nous avons étudié la composition isotopique des tests de foraminifères calcifiés à différentes températures dans ces systèmes stables. L'analyse de tests de différentes tailles a mis en évidence l'effet ontogénétique sur la composition isotopique de l'oxygène et du carbone des foraminifères benthiques profonds. Par la suite, nous avons établi des équations de paléotempérature en fonction des différentes classes de taille étudiées et déterminé les facteurs de correction à appliquer aux valeurs de δ18O des tests de différentes tailles de B. Marginata pour obtenir la valeur de la calcite à l'équilibre.

The purpose of this research is to define the experimental conditions necessary to culture deepsea benthic foraminifera, so as to refine the calibration of paleoceanographic proxies. Until recently, experimental studies with these organisms have been rare, considering the difficulties encountered to maintain their activity. Our work focuses on Bulimina marginata (sensu lato) which has the interest to be well adapted to laboratory conditions. Firstly, we determined the optimal living conditions for this species, namely the conditions which allowed to produce a maximum of juveniles and to promote their growth in a short period of time. Therefore we tested, in the laboratory, the influence of different temperatures (6-14°C) and different food types (green algae or diatoms, fresh or freeze-dried) on the reproduction (time before reproduction event, quantity of produced juveniles, etc. ) and growth (shell growth rate) of B. Marginata. Next, we set up two experimental protocols in order to obtain foraminifera that calcified the totality of their shell under stable and controlled physico-chemical conditions (temperature, salinity, carbonate chemistry). Finally, we studied the isotopic composition of foraminiferal shells grown at different temperatures in these stable systems. The analyses of different sizes of shells revealed an ontogenetic effect on the oxygen and carbon isotopic composition of deep-sea benthic foraminifera. Subsequently, we established paleotemperature equations according to the different size fractions studied and we determined correction factors to apply to the δ18O of B. Marginata shells of different sizes in order to obtain the equilibrium calcite value.