Microbiologie marine du plancton de surface
CONTRIBUTION A L’ETUDE DU GRADIENT LATITUDINAL DE BIODIVERSITÉ PLANCTONIQUE MARINE DES MICROORGANISMES DE L'OCÉAN ATLANTIQUE
Dès le XVIIIème siècle, des biologistes comme Darwin ou Wallace ont découvert un fait étonnant : la biodiversité sur la planète ne suit pas une distribution aléatoire : la biodiversité augmente au niveau des tropiques et diminue au niveau des pôles.
Pour modéliser cette distribution de la biodiversité, les biologistes proposent l'existence d’un gradient latitudinal de biodiversité, le GLB.
Lorsqu'on s’intéresse aux organismes en suspension dans l’eau de mer (c’est à dire le plancton), on découvre que ce gradient existe également à large échelle au niveau des océans. Quelle est alors l’origine de ce GLB ?
Quel est le mécanisme à l’origine du gradient latitudinal de biodiversité dans l’océan Atlantique ?
De nombreux hypothèses s’affrontent pour justifier l’existence d’un tel gradient : tolérance physiologiques difficiles à mettre en oeuvre au niveau des pôles, accélération de l’émergence des espèces lors de l’augmentation de la température au niveau des tropiques par accélération des réactions chimiques, stabilité environnementale saisonnière plus importante aux tropiques qu’aux pôles…
Aujourd’hui, la plupart des études qui s'intéressent au GLB et au lien entre biodiversité et composante environnementale sont des analyses obtenues à partir de plusieurs expéditions. Nous manquons de données homogènes. Pourtant, comprendre l’origine du GLB est essentiel afin de déterminer quelle est la clé de la mise en place de la biodiversité. Et une fois que nous trouverons les facteurs à l’origine de cette biodiversité, nous pourrons modéliser l’évolution de cette biodiversité avec les perturbations climatiques à venir.
Dernièrement, les travaux de Tara océan et des chercheurs associés ont permis de proposer que la température était un paramètre qui expliquait bien le GLB pour des microorganismes du plancton. Les chercheurs ont alors pu déterminer les effets du réchauffement climatique à venir sur la biodiversité marine en construisant un modèle.
Dans le cadre du projet Antarctique 2.0°C, cette même question nous intéresse pour l’océan Atlantique uniquement. Notre projet présente l’avantage d’être systématique dans l’océan Atlantique mais aussi de s’appuyer par des travaux d’analyse géochimique, biogéochimique et chimique des eaux traversées, avec un intérêt notamment porté sur la biodisponibilité du fer qui n'avait pas été étudiée dans les travaux précédents.
Pour étudier tout ceci, il faut d’abord prélever ce plancton. Nous utilisons des bouteilles GoFlo que nous mettons dans l’eau de mer et qui s’ouvrent à une profondeur fixée.
L’eau de mer récupérée est stockée avec un agent chimique, le glutaraldéhyde qui maintient les cellules du plancton dans l’état où elles se trouvaient lors de leur prélèvement.
Une autre partie de l’eau de mer est filtrée par trois filtrages successifs : le premier, de 200µm (0,2 mm) permet d’éliminer les organismes de grande taille dû plancton.
Le deuxième et le troisième, de 3 (0,003 mm) et 0,2µm (0,0002 mm), permettent de conserver les organismes de taille assez faible comme les bactéries, les archées ou les eucaryotes.
Nous n’étudierons pas les virus du plancton, qui sont souvent d’une taille inférieure à 0,2µm.
Démarche :
Dans un premier temps, nous devrons confirmer qu’il existe bel et bien un gradient latitudinal de biodiversité dans l’océan Atlantique. Pour ce faire, nous prélèverons des échantillons d’eau de mer dont nous analyserons la composition en micro-organisme et donc la biodiversité. Ce travail se fera dans le cadre de l’expédition.
Dans un second temps, il s’agira de trouver une variable corrélative entre la biodiversité et l’environnement biotique et abiotique. Nous nous appuierons sur des analyses des paramètres suivants : latitude, température de l’eau de mer, pH, salinité, abondance microbienne, quantité de chlorophylle a estimée par satellite, ainsi que la concentration en nitrate, nitrite, phosphate, silicate, et en fer. Ce travail se fera dans le cadre d’un stage de M2R.
Limite :
Notre démarche vise à identifier une variable corrélative entre biodiversité et environnement qui pourrait expliquer l’existence d’un gradient latitudinal de biodiversité. Il n’est pas certain que nous puissions produire un modèle avec une prise en compte des éventuelles synergies entre variables.
Un certain nombre de mesures de l’environnement abiotique ne pourront pas se faire depuis le bateau. Ainsi, il est probable que nous ayons à recourir à des modèles de circulations globaux d’eau de mer pour déterminer la concentration en fer dans les eaux étudiées qui est particulièrement délicate à mesurer, ou des images satellites pour déterminer la productivité primaire.
De plus, nous n’étudierons pas tous les paramètres biotiques et abiotiques de l’eau de mer mais seulement ceux qui sont mesurables à notre échelle.
Étudiant en charge du projet : Baptiste ARNAUD
Encadrant 1 : Dr. Ingrid OBERNOSTERER, laboratoire d’océanographie microbienne, Observatoire océanographique de Banyuls sur Mer
Encadrant 2 : Dr. Christian JEANTHON, équipe Ecologie du plancton marin ECOMAP, Station biologique de Roscoff