Soutenance de thèse de Mathieu Caffin (CYBELE), le 21 décembre 2019

Sur le sujet suivant : "Devenir de la fixation d’azote et export de carbone dans l’océan Pacifique tropical sud-ouest"

Vendredi 21 Décembre 2018 à 9:00 ; Amphithéâtre OCEANOMED, Bâtiment 26M, 163 avenue de Luminy, 13009 Marseille

Directeur de thèse : Sophie Bonnet, Directeur de Recherche IRD/MIO
Co-directeur de thèse : Thierry Moutin, Professeur AMU/MIO

Ce travail de thèse réalisé dans le cadre du projet OUTPACE porte sur la quantification de la diazotrophie et son influence sur les cycles biogéochimiques dans l’océan de surface Pacifique tropical sud-ouest, une région particulièrement sous-échantillonnée à ce jour. Les objectifs de ce travail étaient (1) de quantifier la fixation de N2 et identifier les principaux acteurs de la diazotrophie dans cette région, (2) d’évaluer l’influence de la fixation de N2 sur la production primaire et sur l’export de carbone, (3) d’identifier les voies de transfert de l’azote fixé dans la chaine trophique planctonique.
Il a été mis en évidence que la région du Pacifique tropical sud-ouest était un hot spot de fixation de N2, avec des taux moyens de 570 µmol N m-2 d-1. Dans la région, la diazotrophie pourrait représenter une source de 16 Tg N an-1, contribuant ainsi à environ 15 % des apports d’azote par la diazotrophie à l’échelle globale. Deux sous-régions distinctes ont été identifiées au cours de la campagne OUTPACE (transect allant de la Nouvelle Calédonie à la Polynésie Française). A l’ouest, les eaux oligotrophes des archipels Mélanésiens présentaient des taux de fixation de N2 élevés ( 600 µmol N m-2 d-1) et la communauté diazotrophe était dominée par Trichodesmium. A l’est, les eaux ultra-oligotrophes de la gyre du Pacifique sud présentaient des taux de fixation de N2 plus faibles ( 90 µmol N m-2 d-1) et la communauté diazotrophe était dominée par les UCYN-B. Le long du transect OUTPACE, les taux de fixation de N2 étaient positivement corrélés à la production primaire, à la production bactérienne, aux abondances en picoplancton et en bactéries hétérotrophes.
Des bilans d’azote associés à une stratégie lagrangienne réalisés au niveau de trois stations représentatives de la région montrent que la fixation de N2 contribuait à plus de 90 % des apports d’azote nouveau dans la couche euphotique, supérieur aux apports de nitrates par diffusion verticale turbulente (1-8 %) et aux apports atmosphériques (< 1,5 %). La fixation de N2 soutenait donc la quasi intégralité de la production primaire nouvelle, 13-18 % de la production primaire totale dans la région des archipels Mélanésiens et 3 % à l’ouest de la gyre du Pacifique sud. Les e-ratio (export carbone particulaire / production primaire) mesurés dans la région (jusqu’à 9,7 %) sont nettement plus forts que ceux mesurées dans d’autres régions oligotrophes impactées par la diazotrophie, et montrent l’importante capacité d’export de la région. Les organismes diazotrophes présents dans la colonne d’eau n’étaient pas efficacement exportés vers l’océan profond, suggérant que la majeure partie de l’export était indirect, après transfert de l’azote fixé vers les organismes planctoniques non diazotrophes et leur export subséquent.
L’étude des voies de transfert de l’azote fixé montre qu’entre 7 et 15 % de la fixation de N2 totale était transféré vers les organismes non-diazotrophes. Les principaux bénéficiaires de cet azote étaient le picoplancton autotrophe (Synechococcus, Prochlorococcus) suivi par les bactéries hétérotrophes. De plus, le transfert d’azote fixé vers le zooplancton qui a été très peu étudié jusqu’à maintenant, représentait 8±5 % de la fixation de N2 totale lorsque les Trichodesmium dominaient et 28±7 % lorsque les UCYN-B dominaient.
Ces travaux de thèse démontrent que la diazotrophie soutient la pompe biologique dans l’océan Pacifique tropical sud-ouest, et qu’elle peut jouer un rôle déterminant dans la structure des communautés planctoniques et les cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote dans les régions oligotrophes.

Mots clés : Fixation d’azote, relargage, transfert, export particulaire, pompe biologique, cycles biogéochimiques