Tester l'hypothèse du fer dans les écosystèmes de l'océan Pacifique équatorial
Ils ont testé l’idée que le fer puisse limiter la croissance du phytoplancton dans de larges régions de l’océan en enrichissant une aire de 64km² dans l’océan Pacifique équatorial avec du fer. Il en a résulté un doublement de la biomasse des plantes, une multiplication par 3 de la chlorophylle et une multiplication par 4 de la production des plantes. Des augmentations similaires sont trouvées dans un panache riche en chlorophylle en aval de l’archipel des Galápagos qui est naturellement enrichi en fer. Ces données indiquent que la limitation en fer peut contrôler les taux de productivité du phytoplancton et la biomasse dans l’océan.
Cette étude relance donc le débat sur le piégeage de quantités significatives de CO2 de l’atmosphère par augmentation de la production du phytoplancton dans les aires riches en nitrates et faibles en chlorophylle (HNLC).
Dans cet article, ils rapportent les résultats initiaux d’une expérience d’enrichissement en fer à grande l’échelle dans la région sud de l’archipel des Galapagos de l’océan pacifique équatorial. En octobre 1993 au sud des Galapagos, une zone d’environ 64km² a été enrichie avec du fer à une concentration d’environ 4nM. La parcelle enrichie a été suivie sur 10 jours et les changements de paramètres physiques, chimiques et biologiques ont été surveillés.
En parallèle, l’imagerie satellite montre régulièrement un panache d’eau riche en chlorophylle à l’ouest de l’archipel des Galapagos associé à des courants riches en nutriments. Les eaux des courants en amont et en aval sont étudiées pour évaluer le rôle potentiel du fer dans la régulation de la production. Le fer, le nitrate, la fugacité du CO2 (la fugacité f est la pression qu'aurait un gaz réel s'il se comportait comme un gaz parfait) et la chlorophylle de l’eau de surface sont mesurés.
Les résultats démontrent une réponse biologique directe et univoque de l’écosystème Pacifique équatorial à l’ajout de fer. La réponse observée dans les expériences de fertilisation est similaire à celle dans le panache des Galapagos. Les fortes concentrations en chlorophylle dans le panache en aval sont dues fer originaire des plateformes des Galapagos.
Les concentrations de chlorophylle et les taux de productivité primaire sont 3-4 fois plus élevés dans la parcelle et dans le panache en aval par rapport à l’extérieur de la parcelle et le courant en amont. L’augmentation de l’efficacité de conversion de l’énergie photosynthétique dans toutes les classes de taille de phytoplancton de la parcelle confirme qu’au moins certains membres des populations de phytoplancton naturelles sont physiologiquement limités par le manque de disponibilité en fer.
La biomasse augmente pendant l’expérimentation. Il y a une augmentation de la pression d’herbivorie.
Dans cette expérience, le suivi de la parcelle ne dure que 10 jours. On ne peut donc observer que la réponse à court terme de l'écosystème. Il pourrait être intéressant de poursuivre les observations sur une plus longue durée afin de déterminer les effets à long terme. Par exemple, le DMSP particulaire augmente significativement dans la parcelle fertilisée. Le DMSP est produit par le phytoplancton et se décompose pour produire le DMS. Or, il n’y a pas de changement clair dans la concentration en DMS dans l’eau de surface, ce qui n’est pas surprenant si on considère la durée de l’étude par rapport au temps nécessaire pour dégrader le DMSP en DMS. De plus, en 10 jours ils observent une augmentation de la quantité de zoo- et méso-plancton mais ils n'observent pas les effets sur le reste de la chaîne alimentaire.
Cet article date du début des expériences de fertilisation des océans par le fer (1994). Cela permet d'avoir un point de comparaison par rapport aux expériences actuelles.
Jusqu’à cette étude, les expériences d’enrichissement en fer n’étaient pas faisables à cause des difficultés de suivi temporel des parcelles. Grâce à un traceur l’hexafluorure de soufre SF6, on peut marquer et suivre une parcelle d’eau de mer. De plus, quand combiné avec l’enrichissement en fer, le SF6 fourni le potentiel d’évaluer les réponses de l’écosystème à l’ajout de fer. La capacité de suivi peut être utilisée pour conduire des expériences plus fines sur les problèmes de l’herbivorie et de la perte de fer. Etant donné que la parcelle reste cohésive, il semble possible de créer et suivre de plus petites parcelles pour obtenir de meilleures estimations de l’export de carbone. Les études écologiques dans l’océan ne sont plus limitées à des observations passives et des expériences en bouteilles.
Il y a plusieurs hypothèses qui peuvent expliquer pourquoi les nutriments ne sont pas complètement consommés et que la chlorophylle n’augmente pas de façon plus spectaculaire :
