Dynamique spatiale et temporelle de la biomasse organique particulaire synthétisée dans une région océanique fortement influencée par la fixation de diazote atmosphérique (campagne océanographique OUTPACE dans le Pacifique tropical sud-ouest)

Spatial and temporal dynamics of the particulate organic biomass synthesized in a region influenced by the fixation of atmospheric dinitrogen (OUTPACE cruise in the South West tropical Pacific)

• Auteur / Autrice : Alain Fumenia
• Direction : Thierry Moutin, Anne Petrenko
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 03/06/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) (Marseille ; Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Quéguiner
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Claustre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Antoine, Sophie Rabouille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Azote -- Fixation

Stoechiométrie

Matière organique particulaire

Mots clés libres

Régions oligotrophes

Matière organique particulaire

Fixation de N2

Coefficient de rétrodiffusion particulaire

Production communautaire nette

Oligotrophic regions

Particulate organic matter

N2 fixation

Particle backscattering coefficient

Net Community Production

Résumé

Dans le Pacifique tropical sud-ouest (WTSP), la dynamique de la matière organique particulaire (MOP) est contrôlée par deux systèmes planctoniques à priori distincts. Dans la couche de mélange, la MOP produite présente un excès d’azote par rapport à la valeur attendue par la stœchiométrie de Redfield, avec un rapport N:P de 19±2. Nos résultats démontrent que l’intense fixation biologique de diazote (N2) mesurée dans cette région est la principale source d’azote nouveau capable de soutenir la production de MOP enrichie en N.Des relations statistiquement significatives ont été observées entre les valeurs de bbp et de NOP (POP) (R²=0.87 et 0.91, respectivement), permettant de définir des proxys optiques (PONopt et POPopt) de la biomasse organique particulaire. Sur toute la période d’étude (3 années), des augmentations significatives de PONopt sont observées uniquement dans l’Archipel Mélanésien et en période stratifiée. Cette production de biomasse autotrophe (et de particules associées) est soutenue que par l’apport d’azote via le processus de fixation de N2.À proximité du fond de la couche euphotique (Z01), dans les eaux de subsurface faiblement éclairées mais suffisamment riches en éléments nutritifs, un maximum de chlorophylle-a (Chla) de subsurface (SCML) est associé en permanence à un maximum de biomasse organique particulaire. Les résultats montrent qu’une production communautaire nette relativement faible mais positive (0.08 ± 0.01 mmol m-3 j-1 en moyenne) dans les couches faiblement éclairées entre Z01 et la profondeur à laquelle le PAR est réduit à 0.1% de sa valeur de surface (Z001).

In the Western Tropical South Pacific (WTSP), the dynamics of the particulate organic matter (POM) derives from two distinct planktonic systems in this oligotrophic region.In the mixed layer, the POM presents an excess of nitrogen with respect to the Redfield stoichiometry, with a N:P ratio of 19 ± 2. In this study, the high rates of biological dinitrogen fixation (N2) measured in this region has been pointed as the main source of new nitrogen, supporting the N-enriched POM production.Statistically significant relationships between bbp and PON (and POP) concentrations were established (R² = 0.87 and 0.91, respectively), allowing to define, for the first time, optical proxies (PONopt and POPopt) of particulate organic biomass. During the stratified periods of the studied period (3 years), significant increases in PONopt are observed only in the Melanesian Archipelago. These recurrent increases of PON concentrations in this area can only be supported by nitrogen input via the N2 fixation process.In the vicinity of the euphotic depth (Z01), a Subsurface Maximum of Chlorophyll-a (Chla) Layer (SCML) is permanently associated with a maximum of particulate organic biomass. By using O2 data collected by the float FA on a seasonal time scale, the calculated Net Community Production (0.08 ± 0.01 mmol m-3 d-1 on average) exhibited a low but positive value within the SCML, in the dimly lit layers between Z01 and the depth in which the measured PAR is reduced to 0.1% of its surface value (Z001).