Spéciation du fer en milieu océanique, interactions avec le phytoplancton

Iron speciation in open ocean, interactions with phytoplankton

• Auteur / Autrice : Fanny Chever
• Direction : Paul Tréguer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau de mer

Fer

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Fer

Spéciation

Sources

Biodisponibilité

Colloïdes

Ligands organiques

Diatomées

Phytoplancton

Résumé

Toutes les fertilisations en fer (Fe) dans les zones HNLC (High Nutrient-Low Chlorophyll) ont montré le rôle crucial de cet élément dans la production primaire et la structure de la communauté planctonique. Cependant, l’étude de son cycle biogéochimique est difficile en raison de ses faibles concentrations dans l’océan ouvert et de sa spéciation complexe. De nombreuses inconnues persistent, notamment sur la prédominance relative de ses sources et sur la fraction bioassimilable. Les objectifs de cette thèse étaient d’améliorer notre connaissance sur le cycle biogéochimique du Fe dans l’océan, dans le but de répondre à deux questions: (1) Quelles sont les sources, la distribution et la spéciation physique du Fe en milieu océanique dans des zones ayant des apports contrastés en Fe ? et (2) Quelles sont les interactions entre sa spéciation et l’activité biologique? Au cours de deux études en milieu naturel (KEOPS et BONUS-GoodHope), la spéciation physique du Fe a été mesurée. Le fer total dissolvable (échantillons non filtrés) s’est révélé être un bon traceur des sources lithogéniques. Ces études ont montré que les distributions de Fe soluble et colloïdal étaient liées à l’activité biologique et à la force des ligands organiques. Des expériences en laboratoire couplant ajouts d’eau de pluie, mesures de la spéciation du Fe et activité biologique ont également été réalisées, en présence d’une diatomée océanique, dans le cadre du projet BOA. Deux hypothèses quant à la biodisponibilité du Fe ont été formulées : une assimilation du Fe colloïdal ou du Fe soluble suivi d’un transfert rapide entre fraction colloïdale et soluble.

All iron (Fe) fertilizations in HNLC areas (High Nutrient-Low Chlorophyll) highlighted the crucial role of this element in primary production and planktonic community structure. However, the study of its biogeochemical cycle is difficult, due to the low Fe concentrations in the Open Ocean and to its complex speciation. Many unknowns persist, in particular on the relative predominance of its sources to the oceans and on the bioavailability of the different fractions. The objectives of this PhD were to improve our knowledge on the biogeochemical cycle of Fe in seawater, in order to answer to these questions: (1) What are the sources, distribution and physical speciation of Fe in seawater, in areas characterized by contrasted Fe supplies? And (2) What are the interactions between its speciation and the biological activity? A field approach was used in order to better determine and quantify Fe sources to the ocean. Fe physical speciation was measured during two cruises, KEOPS and BONUS-GoodHope. Total dissolvable Fe was shown to be a good proxy for lithogenic inputs. Those studies showed that the soluble and colloidal Fe distributions are linked to biological activity and to the strength of organic ligands. In order to better constrain the question of Fe bioavailabllity, laboratory experiments were conducted in the framework of the BOA project, coupling rainwater, Fe speciation and biological activity, in the presence of an oceanic diatom. Two hypothesis concerning Fe bioavailability were formulated: an assimilation of colloidal fraction or an assimilation of soluble fraction followed by a rapid exchange between the two fractions.