Cycle biogéochimique du Fe et du Mn dans le secteur Indien de l'Océan Austral

Biogeochemical cycling of Fe and Mn in the Indian sector of the Soutern Ocean

• Auteur / Autrice : Corentin Baudet
• Direction : Hélène Planquette, Géraldine Sarthou, Eva Bucciarelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance le 19/12/2023
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Jeandel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Planquette, Géraldine Sarthou, Catherine Jeandel, Olivier Aumont, Aridane González González, Agathe Laës, Bruno Hamelin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Aumont, Aridane González González

Mots clés

Mots clés contrôlés

Manganèse

Fer

Austral, Océan

Cycles biogéochimiques

Mots clés libres

Cycle biogéochimique

Fer

Manganèse

Sources

Puits

Processus

Biogeochemical cycle

Iron

Manganese

Sources

Sinks

Processes

Résumé

Cette thèse se concentre sur l'étude des cycles du fer (Fe) et le manganèse (Mn), dans le secteur Indien de l’Océan Austral, entre la côte sud-africaine et les îles Marion et Prince Edward. Ce transect permet de couvrir deux zones : la zone subtropicale (STZ) et la zone subantarctique (SAZ). Le Fe et le Mn sont deux micronutriments essentiels pour le phytoplancton, car ils interviennent dans de nombreux processus métaboliques clés. En particulier dans la SAZ, le Fe est considéré comme élément limitant du développement phytoplanctonique et le Mn peut parfois être co-limitant. Cependant, les sources, les puits et les processus qui contrôlent les distributions du Fe et du Mn demeurent mal identifiés. La thèse révèle que les apports atmosphériques et les apports sédimentaires sont les sources dominantes de ces éléments proche de la marge sud-africaine. La remise en suspension des sédiments profonds en STZ favorise le processus de scavenging, limitant l'apport en Fe et Mn dissous en océan ouvert. Entre les îles Marion et Prince Edward, la faible profondeur du plateau permet d'observer des particules biogéniques, influençant les distributions du Fe et Mn dissous et favorisant potentiellement un développement phytoplanctonique printanier. En SAZ, la nature moins réfractaire des sédiments pourrait augmenter le processus de dissolution. Des apports hydrothermaux ont également été identifiés dans la SAZ grâce à une approche multi-élémentaire, sur la dorsale Sud-Ouest Indienne. Bien que cette source hydrothermale n’ait pas été précisément localisée, elle génère une augmentation des concentrations profondes (~ 1500m) de Fe et Mn dissous dans les eaux environnantes. L’impact potentiel de ces apports hydrothermaux sur la fertilisation des eaux de surface semble cependant limité à cause des faibles vitesses de courant et de la topographie de la zone. L’importance possible des sources et puits internes a également été examinée : l'assimilation biologique et la reminéralisation contrôlent les distributions de Fe dissous de manière plus marquée dans la SAZ, tandis que ces processus sont masqués par les sources externes dans la STZ pour le fer dissous, et sur l’ensemble du transect pour le Mn dissous. En conclusion, cette thèse apporte des éclaircissements sur les sources, les puits et les processus influençant les distributions des métaux traces dans l’Océan Indien Sud-Ouest, contribuant ainsi à une meilleure compréhension de leurs cycles dans cette région.

This thesis focuses on the study of the iron (Fe) and manganese (Mn) cycles in the Indian sector of the Southern Ocean, between the the South African coast and the Marion and Prince Edward Islands. This transect covers two zones: the subtropical zone (STZ) and the subantarctic zone (SAZ). Fe and Mn are two essential micronutrients for phytoplankton, as they are involved in many key metabolic processes. Particularly in the SAZ, Fe is considered to be a limiting element for phytoplankton growth, and Mn can sometimes be co- limiting. However, the sources, sinks and processes controlling Fe and Mn distributions remain poorly identified. The thesis reveals that atmospheric and sedimentary inputs are the dominant sources of these elements close to South Africa. The resuspension of sediments in the STZ favors the scavenging process, limiting the supply of dissolved Fe and Mn to the open ocean. Between Marion and Prince Edward Islands, biogenic particles above the shallow plateau influence the distribution of dissolved Fe and Mn and potentially promote spring phytoplankton bloom. In the SAZ, the less refractory nature of the sediments could enhance the dissolution process. Hydrothermal inputs have also been identified on the South-West Indian Ridge using a multi-element approach. Although this hydrothermal source has not been precisely localized, it generates an increase in concentrations (~ 1500m) of dissolved Fe and Mn in the surrounding waters. The potential impact of these hydrothermal inputs on the fertilization of surface waters appears to be limited, however, due to the low topography of the area. The possible importance of sources and sinks has also been examined: biological assimilation and remineralization contrai dissolved Fe distributions more in the SAZ, while these processes are masked by external sources in the STZ for dissolved iron, and over the entire transect for dissolved Mn. In conclusion, this thesis sheds light on sources, sinks and processes influencing trace métal distributions in the South-West Indian Ocean, thus contributing to a better understanding of their cycles in this region.