Projet de recherche SD/CS/03B (Action de recherche SD)
Contexte
Le dioxyde de carbone (CO2) est l’un des plus importants gaz à effet de serre. Sa concentration atmosphérique, en raison des activités humaines, a récemment connu une augmentation d'une vitesse alarmante, qui conduit à un réchauffement climatique. Les océans, couvrant les deux tiers de la surface terrestre, jouent un rôle essentiel dans le cycle global du carbone et absorbent, d’après les études, plus d’un tiers du CO2 anthropogénique. L’absorption de cet excédent de CO2 perturbe non seulement le cycle du carbone et les écosystèmes marins, mais mène également à l'acidification de l'eau de mer. Ce processus a des effets nuisibles sur divers groupes importants d'organismes marins tels que les coccolithophores et les coraux qui forment des squelettes calcaires (CaCO3). Il est urgent de comprendre les interactions entre le fonctionnement des organismes marins calcifiants et les changements climatiques à la lumière des changements de la chimie de l'océan, en particulier leur acidification.
Description du projet
Objectifs
L'objectif principal de PEACE est d'évaluer les rôles dans la régulation du climat, de la calcification, de la production primaire et des processus d'export durant les efflorescences de coccolithophores, un groupe important de phytoplancton calcifiant. Nous visons spécifiquement à étudier
1) la dynamique nette des écosystèmes pendant ces efflorescences,
2) le lien entre communauté bactérienne, broutage, dynamique des particules d’exopolymères transparentes (TEP), l’export de carbone et le cycle du diméthylsulfure (DMS),
3) les effets de l'acidification océanique sur le métabolisme des coccolithophores et la production de TEP, et
4) à modéliser la dynamique des coccolithophores et leur impact sur la chimie du carbone inorganique dissous (DIC).
Méthodologie
Notre approche, transdisciplinaire, combine des recherches sur le terrain avec des expériences au laboratoire et de la modélisation.
Les campagnes, appuyées par des données de télédétection, seront menées dans le Golfe de Gascogne (un des principaux domaines côtiers européens) où des efflorescences sont régulièrement observées. Cette zone fait l’objet d’études biogéochimiques par les équipes scientifiques belges depuis la fin des années 1980 dans le cadre des programmes « Global Change » du SPP Politique Scientifique, « Climate » du PADD-II, et des projets OMEX I et II de l’UE. Des séries à long terme de variables physiques, biologiques et chimiques sont disponibles pour la validation des modèles. Une série de variables physico-chimiques fondamentales seront mesurées dans la colonne d'eau. En outre, pendant les campagnes et en laboratoire, nous prêterons une attention particulière à la détermination des paramètres liés à la calcification et aux processus associés tels que la diversité phytoplanctonique, la structure et la diversité de la communauté bactérienne, le taux de production de carbone organique et inorganique, la dégradation et l’export, et les échanges air-mer de CO2 et de DMS. Nous évaluerons aussi le rôle des TEP dans la séquestration du CO2 pendant les efflorescences de coccolithophores.
La synthèse des données et les projections futures en rapport avec l’augmentation de la pCO2, sera réalisée par un modèle biogéochimique qui décrira explicitement les dynamiques du DIC et des coccolithophores (production primaire, calcification, export de CaCO3 et de carbone organique). Le modèle sera ajusté spécifiquement avec les données obtenues en campagne et au laboratoire, et sera couplé à un modèle hydrodynamique de la région.
Interactions entre les différents partenaires
Tous les partenaires contribuent au travail de modélisation, participent aux investigations de terrain et sont impliqués dans des expériences de culture au laboratoire, conçues pour étudier l'impact de l'acidification de l'océan sur le métabolisme des coccolithophores et la production de TEP.
ULB-LOCGE (coordinateur): étude des processus gouvernant la production primaire et la calcification, ainsi que la dissolution pélagique de CaCO3. En outre, des tentatives seront faites pour évaluer le cycle du DMS. Il est également responsable des expériences de culture et de l'organisation des campagnes.
ULg-COU: échange air-mer, dynamique du DIC, dégradation organique pélagique et benthique du carbone et dissolution benthique de CaCO3. Il est également responsable de la modélisation hydrodynamique-écologique et de la mise à jour du site Web du projet.
UGent-PAE: dynamique du phytoplancton et du zooplancton. Il étudie également la structure de la communauté bactérienne, son rapport avec la dynamique des TEP et l'impact du broutage sur la dynamique de l'écosystème microbien.
AWI-Glo Car Group: étude de la dynamique des TEP, y compris leur abondance et leur production. La gamme de taille des précurseurs dissous sera également caractérisée. Il prend également la tête des expériences en chémostat des cultures de coccolithophores.
Liens avec les programmes internationaux
Le projet PEACE est étroitement lié aux programmes internationaux de l'IGBP (International Geosphere-Biosphere Programme) et de SCOR (Scientific Committee on Oceanic Research): SOLAS (The Surface Ocean - Lower Atmosphere Study), IMBER (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research) et GLOBEC (Global Ocean Ecosystem Dynamics). Tous visent à une meilleure compréhension des interactions et des principales rétroactions biogéochimiques-physiques entre l'océan et l'atmosphère dans le contexte des changements climatiques et environnemental.
Résultats attendus et/ou produits
PEACE contribuera à une meilleure compréhension de la réponse des écosystèmes calcifiants face à l'acidification de l’océan et au changement de climat, aussi bien que des mécanismes de rétroaction associés. Les données produites dans le cadre de ce projet pourront être utilisées dans les modèles pour établir de futurs scénarios liés aux changements de la chimie de l’océan et au réchauffement global.
Partenaires
Activités
Université Libre de Bruxelles - LOCGE a une expertise de longue date dans les cycles biogéochimiques du carbone, du carbonate et des nutriments dans les systèmes aquatiques. Il est spécialisé dans la cinétique des interactions eau-minéraux et l’élaboration des méthodologies dans le domaine de la géochimie aquatique et sédimentaire.
Université de Liège - COU a une large expertise dans le cycle du DIC et des flux air-mer de CO2 dans la zone côtière et l'océan ouvert et dans la modélisation biogéochimique. Universiteit Gent - PAE est spécialisé dans l’étude écophysiologique, moléculaire et génétique des eucaryotes microbiens (protistes).
Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research - Glo Car Group a une expérience étendue dans le cycle du carbone marin et en particulier dans l'étude des agrégats marins.
Coordonnées
Site web du projet : www.co2.ulg.ac.be/peace/
Coordinateur
Lei Chou
Université Libre d Bruxelles (ULB)
Laboratoire d’Océanographie Chimique et Géochimie des Eaux (LOCGE)
Campus de la Plaine - CP 208
Boulevard du Triomphe
B-1050 Brussels
Tel: +32 (0)2 650.52.37
Fax: +32 (0)2 650.52.28
Lei.Chou@ulb.ac.be
www.ulb.ac.be/sciences/dste/ocean/
Promoteurs
Alberto V. Borges
Université de Liège (ULg)
Unité d’Océanographie Chimique (B5) (COU)
Allée du 6 Août, 17
B-4000 Liège
Tel: +32 (0)4 366.31.87
Fax: +32 (0)4 366.33.67
Alberto.Borges@ulg.ac.be
www.co2.ulg.ac.be/
Koen Sabbe
Universiteit Gent (UGent)
Protistologie & Aquatische Ecologie (PAE)
Krijgslaan 281 S8
B-9000 Gent
Tel: +32 (0)9 264.85.11
Fax: +32 (0)9 264.85.99
Koen.Sabbe@ugent.be
www.PAE.ugent.be
Anja Engel
Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI)
HGF Young Investigators Group / 'Global change and the future marine carbon cycle'
Am Handelshafen 12
D-27515 Bremerhaven
Tel: +49 (0)471 4831.1055
Fax: +49 (0)471 4831.1425
aengel@awi-bremerhaven.de
www.awi-bremerhaven.de/GloCar/index.html
Comité de suivi
Le comité de suivie se compose d'un groupe de scientifiques spécialisés dans la calcification marine, la taxonomie des coccolithophores, la géochimie du carbonate, la géochimie des isotopes, les échanges air-mer, la modélisation biogéochimique, le cycle de carbone océanique et la télédétection. Les membres de ce comité sont en contact étroit avec le projet de PEACE par l'intermédiaire d'échange d'E-mails, grâce à des interactions via le site web et des rencontres au cours des réunions internationales.
Jean-Pierre Gattuso - Laboratoire d’Océanographie de Villefranche, France
Marion Gehlen - Laboratoire des Sciences du Climat et de L'Environnement, France
Steve Groom - Remote Sensing Group, Plymouth Marine Laboratory, United Kingdom
Christophe Heinze - University of Bergen, Norway
Maria Hood - Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC), UNESCO, France
Peter Liss - University of East Anglia, United Kingdom
Fred T. Mackenzie - University of Hawaii at Manoa, USA
Ulf Riebesell - IFM-GEOMAR, Germany
Sabine Schmidt - Université Bordeaux 1, France
Jeremy Young - The Natural History Museum, United Kingdom
Role of pelagic calcification and export of carbonate production in climate change (PEACE) : final report
Chou, Lei - Borges, Alberto V. - Sabbe, Koen ... et al Brussels : Federal Science Policy, 2013 (SP2574)
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