Pompe biologique et export de carbone
En fixant le carbone en surface et en envoyant une fraction de celui-ci couler vers les profondeurs, la vie marine actionne une pompe à l'échelle planétaire qui maintient le dioxyde de carbone atmosphérique bien en deçà de ce qu'il serait autrement.
Definition
La pompe biologique est l'ensemble des processus biologiques qui transfèrent le carbone organique de la surface éclairée de l'océan vers les profondeurs, où il est stocké à l'écart de l'atmosphère ; l'export de carbone est le flux descendant de cette matière organique hors de la couche de surface.
Scope
Ce sujet couvre la production et la sédimentation des particules organiques, les processus d'export et de reminéralisation à travers la colonne d'eau, la mesure du flux d'export de carbone, le rôle de la migration et de l'agrégation du zooplancton, ainsi que les contrôles et l'efficacité de la pompe biologique et sa sensibilité à un océan en mutation.
Core questions
- Quelle fraction de la production primaire de surface est exportée vers l'océan profond ?
- Comment la matière organique en sédimentation s'atténue-t-elle avec la profondeur par reminéralisation ?
- Quels rôles jouent l'agrégation des particules et la migration du zooplancton dans l'export ?
- Quelle est l'efficacité de la pompe biologique, et comment pourrait-elle changer avec le réchauffement et l'acidification ?
Key theories
- Pompes à tissus mous et à carbonate
- La sédimentation organique (tissus mous) réduit le carbone de surface et le dioxyde de carbone atmosphérique, tandis que la contre-pompe à carbonate issue de la formation des coquilles la compense partiellement, et leur équilibre détermine le contrôle biologique net sur le carbone atmosphérique.
- Profondeur d'export et de reminéralisation
- La majeure partie de la matière organique exportée est consommée et respirée dans la colonne d'eau supérieure, ainsi, la profondeur à laquelle elle est reminéralisée détermine la durée de séquestration du carbone de l'atmosphère.
Mechanisms
Le phytoplancton fixe le carbone en surface ; une partie coule sous forme d'agrégats, de pelotes fécales et de cellules mortes, et est ensuite transportée vers le bas par le zooplancton migrateur. À mesure que les particules tombent, les bactéries et les animaux respirent la majeure partie du carbone, le ramenant à une forme dissoute à faible profondeur, tandis que la petite fraction survivante atteint l'océan profond et les sédiments, où elle peut être stockée pendant des siècles à des millénaires.
Clinical relevance
La pompe biologique est un contrôle majeur du dioxyde de carbone atmosphérique et donc du climat ; sa compréhension et sa quantification sont essentielles pour projeter le puits de carbone océanique et pour évaluer les stratégies proposées de suppression du dioxyde de carbone marin, telles que la fertilisation des océans.
History
Le concept s'est cristallisé dans les années 1980 lorsque Volk et Hoffert ont distingué les pompes de solubilité et biologique de l'océan et ont quantifié leurs rôles dans le changement du dioxyde de carbone glaciaire-interglaciaire, motivant des décennies de mesures de flux et le débat sur la fertilisation par le fer déclenché par Martin.
Key figures
- Tyler Volk
- Wallace Broecker
- John Martin
Related topics
Seminal works
- sarmientoGruber2006
- volkHoffert1985
Frequently asked questions
- Pourquoi est-ce appelé une pompe ?
- À l'instar d'une pompe mécanique déplaçant un fluide contre un gradient, la vie marine déplace continuellement le carbone de la surface vers l'océan profond, maintenant une différence de concentration de carbone entre les deux qui réduit le dioxyde de carbone atmosphérique.
- L'amélioration de la pompe biologique pourrait-elle lutter contre le changement climatique ?
- Des propositions telles que la fertilisation des océans avec du fer visent à stimuler l'export de carbone, mais la quantité et la permanence de la séquestration sont incertaines et il existe des risques écologiques, de sorte que de telles approches restent scientifiquement contestées.