Production primaire marine et plancton
Le phytoplancton dérivant, bien qu'invisible individuellement mais vaste en agrégat, réalise environ la moitié de la photosynthèse terrestre, convertissant la lumière du soleil et les nutriments en matière organique qui nourrit presque toute la vie marine.
Definition
La production primaire marine est la synthèse de matière organique à partir du dioxyde de carbone par des organismes photosynthétiques en milieu marin ; le plancton désigne les organismes dérivants — phytoplancton, zooplancton et microbes — qui réalisent et consomment cette production.
Scope
Ce thème aborde le phytoplancton photosynthétique et le zooplancton qui s'en nourrit, la mesure de la production primaire, les contrôles de la productivité par la lumière et les nutriments, la dynamique saisonnière des efflorescences planctoniques, ainsi que les principaux groupes de plancton et leurs rôles écologiques.
Core questions
- Quels organismes réalisent la production primaire dans l'océan, et comment est-elle mesurée ?
- Comment la disponibilité de la lumière et des nutriments détermine-t-elle le taux et la localisation de la production ?
- Qu'est-ce qui déclenche et met fin aux efflorescences saisonnières de phytoplancton ?
- Comment le broutage par le zooplancton et la boucle microbienne façonnent-ils le devenir de la production primaire ?
Key theories
- Hypothèse de la profondeur critique
- Une efflorescence de phytoplancton se développe lorsque la couche de mélange s'amincit, de sorte que la lumière moyenne sur la couche de mélange dépasse le niveau auquel la photosynthèse équilibre la respiration, liant ainsi la physique de la colonne d'eau au calendrier des efflorescences.
- Limitation par la lumière et les nutriments
- La production est co-limitée par la lumière, qui diminue avec la profondeur, et par les nutriments, qui augmentent avec la profondeur, confinant la majeure partie de la production à une couche éclairée dont la productivité dépend du réapprovisionnement en nutriments.
Mechanisms
Le phytoplancton de la zone euphotique utilise la lumière du soleil pour fixer le dioxyde de carbone et les nutriments en matière organique ; sa croissance est limitée là où la lumière est rare en profondeur ou les nutriments sont rares en surface. Le réchauffement saisonnier et la réduction du mélange piègent les cellules dans la couche éclairée, déclenchant des efflorescences qui sont ensuite réduites par l'épuisement des nutriments et le broutage par le zooplancton.
Clinical relevance
La production primaire détermine la productivité des pêcheries et la capacité du puits de carbone océanique, tandis que les changements dans les communautés planctoniques et le calendrier des efflorescences sont des indicateurs sensibles du changement climatique ; les efflorescences algales nuisibles (EAN) parmi certains planctons posent des risques pour la santé humaine et l'aquaculture.
History
Les comptages quantitatifs de plancton de Hensen dans les années 1880 ont fondé l'étude de la productivité océanique ; la théorie de la profondeur critique de Sverdrup (1953) a lié le début des efflorescences au mélange et à la lumière, et la télédétection de la couleur de l'océan par satellite à partir des années 1980 a permis les premières cartes mondiales de la production primaire marine.
Key figures
- Harald Sverdrup
- Gordon Riley
- Paul Falkowski
Related topics
Seminal works
- millerWheeler2012
- falkowskiRaven2007
Frequently asked questions
- Quelle proportion de la photosynthèse terrestre se produit dans l'océan ?
- Le phytoplancton marin représente environ la moitié de la production primaire nette mondiale, comparable à l'ensemble des plantes terrestres, bien qu'il ne constitue qu'une infime fraction de la biomasse photosynthétique de la planète.
- Pourquoi les efflorescences de phytoplancton se produisent-elles au printemps ?
- À mesure que le réchauffement printanier réduit le mélange vertical, le phytoplancton est maintenu dans la couche de surface éclairée suffisamment longtemps pour croître plus vite qu'il n'est perdu, produisant une augmentation rapide de son abondance.