Les algues microscopiques dans l'océan, essentielles pour produire une grande partie de l'oxygène de la Terre, dépendent du fer pour alimenter la photosynthèse, selon une nouvelle recherche de la Rutgers University. Lorsque le fer est limité, ces phytoplanctons gaspillent de l'énergie, perturbant potentiellement les chaînes alimentaires marines au milieu du changement climatique. Des études de terrain dans l'océan Austral mettent en lumière comment cette pénurie de micronutriments pourrait entraîner un déclin du krill et des animaux marins plus grands comme les baleines et les manchots.
Le phytoplancton, de minuscules algues marines à la base des écosystèmes océaniques, génère une part importante de l'oxygène que respirent les humains par la photosynthèse. Ce processus nécessite du fer, provenant principalement de la poussière désertique et de l'eau de fonte glaciaire. Une étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences révèle que la limitation en fer provoque des inefficacités dans l'utilisation de l'énergie, ralentissant la production d'oxygène et la capture du carbone. «Chaque seconde respiration que vous prenez contient de l'oxygène de l'océan, libéré par le phytoplancton», a expliqué Paul G. Falkowski, co-auteur et titulaire de la chaire Bennett L. Smith in Business and Natural Resources à Rutgers-New Brunswick. «Notre recherche montre que le fer est un facteur limitant dans la capacité du phytoplancton à produire de l'oxygène dans de vastes régions de l'océan.» Pour étudier les effets dans le monde réel, l'auteure principale Heshani Pupulewatte a mené un travail de terrain pendant 37 jours en 2023 et 2024 à bord d'un navire de recherche britannique. L'expédition a traversé l'océan Atlantique Sud jusqu'à la zone de glace du gyre de Weddell et retour, en partant de la côte sud-africaine. Utilisant des fluoromètres personnalisés développés dans le laboratoire de Falkowski, Pupulewatte a mesuré la fluorescence dans des échantillons de phytoplancton, indiquant un gaspillage d'énergie pendant le stress ferrique. Les résultats ont montré que, en cas de pénurie de fer, jusqu'à 25 % des protéines captant la lumière se découplent des structures de conversion d'énergie, entraînant une fluorescence excessive et une efficacité réduite. L'ajout de fer aux échantillons a restauré la connectivité, boostant la photosynthèse. «Nous avons démontré les effets du stress ferrique sur le phytoplancton en pleine mer, sans même ramener d'échantillons au laboratoire», a noté Pupulewatte. Falkowski a averti que les changements climatiques, tels que l'altération de la circulation océanique, pourraient réduire les apports en fer. Cela pourrait diminuer la croissance du phytoplancton, affectant les populations de krill et, par conséquent, les prédateurs comme les phoques, les manchots et les baleines. «Lorsque les niveaux de fer baissent et que la nourriture disponible pour ces animaux de haut niveau est moindre, le résultat sera moins de ces créatures majestueuses», a-t-il dit. La recherche souligne le rôle moléculaire du fer dans le maintien de la productivité océanique et du cycle mondial du carbone.