Dans les zones mortes, l’azote bouge encore

📷 Multidisciplinary observations in the water column needed to understand the biological pump — Credit : Wikimedia Commons

L’eau est noire et froide. À plusieurs centaines de mètres de profondeur, là où la lumière ne pénètre plus et où l’oxygène a quasiment disparu, les instruments du MBARI descendent en silence. Les capteurs enregistrent. Les données remontent. Et ce qu’elles révèlent contredit ce que les scientifiques pensaient savoir depuis des décennies.

Des zones que l’on croyait figées

Dans l’océan, certaines masses d’eau contiennent si peu d’oxygène qu’elles ressemblent à des déserts chimiques. On les appelle les zones de minimum d’oxygène, ou ZMO. Sur le terrain, ça ressemble à ça : des colonnes d’eau où presque rien ne peut respirer, où la vie telle qu’on la connaît en surface n’a pas sa place, et où les processus chimiques semblaient, jusqu’ici, tourner au ralenti.

Ces zones existent naturellement dans plusieurs bassins océaniques, notamment dans l’est du Pacifique tropical et dans l’océan Indien. Elles représentent entre 1 et 7 % du volume total des océans selon les estimations, un chiffre modeste en apparence, mais ces régions jouent un rôle central dans le grand cycle global de l’azote.

L’azote est partout dans l’océan. Il circule sous différentes formes chimiques, passant de l’ammonium aux nitrates, des nitrites à l’azote gazeux, selon les conditions du milieu et les microorganismes présents. Ce cycle conditionne directement la quantité de nutriments disponibles pour les algues et le phytoplancton, qui sont eux-mêmes à la base de toute la chaîne alimentaire marine.

Ce que la technologie du MBARI a changé

Des chercheurs de l’Université de Miami, en collaboration avec le MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute), ont utilisé des instruments embarqués sur des engins sous-marins autonomes pour mesurer, en temps réel et à haute résolution, les transformations chimiques à l’intérieur de ces zones pauvres en oxygène MBARI.

Le chiffre qui change tout : le cycle de l’azote dans ces zones est bien plus dynamique qu’on ne le supposait. Pas légèrement. Franchement plus actif, plus variable, plus réactif aux perturbations extérieures.

Concrètement, les chercheurs ont observé que des processus comme la dénitrification (la conversion des nitrates en azote gazeux, qui échappe alors à l’océan vers l’atmosphère) et l’anammox (une réaction bactérienne qui produit également de l’azote gazeux à partir d’ammonium et de nitrites) fluctuent beaucoup plus rapidement et de façon plus localisée qu’on ne le modélisait jusqu’ici.

Ce n’est pas une métaphore. Les modèles océaniques utilisés par les climatologues et les écologues marins traitaient ces zones comme des boîtes relativement stables, où les réactions chimiques se déroulaient à un rythme prévisible. Les nouvelles données suggèrent que cette stabilité supposée était en partie un artefact du manque d’instruments capables de mesurer ces fluctuations à la bonne échelle.

Pourquoi l’azote perdu, c’est grave

Quand l’azote s’échappe de l’océan sous forme gazeuse, il devient inaccessible aux organismes marins. C’est de l’azote perdu pour l’écosystème. Moins d’azote disponible signifie moins de nutriments pour le phytoplancton, et donc potentiellement moins de productivité dans des zones déjà fragilisées.

Or, les zones de minimum d’oxygène s’étendent. Les océans se réchauffent, ce qui réduit la solubilité de l’oxygène dans l’eau et accentue la stratification entre couches d’eau, limitant le brassage vertical qui réoxygène les profondeurs. Des études publiées ces dernières années indiquent que ces zones ont grandi d’environ 4,5 millions de kilomètres carrés depuis les années 1960, soit une superficie comparable à celle de l’Union européenne.

Si le cycle de l’azote à l’intérieur de ces zones est plus dynamique qu’on le pensait, cela signifie aussi qu’il est potentiellement plus sensible aux changements. Une variation de température, un épisode d’upwelling plus intense, une modification de la circulation océanique : autant de facteurs qui pourraient accélérer ou freiner ces processus de façon imprévisible.

Des robots là où les humains ne peuvent pas aller

La percée technique au cœur de cette recherche mérite qu’on s’y arrête. Les zones de minimum d’oxygène sont difficiles à étudier. Plonger dedans régulièrement avec des navires de recherche coûte cher. Récupérer des échantillons d’eau et les analyser en laboratoire prend du temps, et certaines réactions chimiques sont si rapides qu’elles ont déjà évolué au moment où l’échantillon arrive en surface.

Les engins autonomes du MBARI, équipés de capteurs chimiques de haute précision, peuvent rester immergés pendant des heures ou des jours, se déplacer lentement à travers ces colonnes d’eau et enregistrer les variations en continu. Sur le terrain, ça ressemble à ça : un cylindre jaune d’environ deux mètres de long qui glisse sans bruit dans l’obscurité, mesurant ce que personne n’avait pu mesurer avant.

Cette capacité à observer à haute résolution spatiale et temporelle transforme la qualité des données disponibles. Elle oblige à reprendre les modèles, à les affiner, à intégrer une complexité que l’on sous-estimait.

Une question qui reste ouverte

Si le cycle de l’azote dans les zones sans oxygène est vraiment aussi variable et dynamique, combien d’autres processus océaniques que l’on modélise comme stables sont en réalité beaucoup plus agités, beaucoup plus sensibles, et beaucoup plus difficiles à prédire qu’on ne veut bien l’admettre ?

📡 Source originale : MBARI