EXPEDITION TARA OCEANS

• Filets à plancton

• Rosette CTD (Conductivity Temperature Depth)

La station de prélèvement de Tara

Les filets permettent d’attraper les organismes plus gros que la taille de la maille (de 5 à 190 µm). Ils sont immergés à différentes profondeurs depuis la surface jusqu’à 1000 m et doivent être soigneusement nettoyés après chaque utilisation.

Analyse des mailles des filets

La rosette de Tara Océans a été mise au point au laboratoire de Villefranche-sur-Mer, par Marc Picheral. Elle porte 10 bouteilles de prélèvement qui s'ouvrent à des profondeurs différentes pour collecter l'eau jusqu'à 2000 m.

Elle dispose d'un UVP (Underwater Vision Profiler) visible au premier plan. Cette caméra, dirigée vers le bas, filme tout au long d'une descente la tranche d'eau éclairée par deux projecteurs horizontaux.

Un ordinateur capte les images et compte les organismes (entre 500 microns et quelques centimètres), en temps réel. Des structures fragiles sont ainsi repérées et identifiées, alors qu'elles seraient écrasées dans un filet à plancton.

Elle est aussi munie de capteurs associés permettant de mesurer la conductivité, la température, la pression, la salinité, le dioxygène dissous, .... (Jean Luc Goudet, Futura-Sciences)

Les analyses d'échantillons permettent d'estimer :

• L'abondance relative : abondance de chaque espèce dans l'échantillon
• La richesse spécifique : nombre d'espèces différentes dans un même échantillon

Autrefois, les naturalistes découvraient les espèces en les décrivant morphologiquement et en les comparant une à une pour comprendre les liens qui existaient entre elles.

Aujourd҃hui, grâce à l҃avancée de la recherche, il est constaté que même des espèces similaires morphologiquement peuvent être génétiquement différentes et former des espèces différentes.

C҃est pourquoi, le développement rapide des techniques de séquençage permet d҃utiliser l҃ADN pour reconnaitre et découvrir de nouveaux organismes. Du virus à l҃'être humain, l҃'ADN utilise le même code (avec quelques exceptions).

Ainsi, il est possible en comparant des fragments d҃'ADN connus et inconnus, de retrouver la fonction et/ou l҃'espèce originelle de l҃'ADN inconnue. Pour cela, il est nécessaire de séquencer l҃'ADN. Cela consiste à déterminer l҃'enchaînement des quatre bases azotées A-T-G-C. Lorsque l҃'on travaille sur des séquences d҃'ADN prélevées en milieu naturel, en séquençant de nombreux organismes en même temps, on parle de métagénomique. On accède ainsi à des informations précieuses sur les organismes qui vivent dans ce milieu.

Directement impactées par les caractéristiques des masses d’eaux, les communautés planctoniques sont les grands témoins des variations environnementales. Le but de Tara Océans était de réaliser un portrait global du plancton présent dans les océans.

A l'issue d'une navigation de 115000 km, la goélette Tara et son équipage ont ainsi pu récolter 35 000 échantillons que les chercheurs sont en train d’analyser pour mieux comprendre le rôle du plancton et son écologie.

Je vous propose d’étudier les données issues de quelques stations de TARA OCEANS afin de mettre en relation les paramètres environnementaux avec les espèces planctoniques présentes.

1. Les données fournies

Toutes les données sont centralisées dans le document «Données-kit-biogeographie.xlsx ». L’onglet « données diatomées » regroupe huit variables environnementales et les abondances des espèces de diatomées obtenues par séquençage.

L’onglet "Données zooplancton" regroupe les variables environnementales et les abondances des espèces de zooplancton.

2. Localisation des stations

Nous avons identifié quatre biotopes particuliers localisés en Mer Méditerranée, dans l'Océan Indien, dans l'Atlantique Sud et le Pacifique sud.

3. Les variables environnementales

La température et la salinité : les deux variables les plus importantes pour déterminer la densité de l’eau. La densité de l’eau est le moteur des grands courants océaniques dont le rôle est primordial dans le maintien d’un climat tempéré sur notre planète. Ces deux variables sont aussi très importantes pour les organismes marins car elles interviennent dans le fonctionnement physiologique des cellules végétales et animales. La répartition des espèces peut alors dépendre de leur tolérance aux variations de température et de salinité.

La chlorophylle a : pigment impliqué dans la photosynthèse. Celle-ci est responsable de capter les photons émis par le soleil pour que les cellules végétales puissent transformer le CO2 atmosphérique en matière organique. Puisque la Chl. a est présente dans les micro algues, la mesure de sa quantité est un très bon indice de la biomasse algale. Cela permet de déterminer la qualité d’un environnement en termes de quantité d’algues, mais aussi en disponibilité alimentaire pour le zooplancton.

Le phosphate et les nitrates : sels nutritifs essentiels à la croissance algale car ils sont responsables du bon fonctionnement cellulaire.

Deux sources sont à distinguer : la source terrestre, dont les fleuves sont les convoyeurs, et la reminéralisation de la matière organique (MO) par les bactéries. Celles-ci dégradent la MO en retransformant les cellules mortes en éléments chimiques dissous comme le PO4, NO2-NO3 ou Si. Cette reminéralisation a principalement lieu dans le fond des mers et des océans, c’est pourquoi les eaux profondes sont généralement riches en sels nutritifs.

Les diatomées sont des algues présentes dans tous les océans du globe et sont à la base du réseau trophique marin. Leur écologie dépend fortement des masses d’eaux qui les contiennent.

Les espèces phytoplanctoniques, par leur incapacité à se déplacer contre les courants, sont de très bons indicateurs biologiques de la spécificité des masses d’eaux. Tout comme l’ours polaire qui ne peut vivre qu'en Arctique, le plancton est spécifique à la masse d’eau qui l’entoure. Celle-ci représente l’environnement où il pourra croître, s’alimenter et se reproduire dans de bonnes conditions.

Dans le contexte du changement climatique, l’étude du plancton est importante, car tout changement des caractéristiques physico-chimiques des masses d’eaux impactera directement la quantité et le type d'espèces rencontrées.

Pour illustrer ce principe, les données recueillies pendant Tara Océans permettent de mettre en relation des variables environnementales avec la présence/absence de certaines espèces de diatomées. Les données d’abondance et l’identification des espèces sont exclusivement obtenues par séquençage génétique.

Le zooplancton (plancton animal), comme le phytoplancton (plancton végétal), est qualifié de "planctonique" car il ne peut pas nager contre les courants marins. Directement influencées par les caractéristiques des masses d’eaux, les communautés planctoniques sont les grands témoins des variations environnementales.

Les données sont issues d’échantillons de filets à plancton WP2 (maille : 200µm).

Le zooplancton est très important dans la chaine alimentaire, aussi appelée le réseau trophique marin. En effet, il est responsable du transfert d’énergie entre le monde végétal et le monde animal.

Le zooplancton mange les micro-algues (le phytoplancton) alors que les larves de poissons et les espèces carnivores consomment le zooplancton. Leur écologie dépend fortement des caractéristiques des masses d’eaux carr leur présence et leur survie sont assurées par la disponibilité de la ressource alimentaire (indice : concentration en micro-algue, Chl. a) et de leurs capacités physiologiques à résister à leur environnement (ex : température, salinité).

Étant un maillon essentiel dans le maintien des réseaux trophiques supérieurs, le zooplancton est un sujet d’étude primordial pour comprendre l’environnement marin. Les organismes zooplanctoniques sont considérés comme les "brouteur" des océans. Ils se nourrissent des particules en suspension dans l’eau et peuvent sélectionner les microalgues riches en lipides . La présence et l’abondance du zooplancton est donc fortement liée à la ressource alimentaire.

Les zones très productives en zooplancton sont des lieux où il y a une grande biodiversité. Des baleines aux oiseaux, en passant par les poissons, tous dépendent directement ou indirectement du zooplancton.

C’est pourquoi il est important d’étudier les changements de compositions des espèces zooplanctoniques et de leurs abondances, car toute modification peut avoir de fortes répercussions sur l'ensemble du réseau trophique marin.

Pour illustrer ce principe, les données recueillies pendant Tara Océans permettent de mettre en relation des variables environnementales avec la présence/absence de certaines espèces zoo-planctoniques.