Les dimensions de l’intensité de la lumière (lignes blanches) plus l’abondance du zooplancton (ligne noire) avec la profondeur de la mer (z, en mètres) montrent que chaque fois que les ombres des nuages empêchent la lumière du soleil de pénétrer aussi profondément dans l’océan, le zooplancton va nager pour rester dans l’eau potable avec ses éclairage préféré. Lorsque les nuages s’amenuisent ou passent, le zooplancton redescend. Les résultats de conception (ligne violette) montrent que le zooplancton réagit à des ajustements de luminosité associés à seulement 10 ou même 20 %, une distinction imperceptible pour l’équipe à bord. Crédit : Melissa Omand/URI et Deborah Steinberg/VIMS
Le zooplancton nage de bas en haut à plusieurs reprises en raison des changements affinés de l’intensité diurne.
Poussés par le soleil de l’environnement, les troupeaux associés au zooplancton et aux petits poissons se déplacent chaque nuit des profondeurs absolues de l’océan à sa surface pour se nourrir tout en évitant les prédateurs sous le couvert de la nuit. À l’aube, ces personnes redescendent à la nage sur des centaines de mètres dans les eaux plus sombres et plus sûres de la «zone crépusculaire» de l’océan. Une nouvelle recherche montre que certains zooplancton nagent également de haut en bas à plusieurs reprises dans ce sanctuaire diurne, répondant à des ombres altérés si raffinées qu’elles échappent à l’attention particulière des océanographes à bord des navires.
L’auteur principal de l’étude, le Dr . Melissa Omand de l’université associée à l’école d’océanographie des étudiants diplômés de Rhode Island, a déclaré: «Notre obtention pose de grandes questions quant à savoir s’il y a ou non un avantage majeur ou écologique à ces habitudes diurnes. » Les « mini-migrations » à haute fréquence récemment découvertes semblent également augmenter de manière significative les besoins métaboliques du zooplancton, ainsi que leur capacité à réduire l’accumulation de dioxyde de carbone de l’essence à effet de serre dans l’atmosphère terrestre.
Devenir membre d’Omand sur la recherche, l’histoire de couverture de ce mois-ci Actes de l’Académie nationale des sciences , sont les Drs. Deborah Steinberg et Karen Stamieszkin associé à William & Mary’s Virginia Institute associé à Marine Science. Leur propre découverte provient d’informations recueillies dans le nord-est de l’océan Pacifique tout au long de Nasa La campagne de terrain EXPORTS en 2018. EXPORTS, concernant les processus d’exportation dans l’océan à partir de la télédétection, est un projet multi-institutionnel de 5 ans comprenant plus de 40 scientifiques primaires de dix-sept organisations dans onze pays.
Le krill Euphausia pacifica toute espèce de zooplancton qui effectue des migrations quotidiennes de haut en bas dans les océans des cycles du nord-est du Pacifique. Crédit : © Royaume-Uni. Stamieszkin /VIMS
Steinberg, professeur au CSX et directeur des sciences biologiques au VIMS, fait partie des scientifiques directs du projet EXPORTS. Elle a déjà mené des recherches sur le terrain sur la migration de haut en bas du zooplancton au cours des 30 dernières années, plus récemment lors de la deuxième et dernière campagne de terrain d’EXPORTS, la croisière de luxe de mai 2021 vers l’océan Nord.
La randonnée quotidienne entre les profondeurs et la surface de la mer a été qualifiée de plus grande migration sur Terre, en raison à la fois du grand nombre associé aux migrateurs et de la quantité de voyage aller-retour de ces minuscules animaux. « Pour des créatures aussi petites – dont beaucoup ont la taille d’un grain – une immigration quotidienne de 900 pieds, c’est comme si vous et moi parcourions 25 milles chaque jour pour aller et revenir du petit-déjeuner », explique Steinberg.
“Nous connaissons la migration verticale quotidienne – une adaptation pour rester à l’écart des prédateurs visuels – depuis plus de cent ans”, ajoute la fille, “mais nous n’avions aucune idée que cette migration à haute fréquence se produisait également. Cela prouve à quel point nous savons encore peu de choses sur l’écologie et les habitudes particulières des organismes des grands fonds. ”
Le groupe a collecté ses informations à l’aide d’un radiomètre afin de mesurer l’ensoleillement en surface et d’un gadget de type sonar capable de détecter le zooplancton dans l’eau. L’évaluation de ces deux canaux de données a montré que lorsque l’épaississement de la couverture nuageuse évitait que la lumière du soleil ne pénètre aussi profondément dans l’océan, le zooplancton nageait vers la surface pour rester dans l’eau potable avec son éclairage préféré. Lorsque les nuages s’éclaircissaient, ils redescendaient à la nage. Selon un modèle réalisé par Omand, le zooplancton répondait à des ajustements de luminosité associés à seulement 10 voire 20 %, une distinction imperceptible pour les chercheurs embarqués.
“C’est incroyable à quel point ces petits animaux sont sensibles à la lumière”, dit Steinberg. « Le ciel a été couvert pendant presque toute notre croisière de 6 semaines, mais nous avons tous découvert que du zooplancton est en quelque sorte capable de détecter et de réagir à des modifications très subtiles de l’intensité lumineuse en raison uniquement des changements dans l’épaisseur des nuages. Les configurations avec une atmosphère passagère et un ciel par ailleurs limpide sont susceptibles de générer des mini-migrations encore plus prononcées. ”
« C’est tellement cool d’avoir une fenêtre sur la vie diurne de si petits animaux », dit Omand. « J’espère que nos recherches en plein air mettront en lumière les astuces que ces animaux utilisent et pourquoi ils font ce qu’ils font. ”
Implications pour le cycle du carbone de la Terre
Les migrateurs quotidiens jouent un rôle clé dans le cycle du co2 de la Terre en mangeant du phytoplancton de surface, puis en déplaçant en profondeur le carbone particulier que ces minuscules plantes ont retiré de l’eau par la photosynthèse naturelle (cette élimination permet ensuite à la surface de la mer de s’imprégner beaucoup plus de CO deux de l’air). Le CO 2 extrait de l’atmosphère et exporté vers la mer forte car le co2 via cette « pompe biologique » ne contribue absolument en rien au réchauffement planétaire actuel.
Les mini-migrations récemment découvertes ont un impact inconnu mais peut-être significatif sur le transport mondial du carbone via le tube biologique. La distance moyenne pour chaque étape des mini-migrations n’est que d’environ cinquante pieds, mais additionnée tout au long de la journée, les escapades répétées sont égales à plus de 600 pieds, soit plus de 30% de la distance moyenne d’immigration nocturne. Steinberg déclare que les implications des dépenses énergétiques supplémentaires sont claires. « La quantité de carbone qui migrera le zooplancton devra répondre à ses besoins énergétiques, et donc la quantité totale qu’il ingère et peut transporter jusqu’au niveau, peut être plus élevée que prévu. ”
Quantifier la fonction des mini-migrations dans le budget des dépenses de carbone de la Terre nécessitera une analyse plus approfondie. Plus d’informations sont nécessaires pour comprendre complètement pourquoi le zooplancton applique de l’énergie en nageant de haut en bas toute la journée en réponse à de petits changements de lumière, et quand ce comportement est typique parmi les différentes variétés et dans toutes les mers du monde.
Steinberg attribue la découverte de l’équipe à la nature interdisciplinaire du programme EXPORTS. « Des programmes tels que EXPORTS sont importants », dit-elle, « car ils permettent à des chercheurs de disciplines très diverses – dans notre cas, un océanographe physique et des écologistes du zooplancton – de combiner et de traduire leurs découvertes sur le terrain. Melissa a apporté l’expertise nécessaire pour identifier l’immigration à haute fréquence, tandis que Karen et moi avons aidé à la placer dans un contexte écologique et à reconnaître ses ramifications. ”
Point de référence : « Les ombres des nuages génèrent des migrations verticales associées à la vie marine profonde » par Melissa Mirielle. Omand, Deborah E. Steinberg et Karen Stamieszkin, 4 août 2021, Actes de l’Académie nationale des sciences .
DOI : 10. 1073/pnas. 2022977118
