La dernière terra incognita de la surface de la Terre

Le plancher océanique profond est l’écosystème le moins exploré de la planète, bien qu’il couvre plus de 60 % de la surface de la Terre. La vie largement inconnue dans les sédiments abyssaux, des animaux benthiques aux microbes, aide à recycler et/ou à séquestrer la matière (in)organique en train de couler provenant des communautés pélagiques qui sont numériquement dominées par le plancton microscopique. Les écosystèmes benthiques sous-tendent ainsi deux services écosystémiques majeurs d’importance planétaire : le bon fonctionnement des réseaux trophiques océaniques et l’enfouissement du carbone à des échelles de temps géologiques, qui sont tous deux des régulateurs critiques du climat terrestre.

Des chercheurs du Centre de recherche norvégien (NORCE), du Centre Bjerknes pour la recherche sur le climat, de l’Université de Genève, ainsi que du CNRS/Genoscope et de l’IFREMER en France, ont séquencé massivement l’ADN eucaryote contenu dans les sédiments des grands fonds marins de tous les grands bassins océaniques. , et comparées à ces nouvelles données à des ensembles de données sur le plancton à l’échelle mondiale provenant de la colonne d’eau éclairée par le soleil et sombre, obtenues par les expéditions circumglobales Tara Oceans et Malaspina. Cela fournit la première vision unifiée de la pleine océan la biodiversité eucaryote, de la surface aux sédiments profonds, permettant pour la première fois d’aborder les questions d’écologie marine à l’échelle mondiale et à travers l’espace tridimensionnel de l’océan, représentant une étape majeure vers « One Ocean ecology ».

Avec près de 1 700 échantillons et deux milliards de séquences d’ADN de la surface au fond des grands fonds dans le monde entier, la génomique environnementale à haut débit élargit considérablement notre capacité à étudier et à comprendre la biodiversité des grands fonds, sa connexion aux masses d’eau au-dessus et au carbone mondial cycle », déclare Tristan Cordier, chercheur au NORCE et au Bjerknes Center for Climate Research, Norvège, et auteur principal de l’étude.

Qu’est-ce qui vit dans cet environnement sombre et hostile ?

En comparant les séquences d’ADN des sédiments avec celles des royaumes pélagiques, il a été possible de distinguer les organismes benthiques indigènes du plancton en train de couler qui avait atteint le fond marin à partir de la colonne d’eau sus-jacente. Les résultats indiquent que cette biodiversité benthique pourrait être trois fois plus grande que dans les masses d’eau au-dessus ; et cette diversité est composée de groupes taxonomiques très différents et pour la plupart inconnus.

« Nous avons comparé nos séquences d’ADN benthique des grands fonds à toutes les séquences de référence disponibles pour les eucaryotes connus. Nos données indiquent que près des deux tiers de cette diversité benthique ne peuvent être attribuées à aucun groupe connu, révélant une lacune majeure dans notre connaissance de la biodiversité marine », déclare Jan Pawlowski, professeur au Département de génétique et d’évolution de l’Université de Genève et à l’Institut d’océanologie de l’Académie polonaise des sciences à Sopot.

Que peut nous dire l’ADN du plancton dans les sédiments des grands fonds marins ?

L’analyse de l’abondance et de la composition de l’ADN du plancton dans les sédiments des grands fonds a confirmé que les régions polaires sont des points chauds de séquestration du carbone. De plus, la composition de l’ADN du plancton dans les sédiments prédit la variation de la force de la pompe biologique, un processus écosystémique qui transfère le dioxyde de carbone atmosphérique dans l’océan profond, régulant ainsi le climat mondial.

« Pour la première fois, nous pouvons comprendre quels membres des communautés planctoniques contribuent le plus à la pompe biologique, sans doute le processus écosystémique le plus fondamental dans les océans », explique Colomban de Vargas, chercheur au CNRS à Roscoff, en France.

Comment les grands fonds seront-ils impactés par les changements globaux ?

Cet ensemble de données génomiques représente le premier instantané cohérent de toute la diversité eucaryote dans l’océan moderne. Il offre une occasion unique de reconstruire les océans anciens à partir de l’ADN contenu dans le cumulatif sédiment record, pour évaluer comment le climat a eu un impact sur le plancton et les communautés benthiques dans le passé.

« Nos données ne permettront pas seulement d’aborder des questions à l’échelle mondiale sur la biodiversité, la biogéographie et la connectivité des eucaryotes marins. Elles pourront également servir de base pour reconstituer le fonctionnement passé de la pompe biologique à partir d’anciennes archives d’ADN sédimentaire. force future dans un océan plus chaud, ce qui est essentiel pour modéliser le futur cycle du carbone dans le cadre du changement climatique », explique Tristan Cordier.

« Notre étude démontre en outre que la recherche sur la biodiversité des grands fonds marins est d’une importance primordiale. Un grand nombre d’organismes inconnus habitent les sédiments des fonds océaniques et doivent jouer un rôle fondamental dans les processus écologiques et biogéochimiques. Une meilleure connaissance de cette riche diversité est cruciale si nous voulons pour protéger ces vastes écosystèmes relativement vierges des impacts d’éventuelles incursions humaines futures et comprendre les effets du changement climatique sur celui-ci », conclut Andrew J. Gooday, chercheur émérite au Centre national d’océanographie de Southampton, qui a également participé à la recherche. .

La recherche est publiée dans Avancées scientifiques.

Fourni par MARUM – Centre des sciences de l’environnement marin, Université de Brême