Le phytoplancton : les cyclistes des mers ?
Le 17 octobre 2019
Une équipe internationale de chercheurs de l’IMFT (CNRS / Toulouse INP / UT3 Paul Sabatier), de l’Université ETH à Zurich et de l’Université de Sheffield s’est attachée à quantifier l’avantage pour certains micro-organismes de nager sous forme de chaînes, un peu comme un peloton de cyclistes.
Le phytoplancton, qu’est-ce que c’est ?
Méconnu car invisible à l’œil nu, le phytoplancton est pourtant le poumon de notre planète. Le phytoplancton est un plancton végétal, c’est-à-dire l’ensemble des organismes végétaux vivant en suspension dans l’eau. La plupart sont trop petits pour être visibles à l’œil nu individuellement mais lorsqu’ils sont en quantité suffisante ils sont souvent visibles à la surface de l’eau comme des étendues colorées.
Le phytoplancton est à l’origine d’environ 50% de la production mondiale d’oxygène et constitue l’élément de base de la chaîne alimentaire en milieu marin.
Quelles recherches menées à l’IMFT ?
L’équipe internationale de chercheurs s’est intéressée aux mécanismes de déplacement du phytoplancton l’amenant à prendre des configurations spécifiques pour optimiser sa migration verticale vers la surface. De nombreuses espèces de micro-organismes du plancton ont la faculté de se déplacer de façon autonome, en nageant de quelques dizaines à plusieurs centaines de microns/seconde. Des observations en mer laissent penser que nager en chaîne pourrait conférer un avantage écologique pour certaines espèces en quête alternativement de lumière à la surface le jour et de nutriments en profondeur la nuit.
Le modèle de simulation utilisé couple deux phénomènes :
- la résolution numérique directe des équations gouvernant le mouvement de l'écoulement turbulent du fluide ;
- le suivi de trajectoires de plusieurs centaines de milliers de micro-organismes.
Ces calculs scientifiques de haute-performance ont été effectués sur le supercalculateur CalMiP à Toulouse.
L’analyse statistique des données révèle que dans une turbulence d’intensité modérée (typiquement située d’un à quelques mètres sous les vagues), il est plus efficace de se déplacer en formant une chaîne plutôt que de rester isolé.
Trajectoire d’un micro-organisme de phytoplancton passant à travers un tube tourbillonnaire de la turbulence. Les flèches indiquent la direction instantanée de la vitesse de nage.
Les simulations ont révélé que les chaînes de phytoplanctons s’accumulent préférentiellement dans des zones de fluide qui peuvent les aider à se déplacer plus facilement vers la surface. Afin d’être plus stables, les chaînes conservent préférentiellement une orientation verticale. Ainsi orientées, les chaines de phytoplanctons sont moins sensibles au forçage des tourbillons de la turbulence.
Ces résultats suggèrent que ces mécanismes sont un élément important favorisant la traversée verticale des zones turbulentes de l’océan par de nombreuses espèces de phytoplancton gyrotactique.
Source
Chain formation can enhance the vertical migration of phytoplankton through turbulence, S. Lovecchio, E. Climent, R. Stocker and W. M. Durham (2019) accepté dans Sciences Advance.
Contact
Eric Climent, Professeur Toulouse INP-ENSEEIHT - Département MFEE
E-mail : eric.climent @ imft.fr
Site : www.eric-climent.fr
