Un flotteur BGC-Argo révèle des variations du cycle azote-carbone dans une zone appauvrie en oxygène

Pourquoi les zones cachées de l’océan comptent

Bien au-dessous de la surface de l’océan se trouvent de vastes couches d’eau presque dépourvues d’oxygène. Ces régions pauvres en oxygène contrôlent discrètement la manière dont l’azote, indispensable à la vie, et le carbone qui réchauffe le climat circulent dans la mer et repartent vers l’atmosphère. Cette étude suit un flotteur robotique dans le Pacifique tropical Est pendant près de trois ans et montre que la chimie de ces couches cachées est bien plus changeante que les scientifiques ne le pensaient. Le travail révèle comment des bouffées de vie marine à la surface, des tourbillons et des microbes microscopiques remodèlent ensemble l’équilibre azote-carbone de l’océan au fil du temps.

Une dérive robotique dans une mer pauvre en oxygène

Des chercheurs ont déployé un flotteur Argo biogéochimique autonome dans le Pacifique tropical Est, une région connue pour sa vaste zone appauvrie en oxygène. Le flotteur a plongé et remonté à plusieurs reprises dans la colonne d’eau, enregistrant l’oxygène, les nitrates, les nitrites, le pH et les particules riches en carbone organique. Pendant presque trois ans, il a traversé des conditions La Niña, neutres et un fort épisode El Niño. Durant cette période, une couche d’eau en milieu de profondeur, d’environ 100 à plus de 800 mètres, est restée extrêmement pauvre en oxygène, confirmant que cette région constitue un point chaud durable pour la perte d’azote.

Un signal chimique qui s’estompe dans l’obscurité

Dans cette bande pauvre en oxygène, l’équipe s’est concentrée sur le nitrite, une forme d’azote de courte durée qui apparaît et disparaît lorsque des microbes respirent des nitrates et d’autres composés au lieu de l’oxygène. Au début de l’enregistrement, il existait une couche prononcée où le nitrite s’accumulait, signe d’une conversion active du nitrate en nitrite plus rapide que sa consommation. Cependant, au cours de 2023 et 2024, les concentrations de nitrite ont chuté de façon régulière, parfois en dessous du seuil de détection. Parallèlement, le pH a diminué et les horizons de saturation en carbonate ont bougé, indiquant une production accrue de dioxyde de carbone et une capacité tampon de l’eau en évolution. Ces changements se sont produits sur une large zone : un deuxième flotteur proche a observé le même déclin du nitrite, ce qui suggère un basculement régional plutôt qu’une anomalie locale.

Floraisons de surface et tourbillons

Les capteurs du flotteur ont aussi révélé de fortes variations du phytoplancton et des particules organiques près de la surface. Des floraisons saisonnières et une période particulièrement productive à la fin de l’été 2022 ont chargé la couche supérieure de l’océan en matière organique. Des tourbillons — de grandes masses d’eau en rotation — ont périodiquement remonté de l’eau profonde riche en nutriments vers la lumière, alimentant ces floraisons et augmentant la chlorophylle et le carbone organique particulaire. Ces événements ont non seulement stimulé la vie en surface, mais ont aussi modifié la composition chimique des eaux qui s’enfoncent dans la zone appauvrie en oxygène, changeant la quantité de « nourriture » disponible pour les microbes qui entraînent la perte d’azote et la libération de carbone dans l’obscurité.

Les voies microbiennes se réorganisent avec le temps

Pour décoder les processus microbiens les plus actifs, les chercheurs ont utilisé un modèle stœchiométrique de bilan de masse liant les variations de nitrate, nitrite, dioxyde de carbone et alcalinité. L’analyse a montré qu’une étape — la réduction du nitrate en nitrite — dominait les transformations de l’azote dans toutes les conditions. D’autres voies, toutefois, ont évolué selon la profondeur et le temps. Quand le nitrite était abondant, l’oxydation du nitrite et la réduction du nitrate étaient particulièrement fortes. Lors de l’épisode à forte teneur en carbone organique, la dénitrification et l’anammox, qui convertissent l’azote fixé en azote gazeux inerte, ont été stimulées, tandis que l’oxydation du nitrite s’est affaiblie. Dans les conditions ultérieures de faible nitrite, la dénitrification est devenue plus importante, indiquant des conditions plus réductrices favorisant l’élimination complète de l’azote du système et la production de gaz à effet de serre tels que le protoxyde d’azote.

Ce que cela signifie pour un océan en mutation

Ce long enregistrement détaillé montre que les zones appauvries en oxygène ne sont pas des « zones mortes » calmes et stables, mais des environnements dynamiques où les voies de l’azote et du carbone se réorganisent en permanence. Les variations de productivité du phytoplancton, de l’apport en matière organique et du brassage physique par les tourbillons peuvent faire basculer l’équilibre entre le maintien de l’azote disponible pour la vie marine et sa perte vers l’atmosphère, tout en modifiant la quantité de dioxyde de carbone stockée ou libérée par ces eaux. Alors que l’on s’attend à ce que les régions pauvres en oxygène s’étendent avec le changement climatique, les flotteurs autonomes et outils similaires seront essentiels pour suivre ces transformations cachées et améliorer les prévisions sur l’évolution de la chimie, de la productivité et des émissions de gaz à effet de serre de l’océan.

Citation: Bif, M.B., Kelly, C., Altabet, M.A. et al. BGC-Argo float reveals shifts in nitrogen-carbon cycling in an oxygen-deficient zone. Commun Earth Environ 7, 294 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03410-5

Mots-clés: zones appauvries en oxygène, cycle marin de l’azote, flotteurs Argo biogéochimiques, cycle du carbone océanique, Pacifique tropical Est