La perte de banquise provoque un changement de régime dans la biogéochimie de l’azote de l’océan Arctique

Pourquoi cela compte pour un Arctique en mutation

L’océan Arctique se réchauffe rapidement, et la diminution de sa banquise est souvent citée comme un signe visible du changement climatique. Mais sous la surface, une autre transformation, moins visible, est en cours : les nutriments de base qui alimentent la vie marine arctique sont réorganisés. Cette étude montre que l’Arctique a franchi un seuil où l’azote, l’un des nutriments essentiels pour les plantes, devient désormais en faible quantité sur une grande partie de la région. Ce changement discret pourrait modifier les organismes qui prospèrent dans ces eaux et la quantité de carbone que l’océan peut absorber de l’atmosphère.

Un nouveau portrait des eaux de surface arctiques

En utilisant des données de campagnes répétées de navires à travers le détroit de Fram entre le Groenland et le Svalbard, les auteurs ont compilé un enregistrement de vingt ans de température, salinité et nutriments dans les froides eaux de surface polaires qui s’écoulent de l’océan Arctique. Vers 2009, ils ont observé une rupture nette dans le modèle : les concentrations moyennes de nitrate dans ces eaux de surface sont passées d’environ trois unités à moins de deux, avec des valeurs proches de zéro apparaissant beaucoup plus fréquemment. Parallèlement, l’équilibre entre les différents nutriments a changé. Le rapport azote/phosphore a diminué, tandis que le rapport silicium/azote a augmenté, signalant que l’azote plutôt que la lumière était devenu la principale limite à la croissance des plantes dans ces eaux.

Un travail caché au fond marin

L’équipe a retracé ce changement jusqu’aux processus se déroulant sur les larges plateaux peu profonds au large de la Sibérie, en particulier les mers de Tchoukotka et d’Asie orientale. Quand les plantes microscopiques croissent en surface puis meurent, leurs restes coulent et sont décomposés par des microbes dans la boue du fond. Dans des sédiments pauvres en oxygène et riches en matière organique, ces microbes utilisent le nitrate plutôt que l’oxygène et le convertissent en gaz azote, un processus appelé dénitrification benthique qui retire de façon permanente l’azote assimilable de l’océan. En liant des estimations publiées de la production végétale sur chaque plateau avec des mesures de dénitrification issues d’études antérieures, les auteurs ont reconstitué l’évolution de cette perte d’azote au fond marin depuis la fin des années 1990. Leurs calculs indiquent que l’élimination d’azote sur les plateaux sibériens a à peu près doublé en deux décennies, avec les plus fortes augmentations sur le plateau de Tchoukotka où la productivité a bondi à mesure que la banquise reculait.

Les courants qui transportent une empreinte chimique changeante

L’histoire ne s’arrête pas sur les plateaux. Les courants de surface balaient ces eaux modifiées à travers l’Arctique et les poussent finalement vers le détroit de Fram. Pour suivre ce trajet, les chercheurs ont utilisé un modèle informatique pour remonter le parcours de parcelles d’eau virtuelles depuis le détroit de Fram sur dix ans. Avant 2009, bon nombre de ces parcelles avaient passé la majeure partie de leur temps au-dessus du plateau de la mer de Kara, où la perte d’azote est plus modeste. Après 2009, la circulation s’est accélérée le long du bord du plateau et une plus grande fraction de l’eau alimentant le détroit de Fram avait traversé les plateaux fortement dénitrifiants de Tchoukotka et d’Asie orientale. En conséquence, « l’empreinte » chimique des eaux de surface polaires a changé : davantage d’eau atteignant le centre de l’Arctique et le détroit de Fram avait déjà vu son nitrate être retiré en route.

Des mers limitées par la lumière aux mers limitées par les nutriments

Au début de l’ère satellitaire, les augmentations de la croissance végétale arctique suivaient de près l’extension des eaux découvertes créées par la fonte de la banquise, suggérant que la lumière était la principale contrainte. La nouvelle analyse montre que cette relation s’est effondrée après environ 2009. Sur le plateau d’afflux de la mer de Tchoukotka, la productivité continue d’augmenter à mesure que la glace recule et que les eaux pacifiques apportent de nouveaux nutriments. En aval, cependant, à travers les mers d’Asie orientale, de Laptev et de Kara et jusqu’au centre de l’Arctique, la croissance des plantes a stagné voire décliné malgré une plus grande surface d’eau libre. Ce schéma correspond à la baisse observée des nitrates et indique un nouveau régime dans lequel l’apport d’azote fixé, plutôt que la lumière, fixe désormais le plafond de la productivité sur une grande partie de l’océan Arctique.

Ce que cela signifie pour la vie arctique

Pris ensemble, les observations et la modélisation suggèrent que l’océan Arctique a franchi un seuil proche d’un basculement dans ses cycles nutritifs. La dénitrification benthique sur quelques plateaux clés élimine aujourd’hui une quantité d’azote comparable à l’ensemble des nitrates apportés par le Pacifique, laissant l’intérieur de l’Arctique chronique en carence d’azote. Dans ces conditions de faible disponibilité en azote, des phytoplanctons plus petits, capables de mieux utiliser des nutriments rares, tendent à remplacer les grandes diatomées riches en silice, et le réseau trophique peut s’orienter vers plus de recyclage et moins d’export vers les profondeurs. De tels changements sont déjà rapportés dans des régions comme la mer de Tchoukotka et le détroit de Fram. Bien que d’autres sources d’azote, comme les apports atmosphériques ou les microbes fixateurs d’azote, puissent prendre plus d’importance, elles sont peu susceptibles de compenser les pertes actuelles. Pour un observateur non spécialiste, le message est clair : à mesure que la banquise arctique disparaît, le socle invisible de son écosystème marin est silencieusement reconfiguré, avec des conséquences durables pour la vie dans le Grand Nord.

Citation: Santos-García, M., Ganeshram, R.S., Oziel, L. et al. Sea ice loss drives a regime shift in Arctic Ocean nitrogen biogeochemistry. Commun Earth Environ 7, 442 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03569-x

Mots-clés: océan Arctique, perte de banquise, cycle de l’azote, dénitrification benthique, production primaire