La Méditerranée, mer entourée de terres et saupoudrée en abondance par des poussières sahariennes pourtant riches en fer, peut connaître par période, comme certaines régions océaniques, une carence en cet élément. C'est ce que vient de révéler une étude menée en Méditerranée au site DYFAMED, station fixe de mesures en mer¹.
Ce résultat paradoxal et inattendu, obtenu par des chercheurs du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales² (LEGOS) souligne à quel point le comportement de cet élément dans l'océan est encore méconnu et peut se révéler surprenant.

Site DYFAMED (Dynamique de Flux Atmosphérique en MEDiterranée, 43.25°N/7.52°E) situé à 28 miles nautiques de la ville de Nice. D.R.

Les océanographes ont longtemps pensé que la carence en fer des océans, largement médiatisée, était typique de grandes régions océaniques éloignées de toute terre, donc de toute source de fer, comme dans une majeure partie des océans Pacifique et Antarctique. Des chercheurs du LEGOS ont montré qu'une carence en fer pouvait également exister dans une région soumise à de forts apports atmosphériques, comme en mer Méditerranée³. Des concentrations extrêmement faibles ont été observées dans la couche de surface, au printemps, quand se met en place la floraison des algues. De telles concentrations pourraient limiter la production primaire. En revanche, en fin d'été, au moment où la couche de surface est fortement stratifiée et où la croissance des algues est faible, le fer peut s'accumuler dans la couche de surface à des concentrations relativement élevées.

Le fer est un élément chimique essentiel à la vie et à la croissance des microalgues marines. De faibles concentrations en fer dans l'océan ouvert sont donc un facteur limitant de la production primaire et par voie de conséquence un facteur limitant de la capacité de l'océan à pomper le gaz carbonique (CO₂) présent dans l'atmosphère⁴. Or, ce gaz a un effet de serre reconnu et contribue au réchauffement de la planète observé depuis quelques dizaines d'années. Quelques expériences spectaculaires de fertilisation à petite échelle de l'océan Pacifique ou Antarctique ont fortement contribué à établir ce lien indirect entre fer et climat.

Une idée, qui séduit le monde industriel, découle de cette observation : déverser des tonnes de fer dans l'océan pourrait permettre d'accroître la capacité de l'océan à absorber une partie des émissions de CO₂ dues à l'homme. Cependant, le rôle du fer dans les océans est loin d'avoir livré tous ses secrets, et la mise en œuvre d'une telle technique mérite beaucoup de prudence, d'études et de réflexion. En effet, il existe encore de nombreuses incertitudes, liées aux effets biologiques et chimiques à long terme d'une telle opération. Cette étude par exemple suggère que, quels que soient les déversements de fer faits dans l'océan, cet élément peut être rapidement soustrait et devenir inefficace pour stimuler le pompage du CO₂ atmosphérique.

Profils verticaux de fer dissous (filtré à travers une membrane de porosité 0,45 µm) et de fer total soluble (non filtré) en octobre 1994 (campagne océanographique EIMETO II, à bord du R/V Tethys II) et en mai 1995 (campagne océanographique EIMETO III, à bord du R/V Georges-Petit). D.R.

L'étude a montré que sur un budget annuel, l'assimilation biologique ne représente que 4 % de la soustraction du fer dissous. Les principales soustractions du fer dissous en mer Méditerranée sont donc l'adsorption à la surface des particules, la précipitation et la formation de colloïdes.

Image d'une rosette ouverte avant sa mise à l'eau. Cet outil très usité par les océanographes sert à prélever des échantillons d'eau à différentes profondeurs. L'analyse de ces échantillons permet de mesurer leur concentration en fer. © Photo : Catherine Jeandel

Ces résultats ont conduit les chercheurs du LEGOS à initier un suivi systématique du comportement du fer en Méditerranée, destiné à démêler le rythme saisonnier des apports et des soustractions du fer en Méditerranée. Ce suivi sera mené, dans le cadre de l'opération DYFAMED, par des chercheurs du Laboratoire d'océanographie de Villefranche-sur-Mer (LOV, CNRS) et du Laboratoire des sciences de l'environnement marin (LEMAR, CNRS-Université de Brest).
À l'heure où d'inquiétants projets de "fertilisation" artificielle à grande échelle de l'océan à des fins de manipulations climatiques prennent corps aux États-Unis, il importe d'approfondir les connaissances des océanographes sur le cycle du fer. La communauté française poursuit activement ses travaux sur le sujet, notamment par l'observation et l'expérimentation dans des systèmes où une fertilisation naturelle existe : la mer Méditerranée, l'océan Atlantique ou encore certaines régions de l'océan Antarctique comme le plateau de Kerguelen.

Photographie de diatomée prise au microscope électronique à balayage. Les diatomées sont des algues unicellulaires à squelette siliceux et relativement "gourmandes" en fer. © Photo : Catherine Jeandel

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