Dans l’océan, il neige Microplastiques

Tant qu’il y a eu de la vie marine, il y a eu de la neige marine – une bruine incessante de mort et de déchets coulant de la surface dans les profondeurs de la mer.

La neige commence sous forme de particules, qui s’agrègent en flocons denses et floculants qui coulent progressivement et dérivent devant la bouche (et les appareils en forme de bouche) des charognards plus bas. Mais même la neige marine dévorée redeviendra très probablement neigeuse ; les entrailles d’un calmar ne sont qu’une halte dans ce long passage vers l’abîme.

Bien que le terme puisse suggérer des blancs hivernaux, la neige marine est principalement brunâtre ou grisâtre, composée principalement de choses mortes. Pendant des éons, les débris ont contenu les mêmes choses – des particules de carcasses de plantes et d’animaux, des matières fécales, du mucus, de la poussière, des microbes, des virus – et ont transporté le carbone de l’océan pour le stocker sur le fond marin. Cependant, les chutes de neige marines sont de plus en plus infiltrées par des microplastiques : fibres et fragments de polyamide, de polyéthylène et de polyéthylène téréphtalate. Et cette fausse chute semble altérer l’ancien processus de refroidissement de notre planète.

Chaque année, des dizaines de millions de tonnes de plastique pénètrent dans les océans de la Terre. Les scientifiques ont initialement supposé que le matériau était destiné à flotter dans les plaques de déchets et les gyres, mais les études de surface n’ont représenté qu’environ 1% du plastique estimé de l’océan. Un modèle récent a révélé que 99,8 % du plastique entré dans l’océan depuis 1950 avait coulé sous les premières centaines de mètres de l’océan. Les scientifiques ont trouvé 10 000 fois plus de microplastiques sur le fond marin que dans les eaux de surface contaminées.

La neige marine, l’une des principales voies reliant la surface et la profondeur, semble aider les plastiques à couler. Et les scientifiques commencent seulement à comprendre comment ces matériaux interfèrent avec les réseaux trophiques des grands fonds et les cycles naturels du carbone de l’océan.

“Ce n’est pas seulement que la neige marine transporte des plastiques ou des agrégats avec du plastique”, a déclaré Luisa Galgani, chercheuse à la Florida Atlantic University. “C’est qu’ils peuvent s’entraider pour atteindre l’océan profond.”

La surface ensoleillée de la mer fleurit de phytoplancton, de zooplancton, d’algues, de bactéries et d’autres formes de vie minuscules, tous se nourrissant de rayons de soleil ou les uns des autres. Au fur et à mesure que ces microbes se métabolisent, certains produisent des polysaccharides qui peuvent former un gel collant qui attire les corps sans vie de minuscules organismes, de petits lambeaux de carcasses plus grosses, des coquilles de foraminifères et de ptéropodes, du sable et des microplastiques, qui se collent pour former de plus gros flocons. “Ils sont la colle qui maintient ensemble tous les composants de la neige marine”, a déclaré le Dr. dit Galgani.

Les flocons de neige marins tombent à des rythmes différents. Les plus petits ont une descente plus langoureuse – “aussi lente qu’un mètre par jour”, a déclaré Anela Choy, océanographe biologique à la Scripps Institution of Oceanography de l’Université de Californie à San Diego. Les particules plus grosses, telles que les boulettes fécales denses, peuvent couler plus rapidement. “Cela monte en flèche jusqu’au fond de l’océan”, a déclaré Tracy Mincer, chercheuse à la Florida Atlantic University.

Le plastique dans l’océan est constamment dégradé ; même quelque chose d’aussi grand et flottant qu’un pot à lait finira par se détacher et se briser en microplastiques. Ces plastiques développent des biofilms de communautés microbiennes distinctes – la “plastisphère”, a déclaré Linda Amaral-Zettler, scientifique à l’Institut royal néerlandais de recherche sur la mer, qui a inventé le terme. “Nous pensons en quelque sorte au plastique comme étant inerte”, a déclaré le Dr. dit Amaral-Zettler. “Une fois qu’il pénètre dans l’environnement, il est rapidement colonisé par des microbes.”

Les microplastiques peuvent héberger tellement d’auto-stoppeurs microbiens qu’ils neutralisent la flottabilité naturelle du plastique, provoquant le naufrage de leur radeau. Mais si les biofilms se dégradent ensuite en descendant, le plastique pourrait remonter à la surface, ce qui pourrait conduire à un purgatoire yo-yo de microplastiques dans la colonne d’eau. La neige marine est tout sauf stable ; Alors que les flocons tombent librement dans l’abîme, ils se congèlent et se désagrègent constamment, déchirés par les vagues ou les prédateurs.

“Ce n’est pas aussi simple que : tout tombe tout le temps”, a déclaré Adam Porter, écologiste marin à l’Université d’Exeter en Angleterre. “C’est une boîte noire au milieu de l’océan, parce que nous ne pouvons pas y rester assez longtemps pour comprendre ce qui se passe.”

Pour explorer comment la neige marine et les plastiques sont distribués dans la colonne d’eau, le Dr. Mincer a commencé à échantillonner des eaux plus profondes avec une pompe de la taille d’un lave-vaisselle remplie de filtres qui pend sur un fil d’un bateau de recherche. Les filtres sont disposés du plus grand au plus petit pour filtrer les poissons et le plancton. Le fonctionnement de ces pompes pendant 10 heures d’affilée a révélé des fibres de nylon et d’autres microplastiques répartis dans toute la colonne d’eau sous le gyre subtropical de l’Atlantique Sud.

Mais même avec un bateau de recherche et son équipement coûteux et peu maniable, un seul morceau de neige marine n’est pas facilement récupéré des eaux profondes de l’océan réel. Les pompes perturbent souvent la neige et dispersent les pelotes fécales. Et les flocons à eux seuls offrent peu d’informations sur la vitesse à laquelle certaines neiges coulent, ce qui est essentiel pour comprendre combien de temps les plastiques persistent, yo-yo ou coulent dans la colonne d’eau avant de se déposer sur le fond marin.

“Est-ce que ce sont des contrats?” Dr. Mincer a demandé. « Est-ce des centaines d’années ? Ensuite, nous pourrons comprendre pourquoi nous sommes ici et de quel type de problème il s’agit vraiment.

Pour répondre à ces questions et travailler dans les limites d’un budget, certains scientifiques ont fabriqué et manipulé leur propre neige marine en laboratoire.

A Exeter, le Dr. Porter a collecté des seaux d’eau de mer dans un estuaire voisin et a chargé l’eau dans des bouteilles roulant en continu. Il a ensuite été saupoudré de microplastiques, notamment des billes de polyéthylène et des fibres de polypropylène. Le barattage constant et une giclée d’acide hyaluronique collant encouragent les particules à entrer en collision et à tomber dans la neige.

“Nous n’avons évidemment pas 300 mètres de tube pour le faire couler”, a déclaré le Dr. dit Portier. “En le faisant rouler, vous créez une colonne d’eau sans fin à travers laquelle les particules tombent.”

Après avoir roulé les bouteilles pendant trois jours, il a pipeté la neige et analysé le nombre de microplastiques dans chaque flocon. Son équipe a découvert que chaque type de microplastique testé s’agrégeait dans la neige marine et que les microplastiques tels que le polypropylène et le polyéthylène – normalement trop flottants pour couler par eux-mêmes – coulaient facilement une fois incorporés dans la neige marine. Et toute la neige marine contaminée par des microplastiques a coulé beaucoup plus rapidement que la neige marine naturelle.

Dr. Porter a suggéré que ce changement potentiel de la vitesse de la neige pourrait avoir de vastes implications sur la façon dont l’océan capture et stocke le carbone : des chutes de neige plus rapides pourraient stocker plus de microplastiques dans l’océan profond, tandis que des chutes de neige plus lentes pourraient rendre les particules chargées de plastique plus disponibles pour les prédateurs. , affamant potentiellement les réseaux trophiques en profondeur. “Les plastiques sont une pilule de régime pour ces animaux”, a déclaré Karin Kvale, scientifique du cycle du carbone chez GNS Science en Nouvelle-Zélande.

Lors d’expériences en Crète, financées par le programme de recherche Horizon 2020 de l’Union européenne, le Dr. Galgani a essayé d’imiter la neige marine à plus grande échelle. Elle a laissé tomber six mésocosmes – d’énormes sacs contenant chacun près de 800 gallons d’eau de mer et recréant le mouvement naturel de l’eau – dans une grande piscine. Dans ces conditions, de la neige marine s’est formée. “Sur le terrain, vous faites surtout des observations”, a déclaré le Dr. dit Galgani. « Vous avez si peu d’espace et un système limité. Dans le mésocosme, vous manipulez un système naturel.

Dr. Galgani a mélangé des microplastiques dans trois mésocosmes dans le but de “recréer une mer et peut-être un futur océan où vous pouvez avoir une forte concentration de plastique”, a-t-elle déclaré. Les mésocosmes chargés de microplastiques produisaient non seulement plus de neige marine, mais aussi plus de carbone organique, car les plastiques offraient plus de surfaces à coloniser par les microbes. Tout cela pourrait ensemencer l’océan profond avec encore plus de carbone et altérer la pompe biologique de l’océan, qui aide à réguler le climat.

“Bien sûr, c’est une très, très grande image”, a déclaré le Dr. dit Galgani. «Mais nous avons des signaux indiquant que cela peut avoir un effet. Bien sûr, cela dépend de la quantité de plastique qu’il y a.

Pour comprendre comment les microplastiques pourraient voyager à travers les réseaux trophiques des grands fonds, certains scientifiques se sont tournés vers des créatures pour trouver des indices.

Toutes les 24 heures, de nombreuses espèces d’organismes marins se lancent dans une migration synchronisée de haut en bas dans la colonne d’eau. “Ils font l’équivalent d’un marathon chaque jour et chaque nuit”, a déclaré le Dr. dit Choi. Guilherme VB Ferreira, chercheur à l’Université fédérale rurale de Pernambuco au Brésil, s’est demandé : “Est-il possible qu’ils transportent les plastiques de haut en bas ?”

Dr. Ferreira et Anne Justino, doctorante à la même université, ont collecté des calmars vampires et des calmars pélagiques dans une partie de l’Atlantique tropical. Ils ont trouvé une pléthore de plastiques dans les deux espèces : principalement des fibres, mais aussi des fragments et des perles.

Cela avait du sens pour les calmars pélagiques, qui migrent vers la surface la nuit pour se nourrir de poissons et de copépodes qui mangent directement des microplastiques. Mais les calmars vampires, qui vivent dans des eaux plus profondes avec moins de microplastiques, avaient des niveaux encore plus élevés de plastique, ainsi que de mousse, dans leur estomac. Les chercheurs émettent l’hypothèse que le régime principal de neige marine des calmars vampires, en particulier les boulettes fécales plus charnues, pourrait canaliser des plastiques dans leur ventre.

“C’est très inquiétant”, a déclaré Mme. dit Justino. Dr. Ferreira a déclaré: “Ils sont l’une des espèces les plus vulnérables à cette influence anthropique.”

M / s. Justino a extrait des fibres et des perles des voies glandulaires des poissons-lanternes, des hachettes et d’autres poissons qui migrent de haut en bas dans le mésopélagique, de 650 à 3 300 pieds de profondeur. Certaines communautés microbiennes qui se déposent sur les microplastiques peuvent produire une bioluminescence, attirant le poisson comme un leurre, a déclaré le Dr. Hachoir.

Dans le Monterey Bay Canyon, le Dr. Choy voulait comprendre si certaines espèces de filtreurs ingéraient des microplastiques et les transportaient dans les réseaux trophiques en eau plus profonde. “La neige marine est l’une des principales choses qui relie les réseaux trophiques à travers l’océan”, a-t-elle déclaré.

Dr. Choy s’est concentré sur le larvacé géant Bathochordaeus stygius. Le larvacé ressemble à un minuscule têtard et vit à l’intérieur d’une bulle de mucus somptueuse pouvant atteindre jusqu’à un mètre de long. “C’est pire que la crotte de nez la plus grossière que vous ayez jamais vue”, a déclaré le Dr. dit Choi. Lorsque leurs maisons de morve se bouchent à cause de l’alimentation, les larves sortent et les grosses bulles coulent. Dr. Choy a découvert que ces palais de mucus sont remplis de microplastiques, qui sont acheminés vers les profondeurs avec tout leur carbone.

Des larves géantes se trouvent dans tous les océans du monde, mais le Dr. Choy a souligné que son travail était axé sur le canyon de la baie de Monterey, qui appartient à un réseau d’aires marines protégées et n’est pas représentatif d’autres mers plus polluées. “C’est une baie profonde sur une côte d’un pays”, a déclaré le Dr. dit Choi. « Évoluez et réfléchissez à l’immensité de l’océan, en particulier des eaux profondes.

Les flocons de neige marine individuels sont petits, mais ils s’additionnent. Un modèle créé par le Dr. Kvale a estimé qu’en 2010, les océans du monde ont produit 340 quadrillions d’agrégats de neige marine, qui pourraient transporter jusqu’à 463 000 tonnes de microplastiques vers le fond marin chaque année.

Les scientifiques explorent toujours exactement comment cette neige en plastique coule, mais ils le savent avec certitude, Dr. Porter a déclaré que “tout finit par couler dans l’océan”. Les calmars vampires vivront et mourront et finiront par devenir de la neige marine. Mais les microplastiques qui les traversent resteront, finissant par se déposer sur le fond marin dans une couche stratigraphique qui marquera notre passage sur la planète longtemps après le départ des humains.

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