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“Cent millième de lumière d’une journée ensoleillée suffit”

by Nouvelles

2025-01-30 18:00:00

World of Physics: Ils faisaient partie de l’expédition en mosaïque à bord du Polarstern, un navire de recherche qui a été dérivé dans les armes du nord pendant un an. Quelle a été cette expérience?

Clara Hoppe: Il est difficile de décrire: à la fois les impressions du paysage et les opportunités de recherche uniques. Pendant l’expédition en mosaïque, nous étions à bord du Polarstern avec environ 50 personnes de diverses disciplines en même temps. Nous avions un programme de mesure très ambitieux qui a eu lieu dans les conditions spéciales de la nuit polaire et du printemps arctique. J’ai géré l’équipe de l’écosystème pendant l’expédition en mosaïque, j’ai donc également fait beaucoup de travail de coordination. Une couche de garde polaire était, par exemple, une pause bienvenue. Pour ce faire, vous deviez passer une heure à l’extérieur sur la glace, vous tenir dans le vent et chercher des ours polaires – et cela avec la grande lumière au début de l’année où le soleil est très profond toute la journée.

Vous avez examiné les microalgues avec votre équipe. Pourquoi dans l’Arctique?

Les microalgues sont d’une grande importance pour l’écosystème des océans – en particulier dans l’Arctique. Ce sont de minuscules organismes qui opèrent une photosynthèse similaire aux plantes sur terre et peuvent également exister dans des conditions extrêmes. Dans l’Arctique, nous les trouvons tous les deux dans l’eau et dans la glace. D’une part, je voudrais mieux comprendre la fleur de printemps des algues avec mes recherches, c’est-à-dire leur apparition soudaine de masse à cette époque de l’année. Il s’agit d’un effet similaire à ce que tous les arbres deviennent verts en même temps avril ou mai. Il s’agit d’un événement très important pour l’écosystème. D’un autre côté, je voudrais découvrir comment les algues parviennent à survivre comme des conditions extrêmes que la nuit polaire, quand ils “se réveillent” et ce que cela signifie pour la fleur de printemps.

Graphiques du navire de recherche

Ship de recherche “Polarstern”

Qu’avez-vous découvert?

Nous avons vu que les algues peuvent croître avec très peu de lumière, de sorte que la photosynthèse dans la nature est possible dans beaucoup moins de lumière que ce que nous avons observée jusqu’à présent. Plus précisément, nous avons montré que la biomasse photosynthétique augmente déjà de façon exponentielle en mars. À ce stade, le soleil est juste au-dessus de l’horizon dans le haut Arctique, de sorte qu’il est presque complètement sombre dans l’habitat des microalgues sous la couche épaisse de neige et de glace de l’océan Arctique. Il existe une étude théorique dans laquelle il a été calculé de la quantité d’énergie que la biochimie pure a besoin pour le processus de photosynthèse. Nous nous rapprochons de cette valeur: cent millième de la quantité légère d’une journée ensoleillée est suffisante pour les algues.

Que signifie ce résultat pour les écosystèmes marins?

Il modifie notre compréhension des zones frontalières, y compris les écosystèmes polaires qui jouent un rôle majeur dans la régulation du climat. Nous savons maintenant qu’il y a des saisons qui sont très importantes, mais nous n’avons pas encore bien compris. Jusqu’à présent, nous avons supposé que la biomasse sera produite dans une phase très courte en été. Cependant, nos données montrent que cette période est nettement plus longue. La zone euphotique, c’est-à-dire la profondeur de l’océan, peut également se dérouler jusqu’à la photosynthèse, est beaucoup plus grande que ce que nous avons fait jusqu’à présent. Cela augmente la productivité globale des océans. Cela a un impact sur notre compréhension de la distribution de l’oxygène dans l’océan, sur les zones minimales d’oxygène et la capacité des océans, le dioxyde de carbone. Ces résultats pourraient également changer les modèles climatiques d’aujourd’hui.

Quelles mesures avez-vous effectuées pendant l’expédition?

Deux chercheurs se tiennent ou s'asseyent à côté d'un instrument de mesure dans une tente. L'instrument de mesure se compose, entre autres, de plusieurs récipients de type bouteille de gaz.

Dans la tente de recherche de la «ville océanique»

L’expédition en mosaïque s’est concentrée sur les mesures de l’atmosphère, par exemple, des ballons météorologiques ont été lancés. Nous avons prélevé un nombre incroyable d’échantillons sur le floe de glace, la glace folle -nucleus, la prise et traitée différemment, et des centaines de litres d’eau de différentes profondeurs de l’océan sur le pont et analysées. Nous avons également travaillé en étroite collaboration avec des collègues qui s’occupent du champ léger dans la glace de mer. Nous avons testé de nouveaux capteurs lumineux que nous avons gelés dans la glace dans l’obscurité. Les capteurs ont ensuite mesuré en continu la lumière dans la glace et sous la glace. Jusqu’à présent, nous avons dû percer un trou pour des mesures sous la glace. Mais en ou seulement en courant sur la neige, nous changeons le champ de lumière. C’est pourquoi les capteurs étaient une pièce très excitante et importante du puzzle pour nous.

Tout s’est-il passé comme prévu?

Il est arrivé que la glace ait assemblé au fil du temps et que nous n’ayons plus venu à l’un ou à l’autre capteur. Cependant, nous avons pu récupérer la plupart des capteurs et lire les données lorsque nous avons quitté la plice en juillet. La collaboration à bord avec les collègues de la recherche atmosphérique, de l’océanographie et de la physique des repas a également très bien fonctionné. Nous avons pu nous soutenir mutuellement, par exemple au Polar Bear Guard ou lorsque le floe de glace s’est ouvert et que beaucoup de câbles devaient être sauvés très rapidement. Dans de tels moments, tout le monde va aider.

L’expédition en mosaïque est maintenant il y a plus de quatre ans. Que s’est-il passé depuis lors et comment ça se passe?

Une tente bleue est au premier plan sur un floe de glace. En arrière-plan, vous pouvez voir le navire de recherche illuminé.

Camp de recherche sur le floe de glace

À la fin de l’expédition, nous avons renvoyé dix énormes congélateurs avec des répétitions. Cependant, de nombreux laboratoires ont été fermés à cette époque en raison de la pandémie covide 19, afin que nous ne puissions commencer les analyses que tard. En attendant, tous les échantillons ont été analysés et la plupart des données brutes ont été évaluées et publiées. Nous sommes maintenant au milieu de la phase la plus excitante. Par exemple, j’essaie de comprendre toute l’année des microalgues: que font les algues dans l’obscurité? Comment parvenez-vous à survivre? Quelle est la dynamique dans la glace de mer? Par exemple, j’ai été particulièrement surpris du nombre d’algues il y a le soir polaire et à quel point les algues de l’eau deviennent actives tôt. Jusqu’à présent, la recherche polaire a été supposée que les algues fleurissent d’abord la glace et seulement dans l’eau.

Vous êtes actuellement sur Spitzbergen dans l’Arctique norvégien. Que faites-vous là-bas?

Nous réalisons une étude confrontée à un an dans laquelle nous vivons sur terre cette fois et conduisons uniquement avec des bateaux pour prendre des répétitions. Je suis ici pour rendre le chemin vers la soirée polaire un peu plus facile pour l’équipe – car bien sûr, tout devient un peu plus compliqué quand il fait sombre pendant des mois. Nous observons l’écosystème au cours de l’année avec des répétitions hebdomadaires et réalisons également des expériences de laboratoire. Il s’agit du phytoplancton, des macro-algues, des poissons et des oursins. Vous pourriez donc dire que c’est une sorte d’expédition «mini-mosaïque» mais avec une orientation biologique beaucoup plus forte.



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