Les microbes dans l’océan jouent un rôle important dans la régulation de la température de la Terre


Les microbes dans l'océan jouent un rôle important dans la régulation de la température de la Terre

Deux vues des cheminées de carbonate de la fuite de méthane de Point Dume au large de la Californie du Sud sont recouvertes de tapis microbiens aux couleurs vives et pénétrées par des microbes mangeurs de méthane. Crédit photo : Schmidt Ocean Institute (autorisation d’utilisation dûment citée)

Le méthane est un puissant gaz à effet de serre qui joue un rôle clé le climat . Chaque fois que nous utilisons du gaz naturel, que nous allumions notre cuisinière ou notre gril, nous utilisons du méthane.

Seules trois sources sur terre produisent naturellement du méthane : les volcans, les interactions souterraines eau-roche et les microbes. La plupart de ces trois sources sont produites par des microbes qui ont déposé des centaines de gigatonnes de méthane dans les eaux profondes. Au fur et à mesure que le méthane s’infiltre au fond de l’océan, il s’infiltre vers l’océan et les communautés microbiennes consomment la majeure partie de ce méthane avant qu’il n’atteigne l’atmosphère. Au fil des ans, les chercheurs ont trouvé de plus en plus de méthane sous le plancher océanique, mais très peu quitte les océans et pénètre dans l’atmosphère. Où va le reste

Une équipe de chercheurs dirigée par Jeffrey J. Marlow, ancien boursier postdoctoral en biologie de l’organisme et de l’évolution à l’Université Harvard, a découvert des communautés microbiennes qui épuisent rapidement le méthane et l’empêchent de s’échapper dans l’atmosphère terrestre. L’étude publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciences collecté et examiné des microbes mangeurs de méthane provenant de sept sources de fonds marins géologiquement différentes et a découvert de manière surprenante que les roches carbonatées en particulier d’un endroit abritent des communautés microbiennes oxydant le méthane avec les taux de consommation de méthane les plus élevés mesurés à ce jour.

« Les microbes dans ces roches carbonatées agissent comme un biofiltre à méthane qui consomme tout avant de quitter l’océan », a déclaré l’auteur principal Peter Girguis, professeur de biologie biologique et évolutive à l’Université Harvard. Les chercheurs ont étudié les microbes qui vivent dans les sédiments du fond des océans depuis des décennies et savent que ces microbes consomment du méthane. Dans cette étude, cependant, les microbes qui se développent dans les roches carbonatées ont été examinés en détail.

Les roches carbonatées au fond de la mer sont répandues, mais à certains endroits, elles forment des structures inhabituelles en forme de cheminée. Ces cheminées atteignent des hauteurs de 12 à 60 pouces et sont situées en grappes le long du fond de l’océan qui ressemblent à un peuplement d’arbres. Contrairement à de nombreux autres types de roches, ces roches carbonatées sont poreuses et forment des canaux qui abritent une communauté très dense de microbes consommateurs de méthane. Dans certains cas, ces microbes se trouvent dans les roches à une densité beaucoup plus élevée que dans les sédiments.

Au cours d’une expédition financée par l’Ocean Exploration Trust en 2015, Girguis a découvert un récif de cheminée de carbonate au large des côtes de la Californie du Sud, à Point Dume, en eau profonde. Girguis est revenu en 2017 avec un financement de la NASA pour construire un observatoire des fonds marins. Lorsqu’il est entré dans le laboratoire de Girguis, Marlow, actuellement professeur adjoint de biologie à l’Université de Boston, étudiait les microbes dans les carbonates. Les deux ont décidé de faire une étude communautaire et de collecter des échantillons sur le site Web.

« Nous avons mesuré la vitesse à laquelle les microbes mangent le méthane des carbonates par rapport aux microbes dans les sédiments », a déclaré Girguis. « Nous avons découvert que les microbes qui vivent dans les carbonates consomment du méthane 50 fois plus rapidement que les microbes des sédiments. Nous voyons souvent que certains microbes des sédiments des volcans de boue riches en méthane mangent du méthane cinq à dix fois plus vite, par exemple, mais 50 fois plus vite est une toute nouvelle chose. De plus, ces valeurs sont parmi les plus élevées, sinon les plus élevées, que nous ayons jamais mesurées. »

« Ces taux d’oxydation ou de consommation de méthane sont vraiment extraordinaires, et nous voulions comprendre pourquoi », a déclaré Marlow.

L’équipe a découvert que la cheminée de carbonate est une maison idéale pour les microbes qui consomment très rapidement beaucoup de méthane. « Ces cheminées existent parce qu’une partie du méthane qui s’écoule sous terre est convertie en bicarbonate par les microbes, qui peuvent ensuite précipiter hors de l’eau de mer sous forme de roche carbonatée », a déclaré Marlow. « Nous essayons toujours de comprendre d’où vient ce liquide – et son méthane -« .

Les microenvironnements au sein des carbonates, en raison de leur nature poreuse, peuvent contenir plus de méthane que les sédiments. Les carbonates ont des canaux qui arrosent constamment les microbes avec du méthane frais et d’autres nutriments afin qu’ils puissent utiliser le méthane plus rapidement. L’apport de méthane dans les sédiments est souvent limité car il diffuse à travers des canaux plus petits et sinueux entre les grains minéraux.

Une découverte surprenante est que, dans certains cas, ces microbes sont entourés de pyrite, qui est électriquement conductrice. Une explication possible de la consommation élevée de méthane est que la pyrite fournit une conduction électrique qui conduit les électrons dans les deux sens, donnant aux microbes un taux métabolique plus élevé et utilisant rapidement le méthane.

« Ces taux très élevés sont rendus possibles par ces carbonates, qui fournissent un cadre pour la croissance des microbes », a déclaré Girguis. « Le système ressemble à un marché où les carbonates permettent à un certain nombre de microbes de s’accumuler en un seul endroit, de se développer et d’échanger – dans ce cas, d’échanger des électrons – ce qui permet une consommation de méthane plus élevée. »

Marlow a convenu : « Lorsque les microbes travaillent ensemble, soit ils échangent des éléments constitutifs comme le carbone ou l’azote, soit ils échangent de l’énergie. Et une façon de le faire est avec les électrons, comme une monnaie énergétique, les roches pourraient aider à rendre l’échange d’électrons plus rapide et plus large. « 

En laboratoire, les chercheurs ont amené les carbonates collectés dans des réacteurs à haute pression et ont simulé les conditions sur le fond marin. Ils leur ont donné du méthane marqué isotopiquement avec du carbone-14 ou du deutérium (hydrogène-2) ajouté pour suivre la production et la consommation de méthane. Ensuite, l’équipe a comparé les données de Point Dume à six autres emplacements, du golfe du Mexique à la côte de la Nouvelle-Angleterre. À tous les emplacements, les roches carbonatées des sources de méthane contenaient des microbes mangeurs de méthane.

« Ensuite, nous prévoyons de découvrir comment chacune de ces différentes parties des carbonates – structure, conductivité électrique, écoulement de fluide et communauté microbienne dense – rend cela possible. dit Girguis.

« Il faut d’abord comprendre comment ces microbes maintiennent leur métabolisme, qu’ils soient dans une cheminée ou dans des sédiments. Et nous devons le savoir dans notre monde en évolution afin de renforcer notre pouvoir prédictif », a déclaré Marlow. « Une fois que nous avons compris comment ces nombreux facteurs interdépendants se combinent pour transformer le méthane en roches, nous pouvons nous demander comment nous pouvons appliquer ces microbes anaérobies mangeurs de méthane à d’autres situations, telles que les décharges avec des fuites de méthane. »


Les scientifiques découvrent que les roches carbonatées sont un puits de méthane non détecté


Plus d’information:
Jeffrey J. Marlow et al., « Les communautés microbiennes de carbonate sont des oxydants de méthane productifs et omniprésents sur des sources de méthane marines géologiquement diverses. » PNAS (2021). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2006857118

Fourni par l’Université Harvard

Citation: Les microbes dans l’océan jouent un rôle important dans la de la de la terre (2021, 14 juin), consulté le 15 juin 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-06-microbes-ocean-important-role- modération.html

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