Sujet
DINITROGEN-FIXATION, PHOSPHATE AVAILABILITY, ENVIRONMENTAL CONTROLS, DIAZOTROPH-DERIVED NITROGEN, CYANOBACTERIUM-TRICHODESMIUM, MARINE CYANOBACTERIUM, BUOYANCY REGULATION, EQUATORIAL PACIFIC, IRON LIMITATION, CARBON, ACL, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere

Domaines
Océanologie, Sciences de la Terre, Ecologie, Sciences de l'environnement

Description

Dinitrogen fixation is now recognized as one of the major sources of bio-available nitrogen in the ocean. Thus, N 2 fixation sustains a significant part of the global primary production by supplying the most common limiting nutrient for phytoplankton growth. The "Oligotrophy to UlTra-oligotrophy PACific Experiment" (OUTPACE) improved the data coverage of the western tropical South Pacific , an area recently recognized as a hotspot of N 2 fixation. This new development leads us to develop and test an explicit N 2 fixation formulation based on the Trichodesmium physiology (the most studied nitrogen fixer) within a 3-D coupled dynamical-biogeochemical model (ROMS-PISCES). We performed a climatological numerical simulation that is able to reproduce the main physical (e.g. sea surface temperature) and biogeochemical patterns (nutrient and chlorophyll concentrations, as well as N 2 fixation) in the tropical Pacific. This simulation displayed a Trichodesmium regional distribution that extends from 150 • E to 120 • W in the south tropical Pacific, and from 120 • E to 140 • W in the north tropical Pacific. The local simulated maximuma were found around islands (Hawaii, Fiji, Samoa, New Caledonia, Vanuatu). We assessed that 15 % of the total primary production may be due to Trichodesmium in the low-nutrient low-chlorophyll regions (LNLC) of the tropical Pacific. Comparison between our explicit and the often used (in biogeochem-ical models) implicit parameterization of N 2 fixation showed that the latter leads to an underestimation of N 2 fixation rates by about 25 % in LNLC regions. Finally, we established that iron fluxes from island sediments control the spatial distribution of Trichodesmium biomasses in the western tropical South Pacific. Note, this last result does not take into account the iron supply from rivers and hydrothermal sources, which may well be of importance in a region known for its strong precipitation rates and volcanic activity.

Mots-clés
Environnement, Histoire, Ecosystème, Environment, Océanographie

Langue
English (en-GB)

Auteurs
Dutheil, Cyril, Aumont, Olivier, Gorgues, Thomas, Lorrain, Anne, Bonnet, Sophie, Rodier, Martine, Dupouy, Cecile, Shiozaki, Takuhei, Menkès, Christophe E.

Contributeurs
Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie]), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) ; Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ) ; Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) ; Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) ; 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Sources
ISSN: 1726-4170, EISSN: 1726-4189, Biogeosciences, https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01860661, Biogeosciences, European Geosciences Union, 2018, 15 (14), pp.4333 - 4352. ⟨10.5194/bg-15-4333-2018⟩

Relation
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.5194/bg-15-4333-2018

Couverture
Vanuatu

Nom du journal