Moins de glace et moins de plancton, le futur des fjords groenlandais

UN MONDE QUI FOND (2/7). La fonte de la calotte au Groenland a pour conséquence le retrait des langues de glace de l’océan vers la terre. De quoi bouleverser tout l’écosystème des fjords du pays. Des chercheurs suisses ont déployé leurs instruments cet été pour mesurer l’impact sur l’activité du phytoplancton

A l’arrière du bateau, une lourde poulie soutient un câble qui plonge dans l’eau. L’équipage du Sanna active le treuil électrique pour remonter la charge des profondeurs du fjord, à quelques centaines de mètres du glacier de Qajuttap (appelé aussi Eqalorutsit Kangilliit Sermiat), dont la blancheur réfléchit les rayons du soleil. Attachée à l’extrémité du filin, une structure métallique protège un gros appareil que deux scientifiques attrapent à sa sortie de l’eau. Samuel Jaccard, professeur à la Faculté de géosciences et de l’environnement à l’Université de Lausanne et son étudiante Mathilde Joray transportent leur cargaison à l’intérieur du bateau.

Le front du glacier de marée de Qajuttap dans le fjord d'Eqalorutsit Kangilliit (Septembre 2023) — © Aurélie Coulon / Le Temps
Le front du glacier de marée de Qajuttap dans le fjord d'Eqalorutsit Kangilliit (Septembre 2023) — © Aurélie Coulon / Le Temps

Démontant le couvercle de ce qui est en fait une pompe volumineuse, la jeune femme récupère avec précaution, à l’intérieur, un filtre circulaire recouvert d’un limon gris foncé, puis le dépose délicatement dans une boîte transparente. Le chercheur saisit alors une autre boîte contenant le filtre d’une seconde pompe déployée peu de temps avant, et les compare. «Les particules recueillies sur les deux filtres sont très différentes, verdâtres à 6 mètres de profondeur et grises à 50 mètres, constate Samuel Jaccard, qui met son nez sur le filtre chargé de chlorophylle. Le vert sent les algues!» L’odeur pourrait venir d’un composé volatil produit par le phytoplancton, des micro-organismes marins capables de faire de la photosynthèse.

Particules sur les filtres de pompage à deux profondeurs différentes – 6 mètres (à gauche) et 50 mètres (à droite) – dans le fjord d’Eqaloorutsit Kangilliit, près du glacier de marée. — © Aurélie Coulon
Particules sur les filtres de pompage à deux profondeurs différentes – 6 mètres (à gauche) et 50 mètres (à droite) – dans le fjord d’Eqaloorutsit Kangilliit, près du glacier de marée. — © Aurélie Coulon

Déterminer la part de vivant et de minéral

«C’est ce qu’on appelle de la farine glaciaire, commente Samuel Jaccard. Plus on est près du glacier, plus l’eau contient des particules, soit d’algues, identifiées par leur chlorophylle, soit des particules détritiques issues de l’érosion des roches par le glacier. Nous tentons de déterminer quelle est la répartition entre vivant et minéral, dans la partie granuleuse et la partie dissoute de l’eau.»

C’est en effet tout le but de cette expédition organisée dans le cadre du projet GreenFjord soutenu par l’Institut polaire suisse: comprendre les dynamiques de production et de recyclage de la matière organique dans deux fjords groenlandais, celui d'Eqalorutsit Kangilliit au bout duquel le glacier plonge dans l’eau, et celui du village d’Igaliku à 40 kilomètres au sud-ouest, où la langue du glacier s’interrompt sur le socle rocheux.

La chercheuse Christel Hassler déploie une sonde dans le fjord, qui permet de mesurer la quantité de chlorophylle - pigment photosynthétique du phytoplancton - présente dans l'eau en fonction de la profondeur. — © Aurélie Coulon
La chercheuse Christel Hassler déploie une sonde dans le fjord, qui permet de mesurer la quantité de chlorophylle - pigment photosynthétique du phytoplancton - présente dans l'eau en fonction de la profondeur. — © Aurélie Coulon

Est-ce que l’apport en nutriments est différent lorsque les eaux de fonte arrivent directement dans la mer ou par les rivières? Quelle situation est préférable pour le développement de la vie microscopique, à la base de toute la chaîne alimentaire dans les fjords? Des réponses importantes dans le contexte du réchauffement climatique: avec le recul des glaciers, beaucoup de glaciers de marée (ceux se terminant dans la mer) pourraient se retrouver «à sec» sur terre…

«Selon notre hypothèse, les fjords avec des glaciers de marée sont plus productifs – c’est-à-dire qu’ils contiennent plus de phytoplancton – qu’un fjord où le glacier est terrestre, car la mer est brassée du bas vers le haut par l’eau de fonte et non juste en surface, rendant disponibles plus de nutriments, comme des nitrates et des phosphates», explique Samuel Jaccard.

Echantillons sous haute protection

Pour tester cette théorie, les sept scientifiques de GreenFjord s’activent à chacune des 15 stations d’arrêt du bateau, le long des deux fjords, pour récolter des échantillons d’eau de mer, grâce à un dispositif spécial: des bouteilles en plastique gris qui, plongées à différentes profondeurs entre la surface et plusieurs centaines de mètres vers le fond, peuvent se refermer et collecter plusieurs litres d’eau. Avec cette collection de prélèvements, c’est tout un système biogéochimique que l’équipe de scientifiques désire décrypter dans ses moindres détails, de la photosynthèse aux cycles complexes du carbone et de l’azote.

L’emplacement proche du glacier ne fait pas exception. Mais la manœuvre n’est pas aisée. Le vent du nord est devenu plus fort, il chahute le bateau qui dérive. Sa coque risque de frapper les icebergs environnants. Le capitaine du Sanna déplace le navire dans un endroit plus protégé, au bas d’une falaise où plane un majestueux pygargue à queue blanche. Puis le ballet commence sur le pont, un groupe lance à l’eau les bouteilles, sous le contrôle constant du personnel dans la cabine de pilotage qui hurle la profondeur de la sonde. Après remplissage, et une fois récupéré, chaque précieux contenant est soigneusement emballé dans une housse et remis tel un nouveau-né à un équipier à l’intérieur du bateau. Puis la bouteille dans son lange disparaît à l’intérieur de la «bulle», espace invisible dans ce laboratoire flottant, camouflé derrière un rideau plastique.

Après son remplissage en profondeur, chaque bouteille est soigneusement emballée dans une housse et remise à un équipier à l’intérieur du bateau — © Aurélie Coulon / Le Temps
Après son remplissage en profondeur, chaque bouteille est soigneusement emballée dans une housse et remise à un équipier à l’intérieur du bateau — © Aurélie Coulon / Le Temps

«La «bulle» sert à éviter une contamination de l’eau récoltée avec des particules riches en fer échappées du bateau, lui-même métallique, explique Christel Hassler, chercheuse experte de la chimie du fer dans l’eau et affiliée à l’Université de Lausanne, qui réceptionne les bouteilles les unes après les autres. Or nous cherchons à mesurer la teneur exacte en fer de l’eau de mer, car cet élément est indispensable pour faire la photosynthèse. Très peu soluble, sa concentration dans l’eau est proche d’une goutte dans un bassin olympique.»

Pompe biologique

Les algues photosynthétiques ont besoin pour croître de lumière, de dioxyde de carbone (CO2) et de nutriments. Parmi ces derniers, il y a des macronutriments (le phosphore, l’azote et la silice pour certaines espèces comme les diatomées) et des oligo-éléments, dont le plus important est le fer. Celui-ci est très abondant sur terre mais pas, sous forme dissoute, dans l’eau. Quel est celui de ces éléments qui limite la croissance du phytoplancton dans le fjord? Pour répondre à cette question, il faut avant tout bien comprendre un mécanisme silencieux, en cours chaque été sous la coque du bateau: la pompe biologique.

Mathilde Joray filtre les échantillons d'eau pour collecter les particules en suspension. Elles indiqueront le type de phytoplancton présent, par exemple des diatomées caractérisées par leur exosquelette en silice. — © Aurélie Coulon / Le Temps
Mathilde Joray filtre les échantillons d'eau pour collecter les particules en suspension. Elles indiqueront le type de phytoplancton présent, par exemple des diatomées caractérisées par leur exosquelette en silice. — © Aurélie Coulon / Le Temps

«Le phytoplancton pompe du CO2 dissous dans l’eau pour la photosynthèse. Les algues produisent alors de la matière organique (contenant du carbone) qui peut se retrouver dans l’eau soit sous forme de particules, soit dissoutes, décrit Samuel Jaccard. A l’étage inférieur dans la colonne d’eau, là où il n’y a plus de lumière qui pénètre, les algues photosynthétiques cèdent progressivement leur place à des bactéries qui commencent à dégrader ces molécules carbonées et à relâcher du CO2. Le carbone qui n’est pas consommé tombe dans les sédiments. Nous voulons calculer l’efficacité de cette pompe biologique pour quantifier la capacité de la mer à absorber le CO2.»

Cette capacité de pompage du CO2 par les océans est importante à comprendre dans le contexte du réchauffement climatique. Plus les eaux sont froides, moins la pompe biologique est efficace, et plus le CO2 reste dans l’atmosphère. Pareil s’il manque un des ingrédients nécessaires à la photosynthèse, comme l’azote ou le fer.

Amélia Deary est venue de Capetown en Afrique du Sud pour participer à l’expédition. Elle passe la plupart de ses journées sur le Sanna, dans la bulle, à filtrer l’eau récoltée et à la répartir dans des petites fioles. Car plus de 14 paramètres seront mesurés sur chaque échantillon, pour reconstruire l’état de la pompe biologique et du stock de nutriments à tous les étages aquatiques. Sa spécialité à elle: l’azote.

La doctorante Amelia Deary et la chercheuse Christel Hassler répartissent dans des fioles l'eau du fjord prélevée à différentes profondeurs, à l'intérieur d'une
La doctorante Amelia Deary et la chercheuse Christel Hassler répartissent dans des fioles l'eau du fjord prélevée à différentes profondeurs, à l'intérieur d'une

«J’étudie l’azote dans les océans polaires, comment et combien de ce nutriment est relargué par les glaces. Nous ne comprenons pas bien le cycle de l’azote dans ces régions, explique la jeune doctorante. Les eaux influencées par les glaces sont très hétérogènes. La biogéochimie change beaucoup d’un endroit à un autre. On peut trouver des algues sous un iceberg mais aucune dans l’eau juste autour.»

Moins de planctons, moins de poissons

Sur le pont, le calme est quasi revenu. Sauf pour Virginie Marques, chercheuse au laboratoire d’évolution des écosystèmes et des paysages à l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich, qui avec l’aide d’un des marins du Sanna, plonge une petite pompe dans l’eau du fjord, en surface, puis tout au fond à 300 mètres. Cette pompe comporte également un filtre, non à particules mais à ADN. «Nous récupérons les traces d’ADN présentes dans l’eau qui nous diront quels poissons et micro-organismes sont passés par là, comme sur une scène de crime, explique la biologiste. Nous voulons faire le lien entre les mesures biogéochimiques, la présence du plancton à la base de la chaîne alimentaire, et les niveaux trophiques supérieurs, c’est-à-dire les poissons qui mangent ce plancton.»

Virginie Marques, chercheuse au laboratoire d’évolution des écosystèmes et des paysages à l'EPFZ, avec l’aide d’un des marins du Sanna, remonte une petite pompe utilisée pour collecter l'ADN environnemental présent dans l'eau du fjord — © Aurélie Coulon / Le Temps
Virginie Marques, chercheuse au laboratoire d’évolution des écosystèmes et des paysages à l'EPFZ, avec l’aide d’un des marins du Sanna, remonte une petite pompe utilisée pour collecter l'ADN environnemental présent dans l'eau du fjord — © Aurélie Coulon / Le Temps

Moins de glace dans le fjord pourrait donc signifier à terme moins de plancton et avoir une conséquence sur les ressources en poissons. Une équipe internationale de chercheurs est arrivée à cette conclusion en étudiant deux fjords de la région de Nuuk, la capitale du Groenland. Leurs travaux, parus en juin dernier dans la revue Nature Geoscience, ont montré que le retrait d’un glacier de marée altérait en effet l’écosystème du fjord en aval. De quoi cerner un peu mieux l’impact du réchauffement climatique au Groenland, où beaucoup de gens dépendent de la pêche et de la chasse pour leur subsistance.

Au marché de poissons de Qaqortoq, un pêcheur groenlandais écaille ses saumons fraîchement pêchés. (Août 2023) — © Aurélie Coulon / Le Temps
Au marché de poissons de Qaqortoq, un pêcheur groenlandais écaille ses saumons fraîchement pêchés. (Août 2023) — © Aurélie Coulon / Le Temps


Cet article a été réalisé avec le soutien de la Fondation Liliane Jordi pour le journalisme, l’Association suisse du journalisme scientifique et Journafonds