Les eaux des lagons d’atolls des Tuamotu ont pour origine celles du Pacifique Central Sud qui sont parmi les plus pauvres de l’océan mondial. Les concentrations en azote minéral dissous y sont à la limite de la détection (0.02 µatg/l) et nettement inférieures aux concentrations nécessaires à leur assimilation optimale par la plupart des espèces phytoplanctoniques (Tableau 1)

Tableau 1 : Concentrations en sels nutritifs dissous dans les eaux océaniques superficielles de l’Archipel des Tuamotu. Moyenne, erreur standard et nombre d’échantillons. DIN : NO₂^-+ NO₃ + NH₄⁺. Les concentrations optimales pour la plupart des espèces phytoplanctoniques sont DIN> 1µM, PO4> 0.2 µM, et pour les diatomées SiO₂> 1.5 µM.

Ces concentrations en azote sont, relativement aux besoins du phytoplancton, nettement plus faibles que celles du phosphore et de la silice, autres éléments nutritifs souvent limitant la croissance du phytoplancton. Tandis que le phytoplancton non carencé a une composition interne équilibrée N/P de 16 at/at et N/Si de 1 at/at, les rapports des sels nutritifs dissous dans la couche de surface océanique, N/P et N/Si, sont respectivement < 0.2 at/at et < 0.04 at/at. La carence en azote des eaux de surface du Pacifique central est confirmée par les expérimentations (bioessais) rapportées sur la Figure.

Figure: Des éléments sous forme minérale ont été rajoutés à de l’eau de surface prélevée à 5 stations océaniques de l’Archipel des Tuamotu. La croissance du phytoplancton qui en résulte est proportionnelle à la hauteur des colonnes. Les additions de fer (+ Fe), de silice (+ Si) et de phosphore (+ P) ne provoquent pas de croissance supérieure à celle du contrôle (eau de mer sans addition). Ces éléments ne sont donc pas limitants. L’addition d’azote (+ N) suffit à démarrer la croissance. L’azote est donc l’élément nutritif le plus limitant. Mais la croissance est rapidement arrêtée par la carence d’un autre élément nutritif, le phosphore qu’il faut rajouter à l’azote (+ N + P) pour observer une reprise de croissance. Le phosphore est donc l’élément qui limite en second. Les concentrations naturelles de tous les autres éléments nutritifs sont suffisantes pour supporter les augmentations de biomasse du phytoplancton induites par l’addition de N et P. Elles ne sont donc pas limitantes (adapté de Dufour and Berland, 1999).

Les lagons d’atoll sont, par rapport aux eaux océaniques qui les alimentent, enrichies en azote, appauvries en phosphore et de concentrations équivalentes en silice. Les concentrations, mesurées dans 12 lagons d’atolls des Tuamotu, sont inférieures aux concentrations qui saturent l’assimilation de la plupart des espèces phytoplanctoniques, soit 1µM pour l’N, 0.2 µM pour le P et 1.5 µM pour la Si (Tableau 2). La limitation nutritive du phytoplancton est confirmée par la petite taille des cellules et par le faible rendement énergétique de la photosynthèse. Les bactéries qui ont une biomasse plus élevée que celle du phytoplancton dans la plupart des lagons d’atolls (pour en savoir plus) sont aussi limitées par les sels nutritifs. Etant plus performantes que le phytoplancton pour l’assimilation de l’azote et du phosphore, elles le concurrencent pour l’accès à ces ressources rares. Les rapports moyens des sels nutritifs dissous N/P, N/Si et P/Si (Tableau 2) attestent de l’ordre de limitation décroissant suivant : azote, phosphore, silice.

Tableau 2 : Concentrations en sels nutritifs dissous dans les lagons d’atolls de l’Archipel des Tuamotu. Médianes des concentrations moyennes dans 12 lagons, moyennes des concentrations pour le lagon le plus pauvre et le plus riche. DIN : NO₂^-+ NO₃ + NH₄⁺

Les eaux de 11 lagons ont été soumises à des essais d’enrichissements nutritifs semblables à ceux présentés sur la Figure. Tous les éléments nutritifs susceptibles de limiter le phytoplancton ont été testés, soit l’azote, le phosphore, la silice, le fer, le molybdène et le magnésium, les vitamines B1, B12 et H. Les conclusions sont portées dans le Tableau 3. Elles sont en harmonie avec les limitations nutritives déduites des concentrations in situ et avec celles étudiées sur le bactérioplancton.

Tableau 3: Les limitations nutritives ont été étudiées par 3 méthodes différentes : les concentrations in situ et la réaction du phytoplancton et du bactérioplancton aux enrichissements (bioessais). N>P>Si signifie que l’azote est plus limitant que le phosphore, lui même plus limitant que la silice. G: glucose; -: pas de donnés.

L’azote limite le plus fréquemment avant le phosphore et la silice. Une carence plus élevée en phosphore se rencontre dans les atolls les plus petits et isolés de l’océan (pour en savoir plus). L’absence de limitation par la silice est cohérente avec la rareté des diatomées (pour en savoir plus), classe d’algues exigeantes en cet élément. L’absence de limitation par le fer contredit des hypothèses avancées dans la littérature pour le Pacifique Central Sud et certains environnements coralliens. Elle est cohérente avec la prépondérance, dans les lagons des Tuamotu, de cyanobactéries (pour en savoir plus) qui ont des performances d’utilisation du fer supérieures aux autres classes d’algues, grâce à leur sidérophores.

Dufour P. and Berland B. (1999). Nutrient control of phytoplanktonic biomass in atoll lagoons and Pacific ocean waters: studies with factorial enrichment bioassays. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 234(2):147-166.

Dufour P., L. Charpy, S. Bonnet and N. Garcia (1999). Phytoplankton nutrient control in the oligotrophic South Pacific sub tropical (Tuamotu archipelago). Marine Ecology Progress Series, 179 : 285-290.