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Fer et algues en Antarctique, et réchauffement climatique // Iron and algae in Antarctica, and global warming

Concentrations de CO2 : 429,79 ppm

Concentrations de CH4 : 1945,85 ppb

Les algues, comme toutes les plantes, absorbent le CO2 et rejettent de l’oxygène, sur le principe de la photosynthèse, ce qui rend les forêts et les océans si indispensables. Et sur ce terrain-là, les algues marines sont imbattables, car elles absorbent cinq fois plus de carbone que les forêts. Les plus fortes en absorption sont les algues microscopiques que l’on trouve dans le plancton.

Certains scientifiques avaient expliqué que la hausse des températures et la fonte des glaciers de l’Antarctique permettraient de libérer du fer et ainsi d’alimenter la prolifération de ces algues microscopiques susceptibles de capter du CO2 et donc de ralentir quelque peu le réchauffement anthropique.

Toutefois, cette théorie vient d’être mise à mal par des chercheurs de l’université Rutgers-New Brunswick aux États-Unis. Ils ont étudié la plateforme de glace de Dotson, dans la mer d’Amundsen en Antarctique occidental. Selon ces scientifiques, l’eau de fonte de cette plateforme apporte beaucoup moins de fer aux eaux environnantes que ne le pensaient leurs collègues qui affirmaient que la fonte des glaciers sous les plateformes de glace contribuait de manière significative à la biodisponibilité du fer dans ces eaux, par un processus de fertilisation naturelle induite par les glaciers.

La dernière étude semble montrer d’une part que la quantité de fer présente dans l’eau de fonte des glaces de l’Antarctique est plusieurs fois inférieure à ce que les modélisations avaient annoncé ; d’autre part, que la majeure partie de ce fer semble provenir d’ailleurs.

Dans la revue Communications Earth and Environment, les chercheurs racontent comment, en 2022, ils ont embarqué à bord d’un brise-glace américain, le Nathaniel B. Palmer, pour rejoindre la barrière de glace de Dotson et prélever de l’eau de fonte glaciaire à la source. De retour au laboratoire, ils ont analysé leurs échantillons pour déterminer leur teneur en fer et identifier les sources de ce fer.

Pour comprendre leurs résultats, il faut savoir que dans la mer d’Amundsen – responsable de la majeure partie de l’élévation du niveau de la mer due à la fonte des glaces antarctiques – l’eau de fonte provient de sous les plateformes glaciaires. La fonte y est principalement causée par la sape sous-glaciaire par les eaux plus chaudes de l’océan Austral. C’est sur une de les cavités générées par cette fonte que les chercheurs se sont concentrés.

La nouvelle étude révèle qu’ « environ 90 % du fer dissous qui s’échappe de la cavité de la plateforme glaciaire provient des eaux profondes et des sédiments situés à l’extérieur de cette cavité, et non de l’eau de fonte. » Selon les chercheurs, la majeure partie du fer transporté par l’eau de fonte provient du broyage et de la dissolution de la roche-mère dans la couche liquide située entre la roche-mère et la calotte glaciaire, et non de la glace elle-même qui est à l’origine de la montée du niveau de la mer.

Ces résultats demandent à être confirmés par des recherches supplémentaires qui pourraient éclairer le rôle des processus sous-glaciaires dans le phénomène. Malgré tout, cela remet en question les hypothèses actuelles concernant les sources de fer dans l’océan Austral dans un contexte de réchauffement climatique.

Source : Futura Sciences.

Nuage de phytoplancton en Antarctique (Source: NASA)

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Algae, like all plants, absorb CO2 and release oxygen through photosynthesis, which is what makes forests and oceans so essential. And in this respect, marine algae are unbeatable, absorbing five times more carbon than forests. The most efficient absorbers are the microscopic algae found in plankton.
Some scientists had explained that rising temperatures and the melting of Antarctic glaciers would release iron, thus fueling the proliferation of these microscopic algae capable of capturing CO2 and therefore slowing anthropogenic warming.
However, this theory has just been challenged by researchers from Rutgers University-New Brunswick in the United States. They studied the Dotson Ice Shelf in the Amundsen Sea in West Antarctica. According to these scientists, the meltwater from this ice shelf contributes far less iron to the surrounding waters than previously thought by their colleagues, who had asserted that the melting of glaciers beneath the ice shelves significantly contributed to the bioavailability of iron in these waters through a natural fertilization process induced by the glaciers.
The latest study appears to show, firstly, that the amount of iron present in Antarctic ice meltwater is several times lower than predicted by models. Secondly, most of this iron seems to originate from elsewhere.
In the journal Communications Earth and Environment, the researchers recount how, in 2022, they embarked on an American icebreaker, the Nathaniel B. Palmer, to reach the Dotson Ice Shelf and collect glacial meltwater at its source. Back in the laboratory, they analyzed their samples to determine their iron content and identify the sources of this iron. To understand their findings, it’s important to know that in the Amundsen Sea—responsible for most of the sea-level rise caused by Antarctic ice melt—meltwater originates from beneath the ice shelves. Melting there is primarily caused by subglacial erosion from the warmer waters of the Southern Ocean. Researchers focused on one of the cavities created by this melting.
The new study reveals that « approximately 90% of the dissolved iron escaping from the ice shelf cavity comes from deep waters and sediments located outside this cavity, and not from meltwater. » According to researchers, most of the iron transported by meltwater comes from the crushing and dissolution of the bedrock in the liquid layer between the source rock and the ice sheet, and not from the ice itself, which is the primary cause of sea-level rise.
These results require confirmation through further research that could shed light on the role of subglacial processes in this phenomenon. Nevertheless, this challenges current assumptions regarding iron sources in the Southern Ocean in the context of climate change.
Source: Futura Sciences.

Groenland : des virus pour blanchir la glace et la neige// Greenland : viruses to whiten ice and snow

J’ai indiqué dans plusieurs notes sur ce blog que la fonte des calottes polaires et des glaciers est susceptible de libérer des virus dont certains sont inconnus et pourraient déclencher de nouvelles épidémies sur Terre.
Un article paru sur le site Live Science est moins alarmant et aborde un aspect différent des virus. En effet, des chercheurs de l’Université d’Aarhus au Danemark ont détecté des signes de virus géants sur la calotte glaciaire du Groenland qui pourraient contribuer à réduire certains impacts du réchauffement climatique. Ces virus, qui peuvent être jusqu’à 1 500 fois plus volumineux que les virus ordinaires, sont susceptibles d’attaquer les algues microscopiques qui assombrissent la glace du Groenland et la font fondre plus rapidement.
Les auteurs de la nouvelle étude, publiée en mai 2024 dans la revue Microbiome, espèrent que la compréhension de ces virus pourra ouvrir la voie à un contrôle naturel de la croissance des algues et, par conséquent, réduire la fonte de la glace. Les chercheurs n’ont pas encore déterminé l’efficacité de ces virus, mais en les étudiant davantage, ils espèrent pouvoir apporter des solutions à l’assombrissement des calottes glaciaires
Les algues qui se trouvent sur la glace du Groenland se développent au printemps et assombrissent certaines parties du paysage qui est habituellement d’un blanc immaculé. Les teintes plus foncées des algues réduisent l’albédo, autrement dit le réfléchissement de la lumière du soleil, et accélèrent la fonte de la glace.
Les chercheurs ont collecté des échantillons de glace noire et de neige rouge à différents endroits de la calotte glaciaire du Groenland en 2019 et 2020. Ils ont ensuite analysé l’ADN trouvé dans ces échantillons pour identifier des séquences de gènes présentant de fortes similitudes avec les virus géants qui appartiennent à la famille des Nucleocytoviricota phylum. Dans les microalgues pigmentées de la glace noire et de la neige rouge, les chercheurs ont trouvé pour la première fois des signatures de virus actifs.
Les algues font partie d’un écosystème complexe qui comprend également des bactéries, des champignons et des protistes, un ensemble d’organismes unicellulaires généralement minuscules qui ne rentrent pas dans les autres groupes. L’équipe danoise mènera des recherches plus approfondies afin de mieux comprendre l’écosystème dans son ensemble et pouvoir déterminer quels hôtes les virus infectent. Les chercheurs pourront alors s’assurer qu’ils attaquent effectivement les algues qui assombrissent la surface de la calotte glaciaire.
Source  : Live Science via Yahoo Actualités.

Ce n’est pas la première fois que les scientifiques attirent l’attention du public sur la présence d’algues qui colorient la glace et la neige et leur effet sur l’albédo. Dans un note rédigée le 5 mars 2020, j’indiquais que la neige avait pris une étonnante teinte rouge sur Eagle Island, une petite île au large de la pointe nord-ouest de l’Antarctique. Cette couleur était due à la présence dans la neige d’une algue microscopique, la Chlamydomonas nivalis qui fait en réalité partie de la famille des algues vertes. Elle est capable de résister à des températures extrêmes mais quand elle rougit, c’est qu’elle se défend. Elle produit des caroténoïdes pour se protéger des UV en les absorbant. Plus il y a du soleil, plus il fait chaud et plus cette algue se développe.

C’est, bien sûr, une conséquence du réchauffement climatique, mais cette couleur pourpre de la neige accélère également sa fonte. En effet, comme c’est le cas au Groenland, l’albédo est affaibli et la neige fond plus vite. Une étude parue dans la revue Nature en 2016 montrait déjà que la prolifération de cette algue au Groenland réduit de 13% le pouvoir réfléchissant de la glace pendant la saison chaude.J’ajoutais dans ma note du 5 mars 2020 que l’Antarctique n’a pas l’exclusivité de la Chlamydomonas nivalis. Elle est présente un peu partout dans le monde. Dans les Alpes, elle est surnommée : « algue des neiges » ou « sang des glaciers ».

Si des chercheurs réussissent à isoler des virus et démontrer leur capacité à consommer ces algues, ce sera forcément une bonne nouvelle pour tout l’univers polaire.

 

Exemple d’algues rouges sur la neige (Source: Ministry of Education and Science of Ukraine).

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I have indicated in several posts on this blog that the melting of polar ice caps and glaciers is likely to release viruses some of which are unknown and may trigger new epidemics on Earth.

This time, the piece of news is less alarming. Indeed, Arctic researchers at Aarhus University in Denmark have detected signs of giant viruses living on the Greenland ice sheet that could help reduce some of the impacts of global warming. These viruses, which can be up to 1,500 times larger than regular viruses, might be attacking the microscopic algae that turn Greenland’s ice to brcomr darker and cause it to melt faster.

The authors of the new study, published May 2024 in the journal Microbiome, hope that understanding these viruses could unlock ways to naturally control algae growth and, therefore, reduce ice melting.

The researchers do not know yet how specific the viruses are and how efficient thry would be, but by exploring them further, they hope to answer some of those questions.

Algae lies dormant on Greenland’s ice and blooms in spring, darkening parts of the usually white landscape. The darker shades reflect less sunlight than white snow and ice, which reduces the albedo and accelerates melting.

Researchers collected samples from dark ice, red snow in different locations on the Greenland ice sheet in 2019 and 2020. They then analyzed the DNA found within those samples to identify sequences of genes with high similarities to giant viruses, which belong to the Nucleocytoviricota phylum. In both the dark ice and red snow, the researchers found signatures of active giant viruses. And that is the first time they have been found on surface ice and snow containing a high abundance of pigmented microalgae.

The algae are part of a complex ecosystem that also includes bacteria, fungi and protists, a collection of typically small, unicellular organisms that don’t fit into the other groups. The Danish team will conduct further research so as to better understand the ecosystem as a whole, so they can determine which hosts the viruses are infecting and be sure that they are attacking the algae.

Source : Live Science via Yahoo News.

This is not the first time that scientists have drawn public attention to the presence of algae that color ice and snow and their effect on the albedo. In a note written on March 5th, 2020, I explained that the snow had taken on a stunning red hue on Eagle Island, a small island off the northwest tip of Antarctica. This color was due to the presence in the snow of a microscopic algae, Chlamydomonas nivalis which is actually part of the green algae family. It is able to withstand extreme temperatures but it blushes when it is defending itself.It produces carotenoids to protect itself from UV rays by absorbing them. The more sun there is, the warmer it is and the more this algae develops.
This is, of course, a consequence of global warming, but this purple color of the snow also accelerates its melting. Indeed, as is the case in Greenland, the albedo is weakened and the snow melts more quickly. A study published in the journal Nature in 2016 already showed that the proliferation of this algae in Greenland reduces the reflective power of ice by 13% during the warm season. I added in my post of March 5th, 2020 that Antarctica does not does not have the exclusivity of Chlamydomonas nivalis. It is present almost everywhere in the world. In the Alps, it is nicknamed: “snow algae” or “glacier blood”.

Les algues accélèrent la fonte du Groenland // Algae are accelerating Greenland melting

Les mauvaises nouvelles en provenance du Groenland s’accumulent. On savait déjà que la calotte glaciaire fondait à une vitesse incroyable. On apprend aujourd’hui que cette même calotte glaciaire s’assombrit à cause des algues qui prolifèrent à sa surface. Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont découvert que ces algues contribuent fortement à agrandir la «zone sombre», autrement dit une bande de glace plus sombre qui a été détectée depuis l’espace sur la côte sud-ouest du Groenland.

Les scientifiques expliquent que la prolifération des algues est une conséquence du réchauffement climatique et appartient à un cercle vicieux qui entraîne la fonte de plus en plus rapide de la glace. En effet, les algues réduisent l’albédo, le pouvoir réfléchissant de la glace. La glace plus foncée renvoie moins la chaleur du soleil, ; au final, elle fond plus rapidement que son homologue parfaitement blanche.

Les biologistes expliquent qu’il existe différentes espèces d’algues sur la neige et la glace. Celles que l’on rencontre sur la glace tirent sur le violet. Celles sur la neige peuvent être vertes, jaunes ou rouges. C’est ce qui s’est passé en Italie en 2020 lorsque la neige a viré au rouge.

Toutefois, ce sont les algues de glace, celles qui poussent lorsque la glace fond, qui sont les plus préoccupantes. Ces algues génèrent un pigment violet foncé lorsqu’elles prolifèrent. Les algues de glace se développent parce que la glace fond plus rapidement et plus longtemps. La glace du Groenland fondait autrefois pendant une période estivale d’environ 50 jours, alors que cette période atteint maintenant jusqu’à 75 jours par an. Une étude de 2019 a montré que la calotte glaciaire du Groenland fond sept fois plus vite qu’elle ne le faisait en 1992. Avec l’augmentation des activités humaines qui entraîne une hausse des températures à l’échelle de la planète, on entre dans un cercle vicieux : la glace fond davantage, il y a plus d’algues et il y a plus de pigment. Comme il y a plus de pigment, la glace s’assombrit et fond encore plus vite. Ces algues sont donc une conséquence du changement climatique, pas une cause.

Outre les algues, d’autres facteurs contribuent à la fonte de la calotte glaciaire du Groenland. Ils comprennent la poussière minérale qui s’échappe lorsque la calotte glaciaire fond. Il y a aussi la suie générée par la production industrielle et par les incendies de forêt qui dérive vers le Groenland où elle se dépose.

La fonte de la glace au Groenland est le principal facteur de l’élévation du niveau de la mer. Les scientifiques ont averti en 2020 que la situation avait atteint un «point de non-retour» car la glace disparaît plus rapidement qu’elle se reconstitue avec les chutes de neige chaque année. Les scientifiques estiment que la fonte du Groenland pourrait entraîner une élévation du niveau de la mer entre 45 centimètres et 1,50 mètres au cours des deux prochains siècles.

Source: Business Insider.

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More bad news is arriving from Greenland whose ice sheet is melting at an incredible pace. We learn today that this ice sheet is darkening due to algae growing on its surface. Over the past decade, scientists have discovered that these algae are a major contributor to the « dark zone, » a strip of darker ice on the south-western coastline of Greenland which can be seen from space.

Scientists explain that the algae increase is a consequence of climate change, and part of a vicious cycle that will lead to the ice melting away faster and faster. Indeed, the algae reduces the albeido, in other words the reflecting power of the ice. Darker ice reflects less heat from the sun, which means that it melts faster than whiter patches.

Biologists explain that there are different species of algae in the snow and the ice. The ones in the ice are purple-ish. The ones in the snow can be green, yellow, or red. This is what happened in Italy in 2020 when the snow turned red.

It is the ice algae, which grow were the ice is melting, which are causing the most concern.

These algae produce the dark purple pigment when they bloom. Ice algae are proliferating because the ice is melting more quickly, and for longer. Ice in Greenland used to melt over a summer period of around 50 days, whereas now it is up to 75 days a year. A 2019 study showed that the Greenland ice sheet is melting seven times faster than it did in 1992. With human activities increasing global temperatures, there is more melting, there are more algae, there is more pigment. If there is more pigment, the ice gets darker and it melts more. These algae are a consequence of the change in climate, not a cause.

Beside the algae, other factors contribute to the melting of the Greenland ice sheet. They include mineral dust that is released as the ice sheet melts and soot from industrial production and wildfires that drift towards Greenland then settles.

Greenland ice melting is the biggest contributor to rising sea levels. Scientists warned in 2020 that it the situation has reached the « point of no return » as the ice is vanishing faster than annual snowfalls can replenish it. Scientists predict that Greenland melting could lead to a global sea level rise of between 45 centimetres and 1,50 metres over the next two centuries.

Source : Business Insider.

Prolifération d’algues brunes au Groenland

(Source : Jim McQuaid / Université de Leeds)

Catastrophe écologique au Kamchatka (suite) // Environmental disaster in Kamchatka (continued)

Comme je l’ai écrit précédemment (voir ma note du 10 octobre), une pollution à grande échelle affecte la côte de la péninsule du Kamtchatka (Russie). De nombreuses questions restent en suspens sur la cause possible de ce désastre écologique. Jusqu’à présent, les plongeurs pensaient qu’il s’agissait de la fuite de produits pétroliers et de phénol à partir de navires en transit dans le golfe d’Avacha, ou d’une manœuvre militaire qui aurait pu polluer une rivière qui se jette dans l’océan.

Afin de trouver une solution et de mettre fin aux théories contradictoires, le gouverneur du Kamtchatka a invité des experts américains, japonais et chinois à participer aux investigations. Les scientifiques russes, quant à eux, sont persuadés que ce sont des algues toxiques, et non une pollution, qui ont anéanti la vie marine au large des côtes de la péninsule.
Quelle que soit la cause, la région du Kamtchatka est confrontée à une situation environnementale catastrophique avec la mort d’un grand nombre d’animaux marins..
Le groupe d’experts examinera les résultats et hypothèses des analyses qui ont déjà été effectuées. Comme indiqué plus haut, des scientifiques russes pensent que c’est un phénomène appelé Marée Rouge, dû à l’activation rapide d’algues toxiques, qui a tué la vie marine. Il va donc falloir mettre sur pied des expéditions pour découvrir ce qui a conduit à l’activation des algues.
L’expression Marée Rouge désigne un phénomène causé par la prolifération d’algues qui libèrent de fortes toxines qui décolorent l’eau et appauvrissent sa teneur en oxygène. Selon les dernières mesures, jusqu’à 95% des animaux marins ont été tués dans le golfe d’Avacha. On se souvient que la communauté locale de surfeurs – les premiers à signaler la situation alarmante – se  plaignaient de maux de gorge, de maux de tête et de problèmes oculaires.
Le problème n’est pas dû à l’activité volcanique et sismique car les volcans actuellement en éruption se trouvent à 300 ou 400 kilomètres de la zone de la catastrophe.
Les services de surveillance environnementale de la Russie ont signalé un excès de phosphates, de fer,de phénols et d’ammonium,dans des proportions atteignant respectivement 10,8 fois, 7,2 fois, 6,9 ​​fois et 6,2 fois la normale. La surveillance satellitaire a révélé qu’au moins un navire avait déversé des matières polluantes dans la mer. Une procédure pénale a été ouverte pour pollution du milieu marin.
Jusqu’à présent, l’hypothèse selon laquelle des déchets militaires en provenance d’un site construit à l’époque soviétique sur le volcan Kozelsky serait la cause de la pollution a été écartée. En revanche, l’effet nocif des substances enfouies dans la baie de Prilivnaya ne peut être exclu.
Les résultats d’une expédition de plongeurs au sud de la péninsule du Kamtchatka qui a débuté le 11 octobre devraient être publiés prochainement.

Voici une vidéo montrant l’ampleur de la pollution :

https://youtu.be/YYTeGxo3Y5A

Source: The Siberian Times.

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As I put it before (see my post of October 10th) a wide-scale pollution has affected the coast of the Kamchatka Peninsula in Russia. Many questions were asked about the possible cause of the pollution. Up to now, it was attributed to the leakage of oil products and phenol from ships passing through the Avacha Gulf, or to a military manoeuvre that might have polluted a river that flows into the ocean.

In order to find a solution and put an end to the conflicting theories, the Governor of Kamchatka has invited US, Japanese and Chinese experts to loin the investigation. Russian scientists insist it was toxic algae not pollution that killed marine life off the peninsula’s coast.

With the pollution, the Kamchatka region faces a challenging environmental situation which involves the mass death of marine animals in Avacha Bay of the Pacific Ocean.

The research group will work remotely and examine the available analyses results and hypotheses. A group of Russian scientists said that according to their research it was the so-called Red Tide – the rapid activation of toxic algae – that killed marine life. One of the next tasks will be to organise expeditions to find out what led to the activation of the algae.

A Red Tide is a generic term for a phenomenon caused by blooming algae releasing strong toxins which discolour the water and deplete oxygen in the water. Up to 95% of marine animals were killed at the Avacha Gulf according to the earlier probes, with the local community of surfers who were the first ones to flag the alarming situation complaining about throat aches, headaches and temporary worsening eyesight.

The version of the harmful effects of volcanic and seismological activity has been ruled out, since the volcanoes that are now erupting are located at a distance of 300-400 kilometres from the water area.

Russia’s environment watchdog has reported excess of phosphates in the coastal waters by 10.8 times, iron by 7.2 times, phenols by 6.9 times and ammonium by 6.2 times. At least one ship has been found to be dumping polluted waste into the water according to satellite monitoring. Russian Investigative Committee opened a criminal case into pollution of the marine environment.

So far the version of the military waste site built in Soviet times by the Kozelsky volcano causing the pollution was ruled out. The harmful effect of the substances that are buried at the Prilivnaya Bay cannot be excluded.

Results of the divers expedition to the south of the Kamchatka peninsula that set off on 11 October should be released soon.

Here is a video showing the extent of the pollution:

https://youtu.be/YYTeGxo3Y5A

Source: The Siberian Times.

Source : Wikipedia