Une étude, dont les résultats intitulés «Carbonate counter pump stimulated by natural iron fertilization in the Polar Frontal Zone» ont été publiés dans la revue Nature Geoscience,  révèle que la réponse de l'écosystème marin à un enrichissement naturel en fer est plus complexe et moins efficace à long terme, du point de vue du stockage du dioxyde de carbone, que ce qu'on croyait jusqu'à présent.

L'océan Austral, comme tous les océans, «joue un rôle important en tant que puits de carbone», notamment du fait que, pour croître, le phytoplancton présent consomme «le dioxyde de carbone (CO2) dissous dans l’eau de mer» de sorte que lorsqu’il meurt, il peut «sédimenter au fond de l'océan et ainsi stocker une partie du dioxyde de carbone qu'il a absorbé», un processus appellé 'la pompe biologique de carbone'.

Cependant, «bien que de nombreuses zones de l'océan Austral soient riches en nutriments favorisant la croissance du phytoplancton, elles manquent souvent de fer, ce qui limite cette croissance».

D'ailleurs, «au cours des cinq dernières années, des études ont montré qu’un enrichissement naturel en fer de l'océan Austral pouvait provoquer une augmentation de l’exportation du dioxyde de carbone vers l'océan profond», ce qui a généré «l’idée que l'ajout de fer dans l'océan Austral pourrait stimuler la croissance du phytoplancton et donc l’efficacité de la pompe biologique de carbone».

Ce n'est pourtant pas si simple, car «le stockage net du dioxyde de carbone à l'intérieur de l'océan ne dépend pas que de la sédimentation du phytoplancton»: en effet, il est également «une source de nourriture pour certains types de brouteurs planctoniques à coquilles (foraminifères et ptéropodes) qui fabriquent leurs coquilles de carbonate de calcium selon un processus qui, à l’échelle du millier d’années, produit du CO2».

Afin d'avoir plus de précisions sur ce processus complexe, l'étude ici présentée a quantifié pour la première fois, à partir «de nouvelles observations, la production et la sédimentation de coquilles de carbonate de calcium résultant de la prolifération naturelle de phytoplancton qui se produit à proximité des îles Crozet dans l'océan Austral».

Il est ainsi apparu «que la fertilisation naturelle causée par le fer lessivé des îles Crozet, qui sont des îles basaltiques, augmentait d’un facteur compris entre 7 et 10 la production et la sédimentation de coquilles de carbonate de calcium, alors que dans le même temps la sédimentation du phytoplancton dans l’océan profond n’augmentait que d’un facteur 3».

Il en résulte que «cette forte croissance des coquilles de carbonate de calcium de l'écosystème, qui est une source de dioxyde de carbone à l’interface océan – atmosphère à de grandes échelles de temps (100-1000 ans), réduirait ainsi d’environ 30 % l’efficacité à long terme de l’enrichissement en fer par rapport à ce que l’on pensait jusqu’à présent».

Comme «une stratégie envisagée pour atténuer le réchauffement climatique» préconise d'ajouter délibérément du fer dans les océans, ces observations prouvent qu'il convient de ne pas ignorer la croissance des coquilles de carbonate de calcium si on ne veut pas surestimer «la réponse à long terme des océans à un tel ajout, en terme de stockage du dioxyde de carbone».

De plus, il a été constaté que «la réduction de la capacité de stockage du dioxyde de carbone était due non seulement à une plus grande abondance de ces brouteurs planctoniques, mais aussi à des changements dans la composition de leurs différentes espèces»: en effet, «dans les échantillons prélevés dans les zones naturellement enrichies en fer», ont été trouvées «davantage d'espèces produisant de grandes coquilles en carbonate de calcium et donc plus de CO2 par individu».

Ainsi, un enrichissement en fer pourrait «affecter la biodiversité et la structure des écosystèmes, du moins dans cette zone spécifique de l'océan Austral car l'écologie de ces organismes produisant des coquilles peut être très différente selon les espèces et la région océanique où ils se trouvent».