Une étude, dont les résultats intitulés «Cryptic oxygen cycling in anoxic marine zones» ont été publiés dans la revue PNAS, a montré pour la première fois, à partir de campagnes dans le Pacifique oriental (Pérou, Mexique), que de l’oxygène était produit à quelques dizaines de mètres sous la surface sans être néanmoins directement observable, car cette production d’oxygène ne s’accumule pas du fait qu'elle active des processus microbiens qui la consomment aussitôt.

Notons tout d'abord que «dans de larges régions des océans tropicaux appauvries en oxygène (les Zones de minimum d’oxygène ou OMZ), une variation, même faible, de la concentration en oxygène induit d’importants changements de la diversité microbienne et des cycles biogéochimiques».

Ces OMZ «situées entre quelques dizaines et 1000 m de profondeur dans l’océan Indien Nord et le Pacifique Est» représentent «7 % du volume océanique total» et s’étendent en réponse au réchauffement climatique, car globalement moins ventilées du fait de «l'augmentation de la stratification et de la diminution de la solubilité de l'oxygène».

Elles «constituent des habitats où s’abritent les micro-organismes qui vivent sans oxygène et dont le métabolisme contribue aux cycles globaux des nutriments, par exemple à hauteur de 30 à 50% de l’azote que l’océan perd sous forme gazeuse». Rappelons ici que «le paradigme traditionnel considère que la production primaire de surface alimente en substrats les processus microbiens des OMZ».

Pour sa part, cette étude, faite au large du Mexique et du Pérou et «basée en particulier sur la campagne AMOP (Activités de recherche dédiées au minimum d’oxygène dans le Pacifique Est)», a permis de montrer «que des pics de chlorophylle profonds (entre 20 et 120 m) sont photosynthétiquement actifs et rejettent des quantités significatives d'oxygène dans l’OMZ».

Il est apparu, grâce à ce travail «qui a nécessité une approche couplant incubations à bord et mesures de teneurs ultra-faibles d'oxygène», que «l’oxygène produit durant le jour dans la couche supérieure de l’OMZ est associé à une communauté bactérienne spécifique, les Prochlorococcus spp». Comme cet oxygène «est rapidement consommé, en réponse à l’activation de métabolismes microbiens aérobies comme l’oxydation des nitrites», il est maintenu «à des concentrations indétectables par les techniques conventionnelles».

Ces observations prouvent que les OMZ sont «le siège d’un cycle caché de l’oxygène». Comme «le renouvellement de l’oxygène et les taux de fixation de carbone sont comparables à ceux reportés pour les autres processus des OMZ recyclant les particules organiques par réduction des nitrates et des sulfates», cette étude suggère que le cycle interne de l’oxygène joue un rôle important «dans les transformations de la matière et l’énergie au sein des OMZ».