Thèse / université de bretagne occidentale

 
19 
 
Samenvatting
 
De werking van de biologische koolstofpomp in de noordelijke Noord Atlantische Oceaan en 
in de zone aangrenzend aan Kerguelen eiland in de Sub-Antarctische Zuidelijke Oceaan werd 
bestudeerd.  
Er  werd  deelgenomen  aan  een  campagne  in  de  Noord  Atlantische  Oceaan  waarbij  een 
transect  tussen  Portugal  en  Newfoundland  bemonsterd  werd  (GEOTRACES  GA01; 
GEOVIDE,  Mei-Juni  2014).  Dit  terreinwerk  bood  een  ideale  gelegenheid  om  de  export  van 
fotosynthetisch  aangemaakt  organisch  koolstof,  stikstof,  silicium  en  een  aantal 
sporeëlementen uit de oppervlakte oceaan naar de diepzee, alsook het heroplossen van deze 
elementen, te bestuderen door gebruik van de thorium-234 en biogeen barium proxies.  
De Noord Atlantische Oceaan wordt gekenmerkt door een recurrente algenbloei die een flux 
van biogene deeltjes naar de diepzee ondersteunt. De export van particulair organisch koolstof 
(POC) was het grootst in het westelijke Europese bekken en in de Labrador Zee, en bleek 
gerelateerd  aan  de  aanwezigheid  van  biogene  deeltjes  zoals  opaal  en  calcium  carbonaat, 
maar  ook  van  lithogene  deeltjes,  componenten  die  een  ballast  effect  uitoefenen  tijdens  de 
bezinking van partikels. Daar dit ballast effect kleiner is voor opaal dan voor calcium carbonaat 
wordt de exportefficiëntie van POC naar de diepzee mede bepaald door de samenstelling van 
het fytoplankton. De export uit de eufotische zone bleef algemeen echter vrij laag (<10% van 
de primaire productie) en bleek zelf geanticorreleerd met lokale primaire productie, wat niet 
enkel duidt op een fase-shift van koolstofproductie en -export, maar eveneens op het feit dat 
de  biopomp  in  de  Noord  Atlantische  Oceaan  niet  zo  efficiënt  werkt  als  eerder  gedacht.  De 
grootste  POC  transfer  efficiënties  naar  dieptes  >  400m  werden  waargenomen  met  calcium 
carbonaat  en  lithogeen  materiaal  als  ballast.  Export  van  sporemetalen  (Fe,  Zn,  Mn)  bleek, 
zoals vastgesteld voor POC, sterk beïnvloed door de aanwezigheid van lithogeen materiaal 
aangevoerd vanaf kontinentale hellingen. Voor open oceaan sites echter, is de activiteit en 
biomassa  van  fytoplankton  een  belangrijke  factor  die  de  export  van  sporemetalen  stuurt. 
Remineralisatie  in  de  mesopelagische  waterkolom  varieerde  aanzienlijk,  te  wijten  aan 

---

 
20 
 
intensiteit van de bloei, samenstelling van de fytoplanktongemeenschap en cel grootte, alsook 
heersende  hydrodynamische  condities.  Mesopelagische  remineralisatie  van  POC  bleek,  in 
tegenstelling tot de verwachting, even groot en in sommige gevallen zelfs groter dan de POC 
export flux. Dit kan verklaard worden door het feit dat bij de bepalingen van primaire productie 
en  remineralisatie,  deze  processen  over  verschillende  tijdsschalen  geïntegreerd  worden. 
Algemeen  echter  duiden  onze  waarnemingen  op  het  grote  belang  van  het 
remineralisatieproces als onderdeel van de biopomp, waarbij blijkt dat tijdens de lente 2014 
haast geen organisch koolstof uitgevoerd werd naar de diepzee.  
Eveneens werd de werking van de biopomp in de nabijheid van Kerguelen eiland bestudeerd, 
een gebied dat op natuurlijke wijze gefertiliseerd wordt met ijzer (Zuidelijke Oceaan; KEOPS2 
expeditie;  zuidelijke  hemisfeer  lente  2011).  Deze  natuurlijke  fertilisatie  ondersteunt  een 
recurrente  algenbloei  die  zich  tot  1000  km  stroomafwaarts  van  het  eiland  uitstrekt.  Fe-
fertilisatie  leidt  tot  verhoogde  export  van  POC,  particulair  stikstof,  opaal,  en  particulair  Fe, 
waarbij de samenstelling van de fytoplanktongemeenschap een belangrijke sturende factor is.  
Dit werk is één van de eerste waarbij zowel export als remineralisatie bestudeerd werden in 
de Noord Atlantische Oceaan. Hierdoor vormt het een referentie voor toekomstige studies van 
de  biologische  pomp  in  dit  gebied.  Een  bijkomende  originaliteit  van  het  werk  betreft  de 
vergelijkende  studie  van  de  biopomp  werking  in  een  Sub-Arctisch  en  een  Sub-Antarctisch 
system 
Sleutelwoorden: 
biologische 
koolstofpomp, 
export, 
remineralisatie, 
koolstof, 
sporeëlementen, biogeen silicium, calcium carbonaat 
 

---

 
21 
 
 
 

---

 
22 
 
 
 
 
 

---

 
 
23 
 
Chapter 1 
 
 
 
 
 
 
General Introduction 

---

Chapter 1 
24 
 
1.1. The Carbon cycle 
1.1.1.  Global carbon cycle 
The global carbon cycle is a biogeochemical cycle involving carbon exchanges between land, 
atmosphere, and ocean (Figure 1.1). These reservoirs are characterized as sources or sinks 
for atmospheric CO
2 
and any shifts in the cycle can result in temperature changes on Earth 
(e.g. Cox et al., 2000).  
 
Figure 1.1: The global carbon cycle. Arrows represent the fluxes in gigatons of carbon per year and the 
boxes  represent  the  reservoirs  in  gigatons  of  carbon.  Black  values  are  natural  fluxes  and  red  are 
anthropogenic  contributions  (Diagram  from  http://www.ipcc.ch/,  modified  from  (Sabine  et  al.,  2004; 
Sarmiento, 2002). 
 
 
Since the beginning of the industrial revolution in the 19
th
 century, CO
2
 concentrations in the 
atmosphere have dramatically increased from 277 ppm (Joos and Spahni, 2008) to 404 ppm 
in  November  2016,  recently  recorded  at  Mauna  Loa  station  (Hawaii,  USA; 
https://www.co2.earth/).  This  increase  is  mainly  caused  by  fossil  fuel  combustion,  cement 
manufacturing and changes in land use (Crowley, 2010). About 29% of this anthropogenic CO
2
 
emission is absorbed by terrestrial biosphere and 26% by ocean (Le Quéré et al., 2015, 2009). 
The ocean’s heat capacity is about 1,000 times larger than that of the atmosphere, and the 
oceans net heat uptake since 1960 is around 20 times greater than that of the atmosphere 

---