- Localisation et caractéristiques
- Glace antarctique
- Glace arctique
- Physique de la glace de mer
- Flottement des masses de glace de mer
- Canaux et pores internes
- Salinité
- Température
- Organismes qui habitent la glace de mer
- Formes de vie dans les espaces de la banquise
- Bactéries, archéobactéries, cyanobactéries et microalgues dans la glace de mer
- Références
La banquise ou la glace de mer est l'ensemble des calottes glaciaires flottantes qui sont formées par le gel de l'eau de mer dans les régions océaniques polaires de la Terre. Les océans polaires terrestres sont recouverts de glace de mer de façon saisonnière (uniquement en hiver), ou en permanence tout au long de l'année. Ce sont les environnements les plus froids de la planète.
Les cycles de température et d'irradiation solaire dans les océans polaires présentent une forte variabilité. La température peut varier entre -40 et -60 ° C et les cycles d'irradiation solaire oscillent entre 24 heures de lumière du jour en été et l'obscurité totale en hiver.
Figure 1. Trace sur la banquise. Source: LBM1948, de Wikimedia Commons
La glace de mer ou la banquise couvre 7% de la surface de la planète et environ 12% du total des océans terrestres. La plupart d'entre eux sont situés dans les calottes polaires: le casque polaire arctique de l'océan Arctique au nord, et le casque polaire antarctique, au sud.
La glace de mer subit un cycle annuel de réduction et de reconstruction de sa superficie, un processus naturel dont dépendent sa vie et la structure de son écosystème.
L'épaisseur des calottes polaires de la Terre est également très variable; il varie entre un mètre (en temps de fusion) et 5 mètres (en temps de stabilité). Dans certains endroits, les calottes glaciaires peuvent former jusqu'à 20 mètres d'épaisseur.
En raison de l'action combinée des vents, des fluctuations des courants marins et des variations des températures de l'air et de la mer, la glace de mer est un système hautement dynamique.
Localisation et caractéristiques
Glace antarctique
La banquise antarctique est située au pôle sud, autour du continent antarctique.
Chaque année, au cours du mois de décembre, sa glace fond ou fond, en raison de l'augmentation de la température estivale dans l'hémisphère sud de la Terre. Son extension est de 2,6 millions de km 2.
En hiver, avec la baisse des températures, il se reforme et atteint une superficie égale à celle du continent, de 18,8 millions de km 2.
Glace arctique
Dans la banquise arctique, seules les parties les plus proches des zones continentales fondent chaque année. En hiver nordique, elle atteint une superficie de 15 millions de km 2 et en été de seulement 6,5 millions de km 2.
Figure 2. Bateau traversant la banquise. Source: LBM1948, de Wikimedia Commons
Physique de la glace de mer
Flottement des masses de glace de mer
La glace est moins dense que l'eau et flotte à la surface de l'océan.
Lorsque l'eau passe d'un état liquide à un état solide, la structure cristalline qui se forme présente des espaces libres vides et le rapport masse / volume (densité) est inférieur à celui de l'eau à l'état liquide.
Canaux et pores internes
Lorsque l'eau pure se solidifie en glace, elle forme un solide fragile dont les seules inclusions sont des bulles de gaz. En revanche, lorsque les eaux marines gèlent, la glace qui en résulte est une matrice semi-solide, avec des canaux et des pores remplis de solution saline d'eau de mer.
Salinité
Les substances dissoutes, y compris les sels et les gaz, n'entrent pas dans la structure cristalline, mais se déposent dans les pores ou circulent à travers les canaux.
La morphologie de ces pores et canaux, le volume total de glace qu'ils occupent et la salinité de la solution marine contenue dépendent de la température et de l'âge de la formation de la glace.
Il y a un drainage de la solution marine dû à la force de gravité, ce qui se traduit par une réduction progressive de la salinité totale de la glace de mer.
Cette perte de salinité augmente en été, lorsque la couche superficielle de la masse de glace flottante fond et percole; Cela détruit la structure des pores et des canaux et la solution marine qu'ils contiennent s'écoule.
Température
La température sur la surface supérieure d'une masse de glace de mer flottante (qui est d'environ -10 ° C), est déterminée par la température de l'air (qui peut atteindre -40 ° C) et par le pouvoir isolant de la couverture neigeuse.
En revanche, la température de la face inférieure d'une masse de glace flottante est égale au point de congélation de l'eau de mer sur laquelle elle repose (-1,8 ° C).
Il en résulte des gradients de température, de salinité - et donc de solutés et de gaz dissous - et de volume de pores et de canaux, dans la masse de glace de mer.
De cette façon, pendant la période automne-hiver, la glace de mer est plus froide et a une salinité plus élevée.
Organismes qui habitent la glace de mer
Les glaces sont des régions à haute productivité, comme en témoigne le grand nombre de mammifères et d'oiseaux qui chassent et se nourrissent dans ces régions. On sait que bon nombre de ces espèces migrent sur d'énormes distances pour se nourrir dans ces zones de glace de mer.
Les ours polaires et les morses abondent sur la banquise arctique, et les manchots et les albatros sur la banquise antarctique. Il y a présence de phoques et de baleines dans les deux zones de glace de mer.
Dans la glace de mer, il y a un développement saisonnier considérable du phytoplancton, des microalgues qui réalisent la photosynthèse et les principaux producteurs de la chaîne trophique.
Cette production est ce qui nourrit le zooplancton, les poissons et les organismes des grands fonds, sur lesquels, à leur tour, les mammifères et les oiseaux susmentionnés se nourrissent.
La diversité des organismes dans la glace de mer est inférieure à celle des zones tropicales et tempérées, mais dans les glaces, il y a aussi un nombre énorme d'espèces.
Figure 3. Un ours polaire sautant au large de l'île du Spitzberg, Svalbard, Norvège. Source:
Formes de vie dans les espaces de la banquise
Le paramètre clé pour l'existence de la vie à l'intérieur de la glace de mer est l'existence d'un espace suffisant dans la matrice de glace, un espace qui permet également le mouvement, l'absorption de nutriments et l'échange de gaz et d'autres substances.
Les pores et les canaux de la matrice de la glace de mer fonctionnent comme des habitats pour divers organismes. Par exemple, des bactéries, diverses espèces de diatomées d'algues, des protozoaires, des tourbières, des flagellés et des copépodes peuvent vivre dans les canaux et les pores.
Il a été démontré que seuls les rotifères et les tourbières sont capables de traverser les chenaux et de migrer à travers les horizons de glace de mer.
Le reste des organismes, tels que les bactéries, les flagellés, les diatomées et les petits protozoaires, vivent dans des pores inférieurs à 200 μm, les utilisant comme refuge où ils bénéficient de la faible pression de prédation.
Bactéries, archéobactéries, cyanobactéries et microalgues dans la glace de mer
Les espèces prédominantes sur la banquise sont les microorganismes psychrophiles, c'est-à-dire les extrémophiles qui tolèrent des températures très basses.
Les bactéries hétérotrophes constituent le groupe prédominant au sein des organismes procaryotes qui habitent la glace de mer, qui sont psychrophiles et halotolérants, c'est-à-dire qu'elles vivent dans des conditions de forte salinité, en tant qu'espèces libres et également associées aux surfaces.
Des archées ont également été signalées sur les calottes glaciaires, dans l'Arctique et dans l'Antarctique.
Plusieurs espèces de cyanobactéries habitent la glace de mer arctique mais n'ont pas été trouvées dans l'Antarctique.
Les algues diatomées constituent le groupe d'eucaryotes le plus étudié dans la glace de mer, mais il existe également des dinoflagellés, des ciliés, des foraminifères et des chlorophytes, entre autres.
Le changement climatique affecte particulièrement les glaces polaires et bon nombre de leurs espèces sont menacées d'extinction à cause de cette cause.
Références
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- Brierley, AS et Thomas, DN (2002). Écologie de la banquise de l'océan Austral. Progrès de la biologie marine. 43: 171-276.
- Cavicchioli, R. (2006). Archées adaptées au froid. Nature Reviews Microbiology. 4: 331-343.
- Collins, RE, Carpenter, SD et Deming, JW (2008). Hétérogénéité spatiale et dynamique temporelle des particules, bactéries et pEPS dans la glace de mer d'hiver de l'Arctique. Journal des systèmes marins. 74: 902-917.
- Travail du sol, RL; Shepherd, A.; Wingham, DJ (2015). Augmentation du volume de la glace de mer arctique après une fonte anormalement basse en 2013. Nature Geoscience. 8 (8): 643-646. doi: 10.1038 / NGEO2489.