La composition des communautés de cétacés détermine leur contribution au cycle des nutriments dans l'océan mondial

Le cycle des nutriments tels que l'azote (N) ou le fer (Fe) est un élément clé du fonctionnement des écosystèmes, depuis leur absorption initiale par les producteurs primaires jusqu'à leur transfert dans le réseau trophique. La surface des océans tend à être naturellement appauvrie en nutriments nécessaires à la croissance du phytoplancton, ce qui entraîne des conditions de productivité sous-optimales dans la plupart des océans du monde. Or, la productivité du phytoplancton est le premier processus biologique impliqué dans la pompe à carbone océanique : le dioxyde de carbone dissous dans les eaux de surface est en partie transféré à la matière organique par la photosynthèse.

Les cétacés, en produisant leurs déchets en surface, contribuent à des enrichissements ponctuels et transitoires en nutriments pouvant stimuler localement la productivité marine. Ils revêtiraient un rôle clé dans le recyclage des nutriments en rendant disponibles pour le plancton des nutriments stockés dans d’autres compartiments biologiques (leurs proies). Cependant, la contribution des cétacés au cycle des nutriments et leur importance dans le fonctionnement des écosystèmes sont encore mal compris à l'échelle mondiale.

Cette étude fournit une estimation quantitative des nutriments libérés par les cétacés à l’échelle des communautés dans quatorze zones contrastées autour du globe, pour deux nutriments majeurs (azote et phosphore) et six nutriments traces (fer, cuivre, manganèse, sélénium, zinc et cobalt), et pour un total de trente-huit espèces différentes de cétacés. Notre approche est basée sur un modèle bioénergétique de consommation-excrétion utilisant les concentrations en nutriments des proies, les régimes alimentaires, les paramètres métaboliques et les estimations d'abondance des cétacés provenant d'études multi-espèces à grande échelle. Nous estimons à la fois les quantités de nutriments libérés dans les rejets des cétacés et la composition relative de ces déchets. Nous montrons (i) comment la contribution de la communauté de cétacés au cycle des nutriments varie géographiquement des régions subarctiques aux régions tropicales, et (ii) comment la composition des espèces des communautés de cétacés peut façonner ces processus.

Les résultats de l’étude révèlent que les communautés de cétacés rejettent beaucoup plus de nutriments à travers leurs déchets dans les latitudes tempérées que dans les latitudes tropicales, reflétant ainsi les schémas de productivité des écosystèmes. Cela met en évidence un "cycle vertueux des nutriments" : plus la base des réseaux alimentaires est productive, plus les nutriments sont recyclés par des processus médiés par les animaux. En outre, cette étude donne un aperçu du rôle spécifique des petits cétacés, des cétacés grands plongeurs et des baleines à fanons dans le cycle des nutriments marins, et montre que le rôle des petits cétacés et des plongeurs profonds ne doit pas être négligé. Dans la plupart des zones méso- et eutrophes, leur contribution relative est supérieure à celle des baleines à fanons pour la plupart des nutriments étudiés. Dans les eaux tropicales et subtropicales, la productivité est trop faible pour soutenir les populations de baleines à fanons, laissant les petits cétacés et les plongeurs profonds pour seules espèces de cétacés impliquées dans le cycle biologique des nutriments dans une grande partie des océans du monde.

Différents processus, ayant notamment lieu à fine échelle, restent à étudier pour quantifier et suivre l’impact de ces apports de nutriments sur la dynamique locale de la production primaire. Néanmoins, le maintien et la restauration des populations de grands vertébrés marins apparait comme une solution fondée sur la nature plus crédible qu’une fertilisation artificielle à grande échelle pour favoriser le captage du carbone par l’Océan.