Cycle des nutriments à Cambridge Bay, Nunavut : Première évaluation du silicium dissous et de ses isotopes

Auteurs

1. K.R. Hendry, École des sciences de la Terre, Université de Bristol, Bristol, Royaume-Uni, K.Hendry@bristol.ac.uk
2. H.C. Ng, École des sciences de la Terre, Université de Bristol, Bristol, Royaume-Uni
3. M.J. Leng, Établissement de géosciences isotopiques NERC, Commission géologique britannique, Keyworth, Nottingham, Royaume-Uni
4. E.M.S. Woodward, Laboratoire Plymouth Marine, Prospect Place, The Hoe, Plymouth, Royaume-Uni

Référence suggérée

Hendry, K.R., Ng, H.C., Leng, M.J. et Woodward, E.M.S. 2020. Cycle des nutriments à Cambridge Bay, Nunavut : Première évaluation du silicium dissous et de ses isotopes. Savoir polaire : Rapport Aqhaliat, volume 3, Savoir polaire Canada, p. 62–64. DOI : 10.35298/pkc.2020.15.fra

Introduction

Les régions côtières des hautes latitudes servent de conduits pour le transport d'importants nutriments vers la mer et sont des régions clés pour la production biologique marine qui soutient d'importantes pêcheries. Les processus physiques, chimiques et biologiques interagissent pour influencer cet apport de nutriments, non seulement pour les algues qui poussent près des côtes, mais aussi pour le flux de ces nutriments en pleine mer. Ces régions de hautes latitudes subissent des changements rapides dus au réchauffement climatique. Il est essentiel de comprendre ces processus côtiers pour appréhender les impacts futurs sur les écosystèmes marins et les ressources importantes, notamment les pêcheries et les oiseaux sauvages.

Le silicium dissous (SiD) est l'un de ces nutriments, essentiel pour certains groupes d'algues, comme les diatomées. Les différentes formes de silicium, comme ses isotopes stables, peuvent donner un aperçu des processus clés impliqués dans son absorption et sa libération. Ce rapport présente les premiers résultats d'une étude pilote sur le SiD à Cambridge Bay, au Nunavut.

Méthodes

Des échantillons d'eau ont été prélevés à Cambridge Bay (Figure 1) au cours de la saison de fonte printanière de 2019. Un petit bateau a été utilisé pour effectuer des transects de la rivière jusqu'au bord de la glace de mer, avec l'aide du personnel des opérations sur le terrain de la Station canadienne de recherche dans l’Extrême-Arctique (SCREA). L'eau a été testée pour sa salinité (à l'aide d'un salinomètre à main), filtrée et congelée, si nécessaire, pour être analysée en laboratoire au Royaume-Uni.

Constatations

Le bilan massique de l'eau douce dans Cambridge Bay a été calculé, en supposant que l'eau est un mélange de trois sources : l'océan, la fonte de la glace de mer et le débit du fleuve. La proportion d'eau douce provenant de la rivière a diminué en s'éloignant de l'embouchure mais a dominé les eaux de surface. Elle était encore importante (c.-à-d. environ 20 %) à une profondeur d'eau de 20 mètres (m), plus loin dans Cambridge Bay.

Il y a un apport significatif de SiD de la rivière à Cambridge Bay, provenant de l'environnement du pergélisol. Les concentrations de SiD ont montré une relation positive et significative avec l'apport de la rivière. D'autres nutriments, tels que le phosphate, ont montré une relation négative et significative (c.-à-d. qu'ils étaient plus élevés dans l'eau de mer). Les concentrations de nitrate étaient très faibles partout dans la baie et ne montraient aucune tendance claire, sans apport marin ou fluvial évident. Le nitrate est probablement le nutriment qui limite la croissance des algues, qui soutient la chaîne alimentaire marine, ce qui signifie que la production d'algues ne sera probablement pas stimulée par l'augmentation des apports fluviaux dans le futur.

Le SiD était très isotopiquement lourd dans l'eau de la rivière, ce qui indique qu'il est libéré par le pergélisol. Une altération chimique supplémentaire liée au dégel du pergélisol, y compris la formation de minéraux isotopiquement légers et de composants biogènes, qui pourrait entraîner une signature isotopique plus lourde pour cette région. Cette signature isotopique lourde a été trouvée même dans des échantillons dominés par des apports marins à une profondeur de 20 m à Cambridge Bay. La relation entre les isotopes de SiD et les concentrations était opposée à celle attendue de la croissance des diatomées, ce qui est cohérent avec des concentrations limitantes de nitrate et une faible productivité. Cela signifie que les isotopes de SiD de l'eau de mer ont largement enregistré le mélange entre les eaux fluviales et marines. Par conséquent, le traçage des isotopes du silicium dans les sédiments peut être utile pour suivre les apports fluviaux de la terre à travers le temps.

Nous souhaitons utiliser notre étude pilote pour coconcevoir un projet de recherche à plus grande échelle en collaboration avec la SCREA, des chercheurs canadiens et la communauté de Cambridge Bay, afin d'étudier le cycle des nutriments et des polluants dans les eaux côtières et les sédiments.

Remerciements

Un grand merci à Angulalik Pedersen, Ann Balasubramaniam, et à tout le personnel et les chercheurs du SCREA et de Savoir polaire Canada.