64PE374 - Diary 6 (In English et en Francais)

This MedBlack GEOTRACES cruise led by the Dutch on-board RV Pelagia is a unique opportunity to ‘chemically’ map the Mediterranean and the Black Seas. With its three legs it has a very high sampling resolution and thanks to the amazing Ultra Clean CTD sampling device built in NIOZ, an impressive number of parameters will be measured on macro & micro nutrients and other trace metals. In our field, biogeochemistry, we need to have a number of parameters measured large enough to reach a good understanding of the processes controlling the cycle of these elements in the sea: biological processes (photosynthesis by phytoplankton vs. respiration by zooplankton and bacteria,…), physics (circulation: mixing and deep water formation,…), continental input (dust and aerosols, rivers, anthropogenic sources,…). So when I was proposed to be part of this project I did not hesitate long to accept.

This is also because the Med Sea is often referred to by oceanographers as the ‘mini ocean’ since most of the processes, especially the circulation, observed here are similar to the general pattern of the global ocean thermohaline circulation (controlled by variations of salinity and temperature, i.e. density of water). It is therefore a very interesting area, and I’ll be working for the first time on this regional natural marine ‘laboratory’.

My focus of interest is the silicon cycle, which is a nutrient needed for the growth of diatoms, an important phytoplankton group. I’ll be measuring the isotopic composition of silicon in seawater from surface to bottom in around 30 stations. In surface this will provide information on the biological activity at the seasonal scale (e.g. how much silicon has been consumed by diatoms; from where the silicon was supplied as nutrient to the surface…), while at depth it should help in constraining deep circulation and mixing. So far there is no data published on silicon isotopes in this area.

Thanks to the collaboration on-board with colleagues, I’m also sampling surface particles in which I hope to find enough diatoms to be analysed also for their silicon isotopic composition. We focus especially on the so-called ‘deep chlorophyll maximum’: since nutrients are very low in the Med Sea at the surface, the amount of phytoplankton (photosynthetic algae) is not maximum where light is maximum; instead algae have to adapt to a ‘compromise’ with sufficient light vs. nutrient levels, i.e. they are mostly found in the sub-surface (from 50 to 120m depending on stations so far). The brownish/greenish colour on the filter (see picture) is due to the presence of algae (i.e. chlorophyll) and/or particles of continental origin (clays, dust).

It is always beneficial to be on-board because this is where you can feel and remember specific features of each station, discuss in real time with colleagues, adapt the sampling strategy and collaborate. In this regard, the MedBlack GEOTRACES party (both crew and scientists) is a highly efficient, friendly and helpful. There is no doubt that the scientific outcomes of this campaign will be particularly interesting.

Damien Cardinal
Laboratoire d’Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN).
Université Pierre & Marie Curie, Paris

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cette campagne MedBlack GEOTRACES organisée par les Néerlandais à bord du navire de recherche Pelagia est une opportunité unique de réaliser une ‘cartographie chimique’ des Mers Méditerranée et Noire. Avec ses trois legs, nous avons une très haute résolution d’échantillonnage et grâce à l’impressionnant système de prélèvement d’eau ultra propre construit par le NIOZ (l’Institut de Recherche Néerlandais en Océanographie), un nombre très important de paramètres seront mesurés sur les macro et micro nutriments ainsi que sur d’autres métaux traces. Dans notre discipline, la biogéochimie, nous avons besoin que de nombreux paramètres soient mesurés afin d’arriver à une bonne compréhension des processus contrôlant le cycle de ces éléments dans la mer : biologiques (photosynthèse par le phytoplancton, respiration par le zooplancton et les bactéries,…), physiques (circulation : mélange, formation d’eaux profondes,…), apports continentaux (poussières et aérosols, fleuves, sources anthropiques,…). Ainsi, lorsqu’on m’a proposé de faire partie de ce projet, je n’ai pas hésité longtemps.

C’est aussi parce que la Méditerranée est souvent appelée ‘le mini-océan’ par les océanographes car la plupart des processus, et plus spécialement la circulation que l’on observe ici sont similaires au schéma général de la circulation océanique thermohaline mondiale (contrôlées par les variations de salinité et de température, donc de densité de l’eau de mer). Il s’agit donc d’une zone d’étude particulièrement intéressante et je vais travailler pour la première fois sur ce ‘laboratoire’ marin régional naturel.

Mon centre d’intérêt est le cycle du silicium, qui est un nutriment essentiel pour la croissance des diatomées, un groupe phytoplanctonique important. Je vais mesurer la composition isotopique du silicium dans l’eau, de la surface au fond dans environ 30 stations. En surface, ces mesures donneront des informations sur l’activité biologique à l’échelle saisonnière (par ex. combien de silicium a été consommé par les diatomées ; d’où est venu cet apport de silicium nutritif en surface,…). En profondeur, les données devraient permettre de mieux comprendre la circulation profonde et les mélanges de masses d’eau. Jusqu’à présent, aucune donnée de composition isotopique de silicium n’a été publiée dans cette zone.

Grace à la collaboration avec des collègues à bord, je prélève également des échantillons de particules en surface dans lesquels j’espère avoir suffisamment de diatomées pour pouvoir mesurer aussi leur composition isotopique. On se focalise essentiellement sur ce que l’on appelle le ‘maximum de chlorophylle profond’ : comme les nutriments sont très peu abondants en surface de la Méditerranée, la quantité de phytoplancton (algues photosynthétiques) n’y est pas la plus nombreuse bien que la lumière y soit maximale. En effet, les algues doivent s’adapter et faire un ‘compromis’ afin d’avoir suffisamment à la fois de lumière et de nutriments et cela se situe en sub-surface (entre 50 et 120m en fonction des stations jusqu’à présent). La couleur brun – vert du filtre (cf. photo) est due à la présence des algues (donc de chlorophylle) et/ou de particules d’origine continentale (argiles, poussières).

Il est toujours très bénéfique d’être présent à bord car c’est là qu’on peut ressentir et se souvenir des particularités liées à chaque station, que l’on peut aussi discuter en temps réel avec les collègues afin d’adapter la stratégie d’échantillonnage et de collaborer. Les participants à la campagne MedBlack GEOTRACES (que ce soit les membres de l’équipage ou les scientifiques) forment à bord un groupe très efficace, sympathique et toujours prêt à rendre service. Nul doute que les résultats scientifiques de cette campagne seront particulièrement intéressants.

Damien Cardinal
Laboratoire d’Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN).
Université Pierre & Marie Curie, Paris