Boucle microbienne

Définition

La boucle microbienne est l'action des communautés bactériennes planctoniques du milieu marin sur la matière organique. La boucle est un cycle qui permet à des communautés microbiennes de transformer la matière organique particulaire en matière dissoute, produisant de la matière organique dissoute et de la matière inorganique.

La boucle microbienne forme de la la matière organique dissoute :

La boucle microbienne transforme la matière organique de l'océan qui dérive du phytoplancton.

Explications

La boucle microbienne décrit un cycle de matière dans la chaîne alimentaire dans le plancton marin, produisant des composés de carbone organique dissous par des bactéries et le long de la chaîne alimentaire classique pour le phytoplancton, le zooplancton et le necton.

L'expression boucle microbienne a été développé par Farooq Azam (1983) pour décrire l'importance des bactéries dans les cycles des matériaux (matière en suspension par exemple) des écosystèmes marins. Ainsi, les protistes bactériens appartiennent à la même classe de taille que le phytoplancton et représentent donc probablement une part importante du régime alimentaire des crustacés planctoniques.

Rôle de la boucle microbienne

Les composés organiques du carbone dissous proviennent généralement de la décomposition microbienne de particules organiques et de détritus, ou sont spécifiquement spécifiés comme déchets de cellules végétales et animales. Des molécules organiques particulièrement petites peuvent également s'échapper accidentellement des cellules.

Les bactéries hétérotrophes décomposent les particules organiques et décomposent les macromolécules telles que les polysaccharides, les graisses et les protéines en monomères simples afin de les respirer pour la production d'énergie ou pour en produire sa propre substance cellulaire. Cela rend le carbone lié organiquement et l'énergie qui y est stockée utilisables pour le reste de l'écosystème.

Fonctionnement de la boucle microbienne

Avant la découverte de la boucle microbienne, le réseau trophique marin était considéré comme un lien entre les chaînes alimentaires linéaires, dans lesquelles le carbone et l'énergie étaient fixés par les producteurs primaires (phytoplancton), cette production primaire étant utilisée par les herbivores, qui à leur tour sont utilisés par les prédateurs.

Tous ces organismes sont finalement décomposés par des bactéries hétérotrophes, qui libèrent les éléments qu'ils contiennent sous forme de composés inorganiques. Les bactéries hétérotrophes présentes dans l'eau n'étaient pas considérées comme des consommateurs importants de matière organique.

Les méthodes traditionnelles de comptage des bactéries (par exemple en les cultivant sur des plaques de gélose) n'ont donné qu'un très faible nombre de cellules, de sorte que l'influence des bactéries a été considérée comme très faible dans les premiers travaux sur l'écologie marine. Cela a changé lorsque de nouvelles méthodes telles que la microscopie à fluorescence ont conduit à des estimations nettement plus élevées de la densité bactérienne.

Ces observations ont conduit à une réévaluation de l'importance des bactéries pour l'écosystème marin.

Communautés microbiennes

Les communautés bactériennes sont variées, mais toutes participent à la décomposition de matière solide en matière dissoute, produisant au passage des composés inorganiques qui enrichissent l'eau de mer.

L'efficacité de la boucle microbienne est déterminée par la densité de population de bactéries marines. La densité bactérienne, à son tour, est contrôlée en mangeant par des protozoaires et diverses classes de flagellés bactériens. En outre, les infections des bactéries par des virus provoquent également la destruction des cellules bactériennes, qui à leur tour libèrent des composés organiques dans l'eau. L'effet combiné des protozoaires et des virus compense la majeure partie de la croissance de la population bactérienne, supprimant ainsi les proliférations bactériennes.

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Effets du changement climatique sur les boucles microbiennes

Au cours du 19^ème siècle, de nombreux changements climatiques ont été introduits en raison de facteurs environnementaux, tous provoqués par l'activité anthropique, qui affecte les cycles biogéochimiques qui ont lieu dans l'environnement. Certains de ces facteurs sont la température, la concentration de CO2 et l'humidité du sol.

Dans le cas de la température, par exemple, elle a augmenté au cours du siècle dernier pour atteindre une valeur supérieure à 0,5 °C. De telle sorte que, en plus de la température ambiante, la température du sol a également augmenté, ce qui a accéléré les voies des cycles du carbone dans les communautés microbiennes, car elles entrent dans le processus de la décomposition ou de la minéralisation des éléments nutritifs.

D'autre part, l'humidité du sol a également été affectée par tous ces processus, et sachant qu'elle régule le flux de CO₂, produit par la respiration des organismes du sol, la concentration de ce compost dans le sol sera également être affecté. Dans le cas des colonies microbiennes, il est possible qu'une saturation de CO₂ existe; elle sera seulement produite dans des conditions anaérobies, ce qui diminuera le niveau d'activité microbienne, comme la réduction de la vitesse de décomposition.

De plus, cette condition réduira la production de nouveau CO₂. Par conséquent, il est possible d'arriver à la conclusion que ce ne sont pas tous les organismes qui vont réagir de la même manière à ces changements qui sont produits sur Terre (et mer).

Les effets qui peuvent produire ces changements dans les communautés microbiennes sont multiples. Les microorganismes mettent en évidence les effets produits sur le cycle du carbone et le cycle de l'azote, d'où proviennent certains des gaz les plus importants dans la composition de l'atmosphère, comme le CO₂, le CH₄ ou le N₂O.

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Il faut se rappeler que les communautés microbiennes sont très complexes et spécifiques en raison de leur structure et les fonctions qu'ils fournissent, pour lesquelles le changement climatique peut insérer plusieurs façons.

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