Phytoplancton : le poumon invisible des océans

Chaque deuxième respiration que vous prenez est rendue possible par des organismes microscopiques que vous ne verrez jamais à l'œil nu. Le phytoplancton — du grec phyton (plante) et planktos (errant) — produit environ 50% de l'oxygène planétaire. Il capture du CO₂, nourrit l'ensemble de la vie marine et régule le climat de la Terre depuis 2,7 milliards d'années.

Pourtant, le phytoplancton est en déclin. Et ce déclin silencieux est l'une des menaces les plus graves qui pèsent sur les équilibres de notre planète.

Le phytoplancton désigne l'ensemble des micro-organismes photosynthétiques qui vivent en suspension dans les eaux marines et dulçaquicoles (d'eau douce). Contrairement au zooplancton (animal), le phytoplancton est autotrophe : il fabrique sa propre matière organique à partir de la lumière solaire, du CO₂ et de nutriments minéraux.

Ce n'est pas un groupe taxonomique unique mais une catégorie fonctionnelle regroupant des organismes très divers :

• Les diatomées : algues unicellulaires avec une coque de silice (frustule), les plus abondantes dans les eaux froides riches en nutriments
• Les dinoflagellés : unicellulaires flagellés, parfois bioluminescents, responsables de certaines "marées rouges" toxiques
• Les cyanobactéries : procaryotes (sans noyau) capables de fixer l'azote atmosphérique, abondantes dans les océans tropicaux pauvres en nutriments
• Les coccolithophores : unicellulaires recouverts de plaques calcaires, importants dans la pompe à carbone

Ces organismes mesurent généralement entre 0,2 et 200 micromètres. Invisibles à l'œil nu, ils forment des populations si denses qu'elles colorent parfois l'océan en bleu-vert et sont visibles depuis l'espace.

Le phytoplancton effectue la photosynthèse oxygénique, le même processus que les plantes terrestres :

CO₂ + H₂O + énergie lumineuse → matière organique (glucides) + O₂

La lumière est captée par la chlorophylle et d'autres pigments photosynthétiques. Le CO₂ est absorbé depuis l'eau de mer (qui est en équilibre avec l'atmosphère). Les nutriments essentiels — azote, phosphore, silicium (pour les diatomées), fer — doivent être disponibles dans l'eau.

C'est cette dernière contrainte qui détermine la distribution du phytoplancton dans les océans. Les eaux tropicales, chaudes et stratifiées, sont souvent des "déserts bleus" pauvres en nutriments. Les eaux froides des hautes latitudes (Atlantique Nord, Austral, côtes Pacifique) sont riches en nutriments remontant des profondeurs — et donc très productives.

La zone photique : la limite de la vie photosynthétique

Le phytoplancton ne peut vivre qu'en présence de lumière. La "zone photique" — où la lumière pénètre suffisamment — s'étend généralement jusqu'à 100-200 mètres de profondeur dans les eaux claires. C'est dans cette fine couche que se déroule l'essentiel de la production primaire marine.

Notre article sur la biodiversité marine : richesse et menaces des océans contextualise le phytoplancton dans l'ensemble de l'écosystème océanique.

Le phytoplancton est au cœur de ce que les océanographes appellent la pompe biologique — un des mécanismes les plus importants de régulation du climat terrestre.

La pompe biologique : un ascenseur à carbone

Le processus fonctionne en plusieurs étapes :

1. Le phytoplancton absorbe le CO₂ dissous dans l'eau de mer par photosynthèse
2. Le carbone est intégré dans sa biomasse (matière organique)
3. Une partie est consommée par le zooplancton, puis par les poissons — le carbone monte dans la chaîne alimentaire
4. Une partie coule vers les fonds marins sous forme de "neige marine" (débris organiques, excréments, organismes morts)
5. Ce carbone est séquestré dans les sédiments pour des milliers à des millions d'années

Cette pompe transporte chaque année entre 5 et 12 milliards de tonnes de carbone vers les profondeurs — un flux comparable aux émissions mondiales de combustibles fossiles. Sans ce mécanisme, la concentration de CO₂ atmosphérique serait significativement plus élevée qu'aujourd'hui.

Le cycle du carbone marin

Le phytoplancton joue aussi un rôle dans le cycle du carbone via la production de composés soufrés (comme le diméthylsulfure, DMS) qui contribuent à la formation de nuages au-dessus des océans, influençant l'albédo et le climat.

Notre article sur le cycle du carbone : comprendre le mécanisme explique les interactions entre le carbone marin et atmosphérique.

Le phytoplancton est le producteur primaire de presque tous les écosystèmes marins. Il constitue la base de la chaîne alimentaire océanique — sans lui, les mers seraient pratiquement vides.

La chaîne classique :

Phytoplancton → Zooplancton → Petits poissons (sardines, harengs) → Grands prédateurs (thons, dauphins, baleines) → Humains

Cette dépendance est quasi universelle dans les océans. Les baleines bleues, les plus grands animaux jamais apparus sur Terre, se nourrissent principalement de krill — qui se nourrit de phytoplancton.

Un facteur de productivité halieutique

La productivité des pêcheries mondiales est directement corrélée à celle du phytoplancton. Les zones de pêche les plus riches (Pérou, Atlantique Nord-Est, Mer de Béring) correspondent aux zones de forte productivité phytoplanctonique, souvent liées à des upwellings — remontées d'eaux froides profondes riches en nutriments.

Malgré leur taille microscopique, les organismes phytoplanctoniques produisent environ 50% de l'oxygène terrestre. Ce chiffre surprend souvent — on associe spontanément la production d'oxygène aux forêts tropicales.

La réalité est que la superficie des océans est bien supérieure à celle des forêts, et la productivité volumétrique des eaux marines reste très significative. Les forêts tropicales absorbent d'ailleurs en bonne partie l'oxygène qu'elles produisent dans leur respiration propre. Le bilan net de production d'oxygène du phytoplancton est considérable.

Pour mettre ce chiffre en perspective : 1% seulement de la biomasse végétale mondiale est constituée de phytoplancton, mais il est responsable de 50% de la photosynthèse planétaire. Son efficacité par unité de masse est sans équivalent dans le monde végétal.

Les menaces sont multiples et se renforcent mutuellement. L'ensemble est préoccupant.

Le réchauffement climatique et la stratification

Le réchauffement de la surface des océans renforce la stratification thermique — les eaux chaudes de surface deviennent de moins en moins perméables aux eaux froides profondes riches en nutriments. Ce phénomène réduit l'upwelling et prive le phytoplancton des nutriments dont il a besoin.

Entre 2001 et 2023, la productivité marine globale a décliné sous l'effet de ce phénomène. Certaines régions subtropicales ont vu leur biomasse phytoplanctonique diminuer de 10 à 20%. Certains modèles climatiques projettent une réduction de 20% de la productivité phytoplanctonique mondiale d'ici 2100 dans un scénario d'émissions élevées.

L'acidification des océans

Les océans absorbent environ 30% du CO₂ émis par les activités humaines. Cette absorption est un service régulateur capital — mais elle a un coût. Le CO₂ dissous forme de l'acide carbonique, qui abaisse le pH de l'eau de mer (acidification).

Cette acidification affecte de nombreux organismes phytoplanctoniques, notamment les coccolithophores et les diatomées dont les coques calcaires ou siliceuses sont dissoutes plus facilement. Elle perturbe également la pompe biologique : les organismes qui calcifient moins bien coulent moins efficacement, réduisant le transfert de carbone vers les profondeurs.

Les microplastiques

Une menace documentée plus récemment : les microplastiques perturbent la photosynthèse du phytoplancton en bloquant partiellement la lumière disponible et en altérant la membrane cellulaire. Des études publiées en 2025-2026 montrent que les microplastiques peuvent réduire l'efficacité photosynthétique de certaines espèces de phytoplancton de 10 à 30%.

Ce phénomène interfère directement avec la pompe biologique et la capacité des océans à absorber le CO₂.

La pollution aux nutriments (eutrophisation)

Paradoxalement, un excès de nutriments peut aussi être néfaste. Les rejets agricoles et urbains enrichissent en nitrates et phosphates certaines zones côtières, provoquant des blooms phytoplanctoniques excessifs ("proliférations algales"). Ces blooms consomment tout l'oxygène disponible en se décomposant, créant des zones mortes où aucune vie complexe ne peut subsister.

Ces proliférations peuvent aussi favoriser des espèces toxiques (dinoflagellés), dangereux pour la faune marine et pour l'alimentation humaine.

La surveillance mondiale du phytoplancton s'est transformée grâce aux satellites. Les capteurs ocean color mesurent la couleur des océans, qui varie selon la concentration en chlorophylle — et donc la biomasse phytoplanctonique.

Des programmes comme MODIS (NASA) ou Sentinel-3 (ESA) fournissent des données quasi-quotidiennes sur la productivité phytoplanctonique mondiale. Ces données sont indispensables pour suivre les tendances à long terme et calibrer les modèles climatiques.

Le phytoplancton est aussi surveillé in situ par des réseaux comme le Continuous Plankton Recorder (CPR), qui opère depuis les années 1930 dans l'Atlantique Nord — l'une des séries temporelles écologiques les plus longues au monde.

La protection du phytoplancton ne se résume pas à des mesures locales. Ses menaces principales — réchauffement, acidification, stratification — sont des conséquences directes des émissions mondiales de CO₂ et de méthane.

Réduire le phytoplancton, c'est réduire la capacité des océans à absorber le CO₂ — créant une boucle de rétroaction supplémentaire qui accélère le changement climatique. C'est aussi réduire la production d'oxygène, la productivité des pêcheries mondiales et la base de l'alimentation de l'ensemble de la vie marine.

Le phytoplancton est l'un des arguments les plus puissants pour l'action climatique d'urgence : il ne s'agit pas d'une espèce parmi d'autres, mais d'un pilier fondamental du système Terre.

Le phytoplancton est invisible, mais indispensable. Il produit la moitié de l'oxygène de la planète, régule le climat depuis des milliards d'années et nourrit l'essentiel de la vie marine. Son déclin actuel, discret mais documenté, est l'un des signaux les plus sérieux de la perturbation des équilibres planétaires par les activités humaines.

Prendre soin du phytoplancton, c'est prendre soin de la capacité de la Terre à maintenir des conditions habitables. Un programme minimal qui mérite d'être au cœur des priorités climatiques.

• Le phytoplancton, une sentinelle du changement climatique — The Conversation, analyse scientifique
• Phytoplancton en déclin : un signal alarmant pour la santé des océans — Techniques de l'Ingénieur
• Océans : la pompe à carbone et le rôle du plancton — Futura Sciences