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Carte adulte #23 : Problèmes de calcification

Si le pH baisse, la formation de calcaire devient plus difficile,
notamment pour les coquilles.

Explications

La constitution du calcaire (calcification) se fait par l'une des deux réactions suivantes :

Ca²⁺ + HCO₃^- ⇔ CaCO₃ + H⁺ (1)

ou bien

Ca²⁺ + CO₃^-2 ⇔ CaCO₃ (2)

Ces réactions ont lieu au sein du fluide calcifiant des coccolithophores, qui contient du Ca²⁺, du HCO₃^-, et du CO₃^-2.

Si certaines études expliquent que la constitution de calcaire pour les mollusques fait appel à l'équation (2), de récentes recherches tendent plutôt à montrer qu'elle a lieu en pratique grâce à l'équation (1), car les coccolithophores et les coraux possèdent la capacité "d'internaliser" du Ca²⁺ et du HCO₃^- au sein de leur fluide calcifiant et donc de préserver l'équilibre de cette équation lors de la production de calcaire, ce qui n'est pas le cas pour le CO₃^-2.

Nous venons donc de voir que le phénomène de calcification, au sein du fluide calcifiant des coccolithophores, produit des ions H⁺ (équation (1)) : cela vient diminuer le pH au sein du fluide. Ces ions peuvent réagir avec les ions carbonates (CO₃^-2) contenus dans le fluide calcifiant selon la réaction suivante :

CO₃^-2 + H⁺ ⇔ HCO₃^- (3)

Cela va diminuer la concentration en CO₃^2-, et donc favoriser la dissolution du calcaire (car cela chamboule l'équilibre de l'équation (2)).

On se rend alors compte que pour que le calcaire puisse se constituer de manière stable, il est nécessaire de se débarrasser des ions H⁺ produits (c'est à dire de rééquilibrer le pH, un petit peu comme notre organisme régule le pH de notre plasma à 7,40). Cela tombe bien, car de la même manière que les coccolithophores peuvent intégrer des ions bicarbonates (HCO₃^-), ils sont en mesure d'évacuer ces ions H⁺ du fluide calcifiant vers l'océan.

Mais quand est-ce qu'intervient le CO₂ et l'acidification ? Et bien, dans l'eau, le dioxyde de carbone, l'acide carbonique, l'ion bicarbonate et l'ion carbonate sont en équilibre:

CO₂ + H₂O ⇔ H₂CO₃ ⇔ H⁺ + HCO₃^– ⇔ 2 H⁺ + CO₃^2– (4)

On se rend alors bien compte qu'ajouter du CO₂ dans l'océan augmente son acidité, car cela augmente la concentration en ions H⁺ (donc, diminue le pH).

Or, si la concentration en ions H⁺ augmente dans l'océan, il est plus difficile d'y évacuer les ions H⁺ produits dans le fluide calcifiant (le gradient diminue) : ce phénomène demandera plus d'énergie et sera plus dur à mettre en œuvre, ce qui explique pourquoi la calcification des mollusques est mise à mal par l'acidification des océans.

En résumé : les organismes, en cherchant à constituer du calcaire, font diminuer leur pH, et cherchent donc à le réguler en évacuant l'excédent d'ions H⁺ produits vers l'océan. Cependant, l'acidification de l'océan réduit le pH de ce dernier, ce qui complique ce phénomène et compromet cette régulation, ce qui menace ces organismes.

Correction

Causes

• Acidification de l'océan

Conséquences

• Ptéropodes et coccolithophores

Autres lien possibles

Autres conséquences

• Biodiversité marine : Les problèmes de calcification ne concernent pas seulement les ptéropodes et les coccolithophores. Ils peuvent aussi impacter le corail par exemple. Donc ce lien est tout à fait acceptable.

Pour aller plus loin

Fresques amies

Ce sujet est abordé dans la fresque océane.