BGU (Israël) : la géochimie des coquillages permet de surveiller la pollution des océans

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Au Département des Sciences de la Terre et de l’Environnement à l’Université Ben Gurion du Néguev, le Pr Sigal Abramovich a une mission. Elle souhaite convaincre les régulateurs israéliens et mondiaux d’inclure une surveillance régulière de la géochimie d’un certain type de coquille d’organismes marins comme indicateur de pollution dans l’océan.

Dans une série d’études menées ces trois dernières années, Sigal Abramovich et son équipe (Dr Danna Titelboim, Nir Ben Eliahu et Chen Kenigsberg, Sneha Manda et Doron Pinko) et son collègue le Pr Barak Herut de l’Institut israélien de recherche océanographique et limnologique et le Dr Ahuva Almogi-Labin du Service géologique d’Israël ont découvert que les foraminifères trouvés sur le fond de l’océan stockent des preuves de la pollution autour d’eux dans leur formation de coquille.

Les infrastructures côtières rendent l’écosystème marin vulnérable à l’introduction accidentelle de métaux industriels qui, même à relativement court terme, pourraient mettre à mal les écosystèmes locaux ou affecter la qualité de l’eau. Les méthodes de surveillance traditionnelles sont insensibles à ces événements, et des méthodes de surveillance meilleures et plus complètes sont donc nécessaires. Les foraminifères sont des organismes unicellulaires qui produisent des coquilles de calcite directement à partir de l’eau de mer. Ils font partie des fossiles les plus anciens et les plus abondants et leurs coquilles de calcite s’accumulent en quantités massives dans les sédiments océaniques et deviennent ainsi l’un des composants les plus importants des roches sédimentaires (carbonates). Leurs coquilles enregistrent les propriétés chimiques et physiques de leur eau de mer, constituant la base de la plupart des recherches sur le climat.

Ainsi les foraminifères sont considérés comme l’une des archives les plus importantes des océans anciens et modernes. Les foraminifères construisent leurs coquilles par addition séquentielle de chambres et chaque coquille représente ainsi une séquence de surveillance naturelle enregistrant les métaux lourds dans l’eau de mer ambiante pendant des mois. Cette documentation chronologique des métaux lourds dans l’eau de mer permet la reconnaissance et la quantification des événements de pollution à court terme, et, comme les foraminifères sont abondants, petits et leurs coquilles sont préservées après la mort, le suivi peut être effectué rétroactivement et à haute résolution spatiale.

«Nous avons pu mesurer les quantités de pollution par les métaux lourds injectées par les rejets de saumure des usines de dessalement sur la côte méditerranéenne d’Israël. Nos recherches démontrent le potentiel de l’utilisation des anomalies de métaux lourds dans les coquilles foraminifères comme outil pour détecter l’empreinte industrielle des installations côtières, y compris des zones considérées comme des réserves naturelles préservées », explique le Pr Abramovich.

Elle participe à un réseau international d’océanographes pour encourager les pays du monde entier à adopter une surveillance régulière des foraminifères basée sur les méthodes développées dans son laboratoire. Ses recherches ont été soutenues par le ministère israélien des Sciences à travers le programme BMBF-MOST, par une subvention du GIF (Fondation germano-israélienne pour la recherche scientifique et le développement) et la Fondation israélienne pour la science.

Références :

1) PLOS ONE Effet des rejets de saumure à long terme des usines de dessalement sur les foraminifères benthiques (14 janv. 2020) 2) Biogéosciences Tolérance thermique de l’holobionte foraminifère en cas de réchauffement futur – problèmes de colocation ou collaboration réussie? (27 avril 2020) 3) International Journal of Environmental Research and Public Health Shell Growth of Large Benthic Foraminifera under Heavy Metals Pollution : Implications for Geochemical Monitoring of Coastal Environments (25 mai 2020) 4) Recherche sur l’environnement marin Préférences foraminiférales benthiques épiphytes pour les habitats des macroalgues: implications pour le réchauffement côtier (9 août 2020) 5) Sensibilité différentielle des biogéosciences d’un foraminifère porteur de symboles à la chimie des carbonates d’eau de mer dans une expérience découplée DIC-pH (21 août 2021) 6) Indicateurs écologiques Surveillance des métaux lourds dans l’eau de mer en utilisant la sclérochronologie foraminifère à chambre unique (19 sept. 2020) L’Université Ben-Gourion du Néguev (BGU) est l’université de recherche à la croissance la plus rapide en Israël. Avec 20000 étudiants, 4000 membres du personnel et du corps professoral, et trois campus à Beer-Sheva, Sde Boker et Eilat, BGU est un acteur du changement, réalisant la vision de David Ben-Gurion, le premier Premier ministre légendaire d’Israël, qui envisageait l’avenir de Israël sortant du Néguev.

[:en]

Ben-Gurion University of the Negev Department of Earth and Environmental Sciences Prof. Sigal Abramovich has a mission. She wants to convince Israeli and global regulators to include regular monitoring of the geochemistry of a certain type of shell of marine organisms as an indicator of pollution in the ocean.

In a series of studies over the past three years, Abramovich and her team (Dr. Danna Titelboim, Nir Ben Eliahu, and Chen Kenigsberg, Sneha Manda, and Doron Pinko) and colleague Prof. Barak Herut from the Israel Oceanographic and Limnological Research Institute and Dr. Ahuva Almogi-Labin from the Geological Survey of Israel have found that foraminifera found on the ocean floor store evidence of the pollution around them within their shell formation.

Coastal infrastructure makes the marine ecosystem susceptible to incidental industrial metal introduction that, even if relatively short-term, could stress local ecosystems or affect the water quality. Traditional monitoring methods are insensitive to these events, and thus better and more comprehensive monitoring methods are required.

Foraminifera are unicellular organisms that produce calcite shells directly from seawater. They are among the most ancient and abundant fossils and their calcite shells accumulate in mass quantities in oceanic sediments and thus become one of the most important components of sedimentary (carbonate) rocks. Their shells record the chemical and physical properties of their seawater, providing the basis for most climate research. This is the reason why foraminifera are considered one of the most important archives of ancient and modern oceans.

Foraminifera build their shells by sequential addition of chambers and each shell thus represents a natural monitoring sequence recording heavy metals in the ambient seawater over months. This chronological documentation of heavy metals in the seawater allows the recognition and quantification of short-term pollution events, and, since foraminifera are abundant, small and their shells are preserved after death, the monitoring can be carried out retroactively and at high spatial resolution.

« We have been able to quantify the amounts of heavy metals pollution injected by the brine discharge from desalination plants across the Mediterranean coast of Israel, » explains Prof. Abramovich. « Our research demonstrates the potential of using heavy metals anomalies in foraminiferal shells as a tool for detecting the industrial footprint of coastal facilities including areas that were considered clean nature reserves. »

She is working with an international network of oceanographers to encourage countries around the world to adopt regular foraminifera monitoring based on the methods developed in her lab.

Her research has been supported by the Israeli Ministry of Science through the BMBF-MOST program, by a GIF (German-Israeli Foundation for Scientific Research and Development) grant and the Israel Science Foundation.

Relevant Articles:

1) PLOS ONE The effect of long-term brine discharge from desalination plants on benthic foraminifera Published: January 14, 2020

2) Biogeosciences Foraminiferal holobiont thermal tolerance under future warming – roommate problems or successful collaboration? Published: April 27, 2020

3) International Journal of Environmental Research and Public Health Shell Growth of Large Benthic Foraminifera under Heavy Metals Pollution: Implications for Geochemical Monitoring of Coastal Environments Published: May 25, 2020

4) Marine Environmental Research Epiphytic benthic foraminiferal preferences for macroalgal habitats: Implications for coastal warming Published: August 9, 2020

5) Biogeosciences Differential Sensitivity of a Symbiont‐Bearing Foraminifer to Seawater Carbonate Chemistry in a Decoupled DIC‐pH Experiment Published: August 21, 2021

6) Ecological Indicators Monitoring of heavy metals in seawater using single chamber foraminiferal sclerochronology Published: September 19, 2020

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