Marine primary production in a changing Arctic Ocean

Climate change is altering the Arctic atmosphere, cryosphere, and ocean and is having a significant impact on marine primary production. Satellite observations of phytoplankton primary production over the past 20 years show a steady increase due to increased light availability and nutrient input to Arctic surface waters. Although there is consensus that climate change is having profound impacts on the Arctic marine ecosystem, controversy still exists regarding the future of Arctic primary production: will it continue to increase as the sea ice melts further, or will nutrient availability limit further production? One component of Arctic marine primary production that has received little attention is benthic primary production. Located on the seabed surface, benthic primary producers such as diatoms and macroalgae receive a steady supply of nutrients from underlying sediments. When sufficient sunlight is available, benthic producers can dominate marine primary production in shallow Arctic waters. Given that shallow shelves occupy about half of the Arctic Ocean, benthic production may be a particularly important for the Arctic marine ecosystem, but this remains poorly understood. With an expanding ice-free Arctic in summer, these new and potentially increasing nutritious carbon sources could have a significant impact on marine ecosystems and fisheries resources of Northern communities. By bringing together research groups in Canada and Denmark, a unique set of scientific capabilities and datasets (field/satellite) will provide the first comprehensive picture of Arctic marine primary production, informing contemporary and future scenarios of a changing Arctic Ocean.

La production primaire des écosystèmes marins de l’océan Arctique en mutation 

Les changements climatiques ont une incidence sur l’Arctique, altérant l’atmosphère, la cryosphère et l’océan, ainsi que des répercussions importantes sur la production primaire dans les écosystèmes marins. Les observations satellitaires réalisées au cours des 20 dernières années révèlent une augmentation soutenue de la production primaire de phytoplanctons en raison de leur exposition prolongée à la lumière et de l’apport en nutriments dans les eaux de surface de l’Arctique. Bien qu’il y ait un consensus sur le fait que les changements climatiques ont une incidence profonde sur les écosystèmes marins de l’Arctique, l’avenir de la production primaire dans l’Arctique continue de susciter la controverse : continuera-t-elle d’augmenter au fur et à mesure que la fonte des glaces marines progressera, ou si la disponibilité des éléments nutritifs la limitera davantage? Une question à laquelle on a accordé peu d’attention en ce qui concerne la production primaire des écosystèmes marins de l’océan Arctique est la production primaire benthique. Vivant à la surface des fonds marins, les producteurs primaires benthiques, dont les diatomées et les macroalgues, reçoivent un apport soutenu de nutriments des sédiments sous-jacents. Grâce à une exposition suffisante à la lumière, les producteurs benthiques peuvent dominer la production primaire des écosystèmes marins dans les eaux peu profondes de l’Arctique. Étant donné que les plateaux peu profonds occupent près de la moitié de l’océan Arctique, la production benthique peut être particulièrement importante pour les écosystèmes marins de l’Arctique, mais cette question demeure mal comprise. En raison des probabilités croissantes de l’absence de glace dans l’Arctique en été, ces nouvelles sources de carbone riches en éléments nutritifs pourraient s’accroître et avoir des répercussions importantes sur les écosystèmes marins et les ressources halieutiques des collectivités nordiques. En regroupant des équipes de recherche du Canada et du Danemark, nous pourrons miser sur un ensemble unique de connaissances et de données scientifiques (recueillies sur le terrain et par satellite), qui nous permettra de tracer le premier portrait complet de la production primaire des écosystèmes marins de l’Arctique, afin de mieux comprendre les événements actuels et futurs liés à l’évolution de l’océan Arctique.