Première application lacustre du paléo-proxy d'isotope azoté lié aux diatomées révélant le couplage de la dénitrification et de la fixation de N2 dans un lac hyper-eutrophe

Résumé Les changements passés dans les entrées/sorties et le cycle interne de l'azote (N) bioavailable dans les environnements marins et lacustres peuvent être reconstruit en analysant la composition isotopique de l'azote (δ 15 N) de la matière organique dans le registre sédimentaire. Pour vérifier et éliminer d'éventuels biais des signatures de δ 15 N sédimentaire globale (δ 15 N bulk) dus à une altération diagenétique et à des apports externes d'azote, nous avons appliqué, pour la première fois, le paléo-proxy d'isotope azoté lié aux diatomées (δ 15 N db) aux sédiments lacustres. En comparant δ 15 N bulk et δ 15 N db dans un enregistrement sédimentaire du lac eutrophe de Lugano (Suisse), nous démontrons que les conditions redox changeantes influencent le degré d'altération isotopique de l'azote du sédiment global, soulignant la nécessité d'une prudence lors de l'interprétation de δ 15 N bulk dans les études paléolimnologiques. De plus, en combinant les mesures de δ 15 N db avec la fluorescence aux rayons X et des analyses de biomarqueurs moléculaires à la pointe de la technologie, nous reconstruisons le cycle des nutriments et les conditions paléo-environnementales dans le lac au cours des ~125 dernières années. Coïncidant avec la période de sévère eutrophisation du lac de Lugano dans les années 1960, nos données de proxy indiquent que la production d'exportation, δ 15 N db, et la concentration de glycolipides hétérocystiques (un biomarqueur pour les cyanobactéries fixatrices de N2) ont augmenté simultanément. Ensemble, ces données suggèrent que l'augmentation de δ 15 N db est probablement le résultat d'une dénitrification accrue dans la colonne d'eau en réponse à une productivité phytoplanctonique élevée. Nous émettons l'hypothèse qu'une plus grande production d'exportation durant l'eutrophisation a conduit à des conditions anoxiques dans l'hypolimnion en raison d'une reminéralisation accrue de la matière organique, augmentant la dénitrification dans la colonne d'eau. L'augmentation de la perte d'azote et la remobilisation du phosphore (P) des sédiments dans des conditions anoxiques ont abaissé le rapport N : P dans le lac, favorisant la fixation de N2 par les cyanobactéries dans les eaux de surface.