Archives pour mai 2023

Risque de déclin annoncé des arbres dans les milieux les plus arides de la planète

4 mai 2023 by osuadmin

Les milieux arides chauds (en opposition aux milieux arides froids comme la toundra) couvrent environ 20 % des surfaces continentales et abritent plus d’un millier d’espèces d’arbres. Ces arbres occupent une position clé dans le fonctionnement des écosystèmes et ils rendent des services essentiels pour les sociétés humaines qui y vivent : approvisionnement de combustible et matériaux de construction, maintien de conditions favorables à l’agriculture, etc. Avec le changement climatique en cours, lié aux activités humaines, le climat de nombreuses régions du monde devrait devenir de plus en plus aride dans le futur. Au sein des régions arides, cela contribuera au phénomène de désertification, c’est-à-dire la réduction de la productivité des écosystèmes, de leur intégrité et des services qu’ils rendent aux sociétés humaines. Les écosystèmes des milieux arides sont ainsi parmi les plus vulnérables au changement climatique mondial. Conserver les peuplements arborés, voire planter des arbres indigènes à la région aride considérée, font partie des moyens mobilisés pour tenter d’enrayer le phénomène de désertification. Mais ces arbres seront-ils capables de résister à une aridité accrue, dans des milieux où la ressource en eau est déjà très limitée ?

Les scientifiques de l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE – CNRS / Aix-Marseille Université / Avignon Université / IRD) ont évalué le risque de déclin face à l’aridification du climat de plus de 1 016 espèces d’arbres des milieux arides chauds à travers le monde. Dans ce but, leur étude confronte les données d’occurrences géoréférencées de ces arbres, issues des grandes bases de données en ligne, avec des données d’aridité de la période actuelle, et celles prédites pour le futur (2080-2100) par plusieurs modèles climatiques.

Arbre phylogénétique des 1 016 espèces d’arbres des environnements arides chauds étudiées et leur risque de déclin face à l’aridification du climat (barres allant du violet pour un risque nul, au rouge pour un risque très fort). Les zones grisées indiquent les lignées évolutives les plus riches en espèces. Crédit : M. Cartereau, A. Leriche, F. Médail & A. Baumel

Les résultats sont préoccupants : entre 44% et 88% (selon le modèle climatique considéré) des espèces étudiées devront faire face à un climat encore plus aride dans le futur, au-delà des conditions qu’elles connaissent actuellement, ce qui devrait provoquer un fort risque de déclin. Ces arbres très menacés se situent dans toutes les régions arides chaudes du monde et ils se positionnent dans toutes les grandes lignées évolutives des végétaux vasculaires. Certains arbres déjà menacés d’extinction sont endémiques de zones très restreintes, et montrent un héritage évolutif original, tel que le Cyprès de Duprez, seul conifère du désert du Sahara. Cependant, toutes les espèces ne seront pas affectées de manière égale : les espèces marginales dans les milieux arides, c’est-à-dire celles qui ne comportent qu’une petite proportion de leurs populations dans ces milieux, risquent d’être plus fortement affectées par l’aridification du climat que les espèces spécialisées à un climat très aride.

Bien que cette étude ne permette pas directement de prédire le risque d’extinction de chaque espèce étudiée, elle alerte sur la menace que représente l’aridification du climat y compris pour les arbres des milieux arides chauds à l’échelle planétaire. Si le fort risque de déclin prédit se traduisait par l’extinction de nombreuses populations ou d’espèces dans leur totalité, tout un ensemble de fonctions écologiques et de services écosystémiques portés par ces arbres serait fortement altéré.

Evolution de la productivité des oiseaux et effets du changement climatique

3 mai 2023 by osuadmin

La science se pratique à plusieurs. Et le nombre concourt à la force des conclusions. Pas moins de 104 chercheuses et chercheurs ont mis en commun leurs suivis de reproduction d’un nombre égal d’espèces d’oiseaux, à travers le monde entier. Des suivis à long terme, 201 au total, d’au moins 15 ans, entre 1970 et 2019. La question principale de cette méta-analyse ? Le déclin généralisé des populations d’oiseaux observé dans le monde résulte-t-il d’un déclin du nombre de jeunes produits par femelle ? En effet, la moitié des espèces d’oiseaux à travers le monde voient leurs populations décliner. Ce déclin s’observe sur tous les continents, dans tous les habitats et n’épargne pas même les espèces parmi les plus communes. Toutefois, les mécanismes démographiques à l’origine de ce déclin restent méconnus.

La majorité des populations d’oiseaux montrent effectivement une baisse du nombre de jeunes produits par femelle (57%), mais cette baisse n’est significative que pour 17% d’entre elles, tandis que 10% des populations montrent une augmentation significative. D’autres questions émergent de ce constat. Existe-t-il des caractéristiques qui font qu’une espèce est plus susceptible de voir sa reproduction baisser ? Le changement climatique joue-t-il un rôle dans ce phénomène ? Parmi les facteurs testés, la masse corporelle, le caractère migrateur et la capacité de l’espèce à effectuer plusieurs reproductions annuellement ont effectivement une influence en interaction avec l’augmentation des températures. Les oiseaux de grande taille voient leur reproduction baisser avec l’augmentation des températures, et ce d’autant plus si elles sont migratrices. Les oiseaux de petite taille, sédentaires, et notamment ceux qui produisent plusieurs nichées chaque année, à l’inverse, voient leur reproduction s’améliorer avec l’augmentation des températures. Ces résultats sont cohérents avec ceux d’études menées sur les caractéristiques des espèces en déclin.

Figure : Evolution temporelle du nombre moyen de poussins par femelle (ou taille de nichée) relevée sur 201 populations de 104 espèces d’oiseaux différentes à travers le monde, évaluée sur la base de séries temporelle d’au moins 15 ans collectées entre 1970 et 2019. Les valeurs négatives (en rouge) indiquent un déclin de la taille de nichée au cours du temps, les valeurs positives (en vert), une augmentation. Une majorité des populations étudiées (57%) montrent un déclin de la taille de nichée au cours du temps.

Globalement, l’ampleur du déclin de la reproduction s’avère modéré même si, bien sûr, la persistance de ce déclin sur le long terme peut conduire à des baisses significatives des effectifs. Les résultats de cette étude semblent indiquer néanmoins que d’autres mécanismes démographiques sont sans doute à l’œuvre dans le déclin des populations d’oiseaux. L’approche méta-analytique développée ici mériterait ainsi d’être conduite sur d’autres mécanismes démographiques tels que la survie adulte ou encore le recrutement (la probabilité qu’un jeune oiseau accède à la reproduction) mais ces données, plus complexes à collecter sans biais, sont encore rares.

Deux exemples contrastés : à gauche, le Busard cendré (un mâle en haut et une nichée de 4 poussins en bas) une espèce de grande taille, migratrice trans-saharienne n’effectuant qu’une nichée par an, et qui voit sa taille de nichée réduire avec l’augmentation des températures ; à droite, la Mésange charbonnière (une nichée de 8 poussins en haut et un mâle en bas), une espèce de petite taille, sédentaire et pouvant effectuer plusieurs reproduction annuellement et dont la reproduction est positivement affectée par l’augmentation des températures. — Deux exemples contrastés : à gauche, le Busard cendré (un mâle en haut. Crédit : L. Duvalet et une nichée de 4 poussins en bas. Crédit : A. Millon) une espèce de grande taille, migratrice trans-saharienne n’effectuant qu’une nichée par an, et qui voit sa taille de nichée réduire avec l’augmentation des températures ; à droite, la Mésange charbonnière (une nichée de 8 poussins en haut. Crédit : Pixabay et un mâle en bas. Crédit : M. Vorel), une espèce de petite taille, sédentaire et pouvant effectuer plusieurs reproduction annuellement et dont la reproduction est positivement affectée par l’augmentation des températures.

BathyBot : réveil d’un robot dans les profondeurs de la Méditerranée

11 mai 2023 by osuadmin

BathyBot est le premier robot profond en Europe installé de façon permanente, à plus de 2400 mètres de profondeur.
Il vient de débuter sa mission en mer Méditerranée et de dévoiler les premières images de son environnement.
Accompagné d’un récif artificiel et d’une batterie d’instruments, BathyBot permettra d’étudier la biodiversité, la bioluminescence et les processus biogéochimiques des fonds marins.

Il n’explorera pas une autre planète, mais un environnement presque aussi méconnu. Depuis le 19 avril, BathyBot observe le plancher océanique de la mer Méditerranée, à plus de 2400 mètres de profondeur. Premier robot scientifique au monde installé en permanence à une telle profondeur, il permettra, avec d’autres instruments, d’étudier ce milieu et ses caractéristiques en temps réel grâce à sa connexion haut-débit, pendant au moins cinq ans.

Imaginé scientifiquement par les équipes de l’Institut méditerranéen d’océanologie (CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/Université de Toulon) et techniquement par la Division technique de l’Institut national des sciences de l’Univers du CNRS, BathyBot embarque des capteurs pour mesurer de nombreux paramètres : température, salinité, vitesse et direction du courant, flux particulaire et concentration en oxygène. Il analysera la bioluminescence environnante à l’aide d’une caméra hyper-sensible.

BathyBot permettra d’étudier la biodiversité des grands fonds sur son site d’opération, l’impact des mouvements d’eau sur ces écosystèmes, le cycle du carbone et son évolution dans les profondeurs face aux perturbations atmosphériques, mais aussi l’acidification, avec l’évolution de la température et de l’oxygénation, des eaux profondes méditerranéennes. Téléopéré depuis la terre ferme, il sera les yeux des scientifiques dans ce monde inconnu.

Ils espèrent ainsi pouvoir observer la colonisation du récif artificiel BathyReef placé aux côtés du robot. Celui-ci a été réalisé en béton, un matériau inerte et minéral, et à partir d’une structure complexe, bio-inspirée, offrant une large surface colonisable. Le laboratoire de recherche de l’agence d’architecture Rougerie+Tangram a conçu BathyReef en optimisant l’usage de ressources, avec notamment une structure ouverte. Sa réalisation en impression 3D béton a ensuite été assurée par le groupe Vicat. Le duo formé par BathyReef et BathyBot sera le premier à proposer le suivi de la colonisation d’un récif artificiel immergé volontairement à de telles profondeurs.

Ils avaient été mis en place en février 2022, au cours d’une mission en mer menée par le navire le Pourquoi pas ? et le sous-marin Nautile de la Flotte océanographique française opérée par l’Ifremer. Un sismomètre et une sonde de radioactivité, ainsi qu’une biocaméra pour observer des événements passagers et tester des scénarios de stimulation lumineuse des espèces profondes ont également été installés. Ces instruments et BathyBot ont tous été connectés à la Boîte de jonction scientifique mise au point par l’Ifremer. Ce réseau intelligent fait office à la fois de « multiprise » pour les alimenter en énergie et de « box internet haut-débit » pour les contrôler et envoyer les données acquises en temps réel vers le continent.

Malheureusement, BathyBot étant resté trop longtemps sans alimentation, le système permettant ses déplacements sur le fond n’est pour l’instant pas opérationnel. Cette déception a vite été dépassée par les images exceptionnelles déjà acquises, après seulement quelques jours, au travers des deux caméras du robot : des poissons très nombreux, et des organismes transparents plus discrets s’y invitent chaque jour. En outre, une future mission permettra peut-être de résoudre cette difficulté technique

Ces nouveaux équipements dédiés aux sciences environnementales enrichissent le Laboratoire sous-marin Provence Méditerranée (LSPM), un observatoire permanent situé à plus de 2400 mètres de profondeur au large de Toulon dans le golfe du Lion. Grâce à sa connexion au câble électro‐optique de 45 km qui le relie à La Seyne-sur-Mer et à la Boîte de jonction scientifique, les équipements du LSPM peuvent être contrôlés, et les données récupérées, en temps réel.

La composante océanographique du LSPM appartient au réseau d’observatoires sous-marins de l’infrastructure de recherche européenne EMSO (pour European Multidisciplinary Subsea Observatory). Répartis dans les mers du pourtour européen, les différents sites du réseau permettent l’étude de l’impact du réchauffement climatique sur les océans entourant l’Europe, mais aussi des écosystèmes marins profonds dans une optique de recherche fondamentale et de gestion durable.

Découvrez les premières images capturées par Bathybot à 2500 m de profondeur.

A droite, Bathybot dans son dock à bord du Pourquoi pas ?. Un câble bleu de 50 m relie le rover au dock, qui est lui-même relié à la Boîte de jonction scientifique, et au reste du réseau, via le câble orange.
A gauche, BathyBot et BathyReef dans le bassin d’essai du Centre Ifremer Méditerranée. — A droite, Bathybot dans son dock à bord du Pourquoi pas ?. Un câble bleu de 50 m relie le rover au dock, qui est lui-même relié à la Boîte de jonction scientifique, et au reste du réseau, via le câble orange.
© Cyril Frésillon / MIO / CNRS Photothèque
A gauche, BathyBot et BathyReef dans le bassin d’essai du Centre Ifremer Méditerranée.
© Dorian Guillemain

Retrouvez le reportage photo de CNRS Images sur la mission de mise à l’eau à bord du Pourquoi pas ?.

Un puits de CO₂ dans le désert marin du Pacifique Sud

31 mai 2023 by osuadmin

Un processus nouvellement identifié de fertilisation naturelle en fer dans l’océan alimente des puits régionaux de CO₂. C’est ce que démontre une étude publiée le 25 mai dans Science et co-écrite par 25 chercheurs et chercheuses issus du projet Tonga piloté par deux chercheuses de l’IRD et du CNRS, regroupant plus de 90 scientifiques de 14 laboratoires français basés en métropole et en Nouvelle- Calédonie, et de 6 universités internationales.
Dans cet article, l’équipe de recherche a étudié les volcans sous-marins peu profonds de l’arc volcanique de Tonga (Pacifique Sud), qui relarguent des fluides hydrothermaux riches en fer, un micronutriment essentiel à la vie. Une partie du fer émis dans ces fluides atteint la couche éclairée de l’océan, celle où se fait la photosynthèse c’est-à-dire la fixation du CO₂ par les microalgues du plancton.
Cela stimule fortement l’activité biologique dans cette zone, notamment celle des diazotrophes¹, créant ainsi une vaste efflorescence d’environ 400 000 km², véritable oasis de vie au milieu du désert marin du Pacifique Sud, et une séquestration accrue de CO₂ vers l’océan profond.

Source de l’article sur le site du CNRS.

1. Micro-organismes capables de se développer sans sources externes d'azote fixe

Une campagne océanographique pour mieux comprendre comment l’océan stocke le carbone

10 mai 2023 by osuadmin

Le 2 juin 2023 marquera le début de la campagne océanographique Apero. Afin de mieux comprendre le stockage de carbone dans les océans, des scientifiques principalement du CNRS, de Sorbonne Université et d’Aix-Marseille Université embarqueront pendant 40 jours à bord de deux navires de la Flotte océanographique française opérée par l’Ifremer pour le compte de la communauté scientifique française. Cette campagne d’envergure internationale, qui implique près de 120 scientifiques, s’appuiera sur une stratégie d’observations ambitieuse entre 200 et 1000 mètres de profondeur, complétée par des approches innovantes en biologie moléculaire et en modélisation. Apero bénéficie du soutien de l’ANR.

Le stockage du carbone dans les océans joue un rôle essentiel dans la régulation du climat, mais ce phénomène est encore mal compris. On sait néanmoins qu’il est rendu possible par la « pompe biologique de carbone » : à la surface de l’océan, le dioxyde de carbone est absorbé par le phytoplancton qui intègre le carbone à la matière vivante. Celle-ci se trouve sous forme de particules qui s’enfoncent vers le fond des océans où elles sont stockées pendant des centaines d’années. Près de 10,2 gigatonnes de carbone sont exportées chaque année de la surface en dessous de 200 mètres de profondeur. Sans ce mécanisme, la teneur de carbone atmosphérique de la planète durant la période pré-industrielle aurait été supérieure d’environ 40 %.

La campagne océanographique Apero1 , co-dirigée par des chercheurs CNRS du Laboratoire des sciences de l’environnement marin (CNRS/ Université de Bretagne occidentale/ IRD/Ifremer), de l’Institut méditerranéen d’océanologie (CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/ Université de Toulon), et du Laboratoire d’océanographie de Villefranche (CNRS/Sorbonne Université), permettra aux scientifiques d’étudier finement les dynamiques, les processus et les acteurs impliqués dans la pompe biologique du carbone. Du 2 juin au 17 juillet 2023, 65 des 120 scientifiques impliqués dans le projet partiront ainsi au large de l’Atlantique Nord-Est2 à bord de deux navires de la Flotte océanographique française, le Thalassa et le Pourquoi pas ?.

Une grande variété d’instruments sera employée pour effectuer des observations et des prélèvements entre 200 à 1000 mètres de profondeur. Les données obtenues alimenteront la construction d’une base de données exhaustive et seront couplées à des techniques de biologie moléculaire innovantes. Elles permettront de caractériser et de quantifier le carbone contenu dans les particules qui chutent, d’identifier les espèces marines et les fonctions biologiques impliquées dans le mécanisme étudié et de modéliser précisément les flux de carbone associés à leurs déplacements, leur consommation et leurs rejets de carbone.

À terme, une meilleure compréhension de la pompe biologique de carbone devrait permettre d’identifier les conséquences du changement climatique sur la capacité de l’océan à absorber le carbone.

Suivez Apero via le site de la mission et son compte Twitter.