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Une synthèse des différentes écorégions de la mer Méditerranée

25 octobre 2017 by osuadmin

Avec le soutien du programme MERMEX/MISTRALS du CNRS-INSU, une équipe internationale(1) vient de réaliser une synthèse des différentes régionalisations proposées jusqu’ici pour la mer Méditerranée. Cette synthèse constitue un référentiel spatial pertinent pour la mise en place de futures actions de gestion et de protection des écosystèmes marins en Méditerranée. Elle permettra également de guider les futures études écologiques et biogéochimiques en mer Méditerranée, en aidant notamment à la planification de campagnes en mer.

Les écosystèmes marins et les services écosystémiques associés sont soumis à de fortes pressions climatiques et anthropiques. Ceci est particulièrement vrai pour la mer Méditerranée, en raison de sa configuration semi-fermée et de la concentration croissance d’activités humaines. Cependant, l’absence d’un référentiel géographique consensuel complique la description, la gestion et la conservation des écosystèmes marins en Méditerranée. Un tel référentiel devrait se baser sur la définition objective d’entités spatiales (ou « écorégions ») caractérisées par des conditions physiques, chimiques et biologiques relativement homogènes. Or plusieurs régionalisations ont été proposées ces dernières années pour la mer Méditerranée, chacune se basant sur des critères différents, parfois complémentaires, comme les conditions physico-chimiques, les contraintes de transport imposées par la circulation océanique, la concentration de la chlorophylle de surface estimée par satellite, ou encore la distribution modélisée d’un grand nombre d’espèces pélagiques. La synthèse de ces différentes régionalisations était nécessaire puisqu’elle constitue un prérequis pour proposer des mesures de gestion et de conservation adaptées.

Avec le soutien du programme MERMEX/MISTRALS, des chercheurs ¹ ont fait la synthèse des différentes régionalisations proposées jusqu’ici pour la surface de la mer Méditerranée. En quantifiant la congruence entre ces différentes régionalisations, ils ont identifié des zones consensus et des zones variables. Ils ont ainsi identifié neuf « zones frontières consensus », 11 « régions consensus », et 4 « régions hétérogènes et dynamiques ». Les frontières et régions consensus identifiées sont en accord avec les principales structures hydrodynamiques connues en Méditerranée et contraignant les variables hydrologiques et écologiques. En revanche, les régions hétérogènes sont plutôt définies par une forte activité hydrodynamique à mésoéchelle.

**Régionalisation consensus de la mer Méditerranée.**
Régionalisation consensus de la mer Méditerranée. La carte représente la congruence entre les différentes régionalisations proposées jusqu’ici en mer Méditerranée et fait apparaître 11 régions consensus, définies comme des zones de faible congruence entourées de fortes frontières (en blanc), et 9 frontières consensus, définies comme des zones relativement étendues de forte congruence (pointillés).
*Crédit : https://mermexregio.obs-vlfr.fr/*

Cette synthèse, constitue une première étape indispensable pour la mise en place de futures actions de gestion et de protection des écosystèmes marins méditerranéens, et en particulier pour l’application de la directive-cadre stratégie pour le milieu marin (DCSMM). Elle propose également un référentiel spatial qui permettra de guider les futures études écologiques et biogéochimiques en mer Méditerranée, comme la planification de campagnes en mer.

1. Les institutions impliquées sont les suivantes : Laboratoire d’océanographie de Villefranche (LOV/OOV, UPMC / CNRS), Station de biologie marine de Dinard (CRESCO, MNHN), Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université de Toulon / IRD / AMU), Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE/IPSL, CNRS / CEA / Université Versailles St-Quentin), Centre pour la biodiversité marine, l’exploitation et la conservation (MARBEC, Université de Montpellier / CNRS / IRD / Ifremer) et Centre technique d’appui à la pêche réunionnaise (CAP RUN) pour la France ; Southampton University (UK), University of British Columbia (Canada) et Universidad de las Islas Baleares (Spain) pour l’étranger.

Inauguration de l’ASTROIDES

18 octobre 2017 by osuadmin

Dans le cadre de ses missions de recherche, d’enseignement et d’observation, l’OSU Institut Pythéas (AMU/CNRS/IRD) réalise des opérations quotidiennes en mer le long du littoral marseillais et alentours, entre le Cap Couronne et le Bec de l’Aigle. Afin de pouvoir mener à bien ces sorties en mer, l’utilisation d’un bateau dédié spécifiquement aux études côtières s’avère indispensable. Le CNRS vient donc d’acquérir l’ASTROIDES pour les équipes de l’OSU Institut Pythéas. Ce navire sera inauguré à l’Institut national de plongée professionnelle, Port de la Pointe rouge, à Marseille lundi 23 octobre 2017 à 16h.

L’intensification de la pression anthropique sur l’environnement et le changement climatique ont conduit les communautés scientifique et politique à prendre conscience de la nécessité d’étudier leurs impacts sur l’évolution des écosystèmes. Les zones côtières sont tout particulièrement exposées aux effets des modifications environnementales induites par le changement global qui combine les modifications climatiques à une échelle planétaire et les impacts locaux des activités humaines.

La gestion durable de ces écosystèmes ne peut être envisagée que sur la base d’une bonne compréhension de l’état, du fonctionnement et de la sensibilité aux pressions climatiques et anthropiques de ces zones côtières. Les équipes de l’OSU Institut Pythéas au sein de l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO) et de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale (IMBE) sont fortement impliquées dans l’observation et l’étude du littoral marseillais.

Pour mener à bien ces travaux, l’OSU Institut Pythéas dispose maintenant d’une flottille de 2 navires de l’Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS : l’ANTEDON, navire de 16 m parfaitement adapté aux besoins des équipes de recherche et d’enseignement en océanographie, et l’ASTROIDES, le tout nouveau navire océanographique côtier arrivé à Marseille début octobre.

Ce navire de 9 m équipé de deux moteurs hors-bord de150 CV sera principalement utilisé comme support de plongée en bouteille et pour effectuer la mise à l’eau et la récupération d’équipements scientifiques légers pour des prélèvements d’eau (bouteille hydrologique type Niskin) et d’organismes (type filet à plancton). Il sera également le support à des formations et des sorties d’enseignement.

**Photos astroïdes**
Son inauguration se déroulera lundi 23 octobre 2017 à 16h à l’Institut national de plongée professionnelle, Port de la Pointe rouge, à Marseille en présence de Bruno Hamelin, directeur de l’OSU Institut Pytheas, Pascale Delecluse, directrice de l’Institut national des sciences de l’Univers du CNRS, Stéphanie Thiebault, directrice de l’Institut écologie et environnement du CNRS, Younis Hermès, Délégué régional Provence et Corse du CNRS, Pierre Chiappetta, vice-président Recherche d’Aix-Marseille Université et Renaud Fichez, directeur adjoint de l’Institut Méditerranéen d’Océanologie représentant l’IRD.

Fête de la science : Retrouvez le programme des équipes de l’OSU Institut Pythéas

7 octobre 2017 by osuadmin

Du 7 au 15 octobre, la Fête de la Science se déploie dans la France entière et notre région n’est pas en reste.

Dans quatre Villages des Sciences – celui d’Aix-en-Provence, de l’Arbois, de Marseille et de Saint-Michel l’Observatoire – ainsi que dans d’autres villes et villages de Provence, les chercheurs des laboratoires de l’OSU Pythéas donnent plus de 60 rendez-vous aux curieux de science, petits et grands, lors d’ateliers, de conférences, d’expositions, de débats, de visites de sites…

Nos thématiques de prédilection – les sciences de l’Univers, de la Terre et de l’Environnement – s’expriment cette année d’une façon différente. En effet, la réalité augmentée s’invite afin de faire découvrir au public nos univers de recherche sous un angle nouveau, pour rendre la rencontre avec la science encore plus intéressante et intrigante. Autre nouveauté : des pièces issues des collections de l’Observatoire de Marseille.

Le cycle caché de l’oxygène au sein des Zones de minimum d’oxygène (OMZ)

17 septembre 2017 by osuadmin

Dans de larges régions des océans tropicaux appauvries en oxygène (les Zones de minimum d’oxygène ou OMZ), une variation, même faible, de la concentration en oxygène induit d’importants changements de la diversité microbienne et des cycles biogéochimiques. Dans le cade du projet AMOP (Activités de recherche dédiées au minimum d’oxygène dans le Pacifique), une équipe internationale comprenant des chercheurs français du Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, UPS / CNRS / CNES / IRD) et de l’Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université de Toulon / IRD / AMU) a montré pour la première fois, à partir de campagnes dans le Pacifique oriental (Pérou, Mexique), que de l’oxygène était produit à quelques dizaines de mètres sous la surface sans être néanmoins directement observable. En effet, cette production d’oxygène ne s’accumule pas, car elle active des processus microbiens qui la consomment aussitôt.

Situées entre quelques dizaines et 1000 m de profondeur dans l’océan Indien Nord et le Pacifique Est, les OMZ représentent 7 % du volume océanique total. Elles s’étendent en réponse au réchauffement climatique, car globalement moins ventilées du fait de l’augmentation de la stratification et de la diminution de la solubilité de l’oxygène. Or, les OMZ constituent des habitats où s’abritent les micro-organismes qui vivent sans oxygène et dont le métabolisme contribue aux cycles globaux des nutriments, par exemple à hauteur de 30 à 50% de l’azote que l’océan perd sous forme gazeuse. Le paradigme traditionnel considère que la production primaire de surface alimente en substrats les processus microbiens des OMZ.

Cartes de stations représentatives de la présence d’un Maximum Secondaire de Chlorophylle (SCM) durant les campagnes AMOP au large du Pérou (RV L’Atalante) et OMZoMBiE2 au large du Mexique (RV New Horizon) en 2014. Tiré de Garcia-Robledo et coll. (2017)
*Crédit : Ocean data view*

Cette étude au large du Mexique et du Pérou, basée en particulier sur la campagne AMOP (Activités de recherche dédiées au minimum d’oxygène dans le Pacifique Est), démontre que des pics de chlorophylle profonds (entre 20 et 120 m) sont photosynthétiquement actifs et rejettent des quantités significatives d’oxygène dans l’OMZ.

Dispositif d’incubation permettant de mesurer l’activité des colonies bactériennes dans des échantillons à très faibles teneurs d’oxygène durant la campagne AMOP à bord de L’Atalante.
*Crédit : Aurélien Paulmier, LEGOS/OMP*

Ce travail, qui a nécessité une approche couplant incubations à bord et mesures de teneurs ultra-faibles d’oxygène, révèle que l’oxygène produit durant le jour dans la couche supérieure de l’OMZ est associé à une communauté bactérienne spécifique, les Prochlorococcus spp. Cet oxygène est rapidement consommé, en réponse à l’activation de métabolismes microbiens aérobies comme l’oxydation des nitrites, maintenant ainsi l’oxygène à des concentrations indétectables par les techniques conventionnelles. Les OMZ sont donc le siège d’un cycle caché de l’oxygène. La production ou l’intrusion d’oxygène est potentiellement compensée ou masquée par sa consommation quasi immédiate, reflétant en conditions d’apparente anoxie le couplage étroit entre l’apport d’oxygène et son utilisation par les processus aérobies. Le renouvellement de l’oxygène et les taux de fixation de carbone sont comparables à ceux reportés pour les autres processus des OMZ recyclant les particules organiques par réduction des nitrates et des sulfates. Ceci suggère le rôle important du cycle interne de l’oxygène dans les transformations de la matière et l’énergie au sein des OMZ.

Profils des principales caractéristiques dans la partie supérieure de l’OMZ (O2 nanomolaire, H ; concentration de chlorophylle, I ; abondance de Prochlorococcus, J. , et microalgues totales (Prochlorococcus, Synechococcus et pico-eucaryotes par cytométrie de flux), K) pour trois stations représentatives au large du Pérou.
*Crédit : Tiré de Garcia-Robledo et coll. (2017).*

sPlotOpen, une base de données de végétation en libre accès

13 juillet 2021 by osuadmin

La base de données baptisée « sPlotOpen » est un véritable trésor d’informations sur les communautés végétales terrestres qui peuplent notre planète et surtout la première base de données de végétation qui soit en libre accès. Cette base, publiée dans la revue Global Ecology & Biogeography, contient près de 100 000 relevés de végétation issus de 114 pays et représentatifs de la diversité des bioclimats terrestres. La base est aujourd’hui mise à disposition de la communauté scientifique internationale par une équipe de chercheurs et chercheuses du monde entier. En collaboration avec l’Université Martin-Luther de Halle-Wittenberg (MLU), le Centre Allemand de Recherche Intégrative sur la Biodiversité (iDiv) et le laboratoire Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés (EDYSAN – CNRS / Univ. Jules Verne) ont co-porté ce projet. D’autres laboratoires étaient impliqués, tels que le laboratoire Biodiversité Marine, Exploitation et Conservation (MARBEC – CNRS / Ifremer / IRD / Univ. Montpellier), le laboratoire Botanique et modélisation de l’architecture des plantes et des végétations (AMAP – CNRS / IRD / CIRAD / INRAE / Univ Montpellier), l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE – Avignon Univ. / IRD / Aix-Marseille Univ / CNRS), le Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE – CNRS / Univ. Montpellier / IRD / EPHE) et l’Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP – CNRS). Cette base de données permettra de mieux prédire, entre autres choses, les conséquences du changement climatique sur les communautés végétales.

Les problématiques actuelles liées aux changements globaux et à leurs impacts sur les ressources végétales terrestres nécessitent une réflexion globale basée sur des données représentatives de l’ensemble de nos écosystèmes terrestres. Les chercheurs ayant mené cette étude expliquent que si nous voulons comprendre et prédire l’impact du changement climatique sur la biodiversité, il est nécessaire d’avoir une vision la plus globale possible. Les méta-analyses qui se basent sur une collection d’études régionales ou continentales pour obtenir des réponses quant au devenir de la biodiversité se sont multipliées ces dernières décennies. Cependant, aucune méta-analyse ne s’appuie sur des données brutes, faute d’accès à l’information, mais sur des données synthétiques parfois contestables. Il est nécessaire, aujourd’hui, d’avoir accès à la donnée brute à une échelle globale pour une vision la plus holistique possible et aussi pour assurer la reproductibilité des résultats. Pour cela, une base de données de végétation globale mise à la disposition de l’ensemble de la communauté scientifique internationale est nécessaire.

Avec le lancement de sPlotOpen, c’est près de 100 000 relevés de végétation issus de 114 pays représentant tous les continents (sauf l’Antarctique) et tous les bioclimats terrestres qui sont mis à la disposition de la communauté scientifique internationale. Chaque relevé de végétation donne la composition complète des espèces végétales qui cohabitent au sein de la même communauté. Des bases de données globales sur la distribution de plusieurs centaines d’espèces en particulier existent déjà mais aucune de ces bases n’apporte d’information sur la notion de coexistence entre ces espèces : le lien qui les réunit. En effet, dans la réalité, les espèces végétales sont organisées en communautés et sont rarement présentes seules, en peuplement monospécifique. Mettre à disposition une base de données globale sur la coexistence entre espèces végétales d’une même communauté est une étape sans précédent dans le domaine de la recherche en sciences végétales.

Cette base de données est le fruit d’un effort collaboratif regroupant 161 chercheurs et chercheuses issues de 57 pays, et impliquant notamment le laboratoire Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés (EDYSAN – CNRS / Univ. Picardie Jules Verne). Le principal défi de ce travail de longue haleine a été de trouver un commun accord pour que chaque contributeur et contributrice de données puisse mettre à disposition tout ou partie des relevés de végétation dont il ou elle est responsable tout en gardant au final un échantillon global qui soit représentatif et équilibré vis-à-vis des conditions bioclimatiques terrestres. Ceci, dans le but de limiter tout biais biogéographique pour de futures analyses globales sur le devenir des communautés végétales terrestres en contexte de changements globaux.

Logo de la base de données de végétation intitulée sPlotOpen

Crédit : Francesco Maria Sabatini

Voir en ligne : L’article sur le site de l’INEE

Première découverte d’une exoplanète par imagerie directe pour SPHERE

6 juillet 2017 by osuadmin

Installé depuis 2014 sur le Très grand télescope (VLT) de l’ESO au Chili, l’instrument européen SPHERE vient d’obtenir pour la première fois le cliché d’une nouvelle exoplanète grâce à des méthodes de détection directe. A ce jour, seule une poignée d’exoplanètes a pu être observée de manière directe sur les 3600 qui ont été détectées depuis 1995. D’une masse de 6 à 12 fois celle de Jupiter, HIP 65426 b est une planète jeune et massive qui orbite autour d’une étoile brillante à rotation rapide, située dans l’association d’étoiles du Scorpion-Centaure. Cette découverte soulève de nouvelles interrogations sur la formation des systèmes extrasolaires. Cette découverte, réalisée par une équipe internationale comprenant des chercheurs du CNRS, parmi lesquels des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), soulève de nouvelles interrogations sur la formation des systèmes extrasolaires. Elle sera publiée prochainement dans la revue Astronomy & Astrophysics.

HIP 65426 b est la première exoplanète imagée par l’instrument SPHERE grâce à des méthodes de détection directe. Située à 385 années-lumière du Système solaire, dans l’association stellaire du Scorpion-Centaure, cette géante gazeuse est très éloignée de son étoile : 3 fois la distance entre le Soleil et Neptune, la planète la plus lointaine de notre Système solaire, soit plus de 14 milliards de kilomètres. « C’est une découverte majeure ! », s’enthousiasme Arthur Vigan, chercheur CNRS au LAM et un des principaux auteurs de cette découverte. « Nous avons déjà observé plusieurs centaines d’étoiles et c’est la première nouvelle planète que nous détectons. » Sa masse estimée équivaut à 6 à 12 fois celle de Jupiter et sa température de 1000 à 1400 degrés Celsius. Son spectre révèle l’existence d’eau dans son atmosphère et la probable présence de nuages – des caractéristiques semblables à certaines des exoplanètes imagées jusqu’ici. « Nous allons maintenant l’étudier sous toutes les coutures et la comparer aux autres planètes géantes déjà imagées », précise Arthur Vigan.

Son étoile, HIP 65426, deux fois plus massive que le Soleil, ne semble toutefois pas entourée d’un disque de débris, comme c’est le cas pour la plupart des jeunes systèmes exoplanétaires. De manière surprenante, cette étoile tourne très rapidement, ce qui interroge sur l’origine et la formation de la planète HIP 65426 b. Les chercheurs ont établi deux scénarios possibles pour expliquer ce système singulier. Soit l’exoplanète se serait formée dans un disque de gaz et de poussières et, une fois ce disque dissipé, aurait interagi avec d’autres planètes pour se déplacer vers une orbite si éloignée, soit l’étoile et la planète se seraient formées dans le cadre d’un système binaire stellaire extrême : deux étoiles se seraient formées au même moment mais l’une étant plus massive, l’autre n’aurait pas pu aller jusqu’au bout de son accrétion et serait devenue une planète, HIP 65426 b.

L’instrument SPHERE, installé sur le VLT depuis 2014, a pour principal objectif de détecter et de caractériser, au moyen de l’imagerie directe, des exoplanètes gazeuses et des disques de poussières autour d’étoiles proches du Soleil (jusqu’à quelques centaines d’années-lumière) avec une finesse et un contraste inégalés. Un challenge de taille puisque de telles planètes se situent à proximité immédiate de leurs étoiles hôtes et sont caractérisées par une luminosité très faible. SPHERE est capable de détecter le signal d’une planète jusqu’à un million de fois plus faible que celui de son étoile hôte. A titre de comparaison, l’instrument serait capable de détecter, depuis Paris, la lumière d’une bougie à 50 cm d’un phare situé à Marseille.

La découverte a été faite en grande partie grâce à la caméra IRDIS de SPHERE développée entièrement par le LAM. C’est un succès pour l’équipe d’ingénieurs et d’astronomes du Groupe Système Planétaires (GSP) qui a conçu cette caméra, ainsi que d’autres éléments clés de l’instrument SPHERE. « C’est la consécration de plus de 10 ans de travail sur cet instrument exceptionnel », se réjouit Kjetil Dohlen, l’ingénieur système de SPHERE et IRDIS.

L’outil SPHERE est équipé d’un miroir déformable qui corrige plus de 1200 fois par seconde et à une échelle nanométrique les effets de la turbulence atmosphérique. Une autre technique de l’instrument, la coronographie, permet d’atténuer la lumière de l’étoile pour révéler celle de la planète. Enfin des techniques d’imagerie et de spectroscopie permettent aussi de caractériser leurs propriétés physiques et spectrales.

Les mécanismes de formation, d’évolution et d’interaction des planètes géantes restent difficiles à étudier mais leur compréhension est primordiale car ces planètes représentent la masse la plus importante au sein des systèmes planétaires dont elles façonnent l’architecture. Elles jouent par ailleurs un rôle clef dans la dynamique des planètes telluriques plus petites et semblables à la Terre. Les observations futures de SPHERE seront donc déterminantes pour mieux comprendre l’évolution et la formation des systèmes extrasolaires. Le Groupe Systèmes Planétaires du LAM, auquel appartient Arthur Vigan, est en première place pour continuer ces travaux et imager de nouveaux mondes.

A propos du grand relevé SHINE

Dans le cadre de la campagne d’observation du grand relevé Shine (SpHere INfrared survey for Exoplanets). Le consortium SPHERE est composé de 12 instituts européens majeurs qui ont conçu et construit l’imageur de planète SPHERE pour le Very large telescope de l’ESO : Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble ; Max-Planck-institut für astronomie in Heidelberg ; Laboratoire d’astrophysique de Marseille ; Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en sstrophysique de l’Observatoire de Paris ; Laboratoire Lagrange à Nice ; Onera ; Observatoire astronomique de l’Université de Genève ; Italian national institute for astrophysics coordonné par Osservatorio astronomico di Padova ; Institute for astronomy, ETH Zurich ; Astronomical institute, University of Amsterdam ; Netherlands research school for astronomy (NOVA-ASTRON) et ESO.

A propos du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille dans SPHERE

Au sein de SPHERE, le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) a été responsable de l’ingénierie système de l’instrument et de la caméra IRDIS. Il est maintenant un des responsables scientifiques du relevé SHINE.

Une importante équipe de scientifiques, d’ingénieurs et de techniciens du LAM a travaillé sur le développement de l’instrument VLT-SPHERE. Le LAM a développé la caméra IRDIS (l’instrument principal de SPHERE pour l’imagerie et spectrographie différentielles dans l’infrarouge), des optiques toriques d’extrême qualité optique pour le module optique principal et l’électronique de lecture des détecteurs ultra-rapides de l’optique adaptative. Le LAM a également collaboré de manière étroite avec l’ONERA, responsable de la partie Optique Adaptative de SPHERE.

Le LAM est à présent un des acteurs principaux dans le grand relevé SHINE : il est responsable de l’identification des candidats planètes dans les données et de la caractérisation des nouvelles planètes détectées. En collaboration avec son équipe CeSAM, le LAM développe par ailleurs des outils informatiques, pour la base de données des cibles scientifiques (la Target Data Base) qui sont observées, et pour l’exploitation du relevé dans son ensemble.