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Océanographie

Nous v’EAU / Les différents types de barrages et le fonctionnement d’une usine hydroélectrique

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A quoi servent les barrages ? Entre autres à produire de l’électricité. Mais il en existe différents types en fonction de l’endroit où ils sont construits. Ils sont reliés à des centrales hydrauliques, là où le processus de fabrication d’électricité a lieu. Mais là aussi, il en existe plusieurs. Ecoutez la voix de Christophe pour en savoir plus !

« Nous v’EAU : tous les chemins mènent à l’océan » est une animation conçue par des étudiants de master en médiation scientifique, dans le cadre de leur stage d’application professionnelle au sein de l’OSU Pythéas. Elle traite de la continuité écologique et des impacts de la pollution de l’Homme sur les milieux aquatiques, et sur lui-même. Sa pièce principale : une maquette d’un bassin versant en trois dimensions, complétée par divers supports, et notamment une série de podcasts donc celui-ci fait partie.

Réchauffement : peut-on réduire le CO2 océanique ?

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Face à l’urgence climatique, les techniques d’élimination du CO₂ dissous dans l’océan suscitent espoirs autant qu’inquiétudes. Comment procéder ? Quelles règles se donner ? Qui doit décider ? Les éclairages du biogéochimiste Olivier Sulpis, chargé d’évaluer ces méthodes.

Vous avez copiloté pendant 16 mois le travail de 12 experts européens afin d’établir les standards nécessaires avant de déployer des techniques d’élimination du CO2 océanique. À l’occasion de la COP30, ces travaux viennent d’être publiés par l’European Marine Board (EMB). Pourquoi s’intéresser à l’océan pour éliminer du CO2 ?

Olivier Sulpis L’océan occupe plus des deux tiers de la surface de la planète et absorbe déjà près d’un quart de nos émissions annuelles de CO2. Plusieurs documents du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec) indiquent que la probabilité de maintenir le réchauffement sous la barre des 1,5 °C d’ici à la fin du siècle est très faible, même en cas de réduction drastique des émissions. Pour y parvenir, il faudra activement retirer du CO2 de l’atmosphère. Dans ce contexte, il est régulièrement proposé de se servir de l’océan comme levier pour retirer le CO2 de l’atmosphère, soit en augmentant l’efficacité de processus naturels, soit en mettant en œuvre de nouvelles méthodes privilégiant des approches technologiques.

Olivier Sulpis dans le laboratoire exoCean, au Centre de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (Cerege), en novembre 2025.
Olivier Sulpis dans le laboratoire exoCean, au Centre de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (Cerege), en novembre 2025. Crédit : Élodie Gazquez / Cerege

De quelles méthodes parle-t-on ? Fertilisation océanique, alcalinisation… Pouvez-vous nous donner quelques exemples et nous dire où en est la recherche aujourd‘hui ?

O. S. Les activités de capture du CO2 marin (en anglais, marine Carbon Dioxide Removal, ou mCDR) visent à tout d’abord retirer du CO2 dissous de l’eau de mer. Une fois ce CO2 capturé, un transfert de CO2 de l’atmosphère vers l’océan a lieu, pour combler le déséquilibre ainsi créé.

Pour retirer le CO2 dissous de l’eau de mer, on peut le fixer sous des formes ioniques solubles comme les ions carbonates et bicarbonates, dont la formation est favorisée par l’augmentation de l’alcalinité de l’eau – une alcalinité qui, par ailleurs, augmente quand on ajoute des minéraux dissous. Ainsi, on constate que les périodes où l’érosion des roches (et, par conséquent, les apports minéraux à l’océan) a été la plus importante sont celles durant lesquelles les océans absorbaient le plus de CO2. Les substances minérales comme l’olivine (un minéral très répandu dans la croûte terrestre) ou le carbonate de calcium pourraient par exemple être utilisées pour alcaliniser l’eau de mer. On peut aussi convertir le CO2 dissous dans l’eau en biomasse, en favorisant la croissance d’algues, de plancton, ou en restaurant des écosystèmes végétalisés côtiers endommagés.

Il faut noter à ce sujet que la plus connue des méthodes mCDR, la fertilisation des océans, montre une faible efficacité après plus de 20 ans d’évaluation. Elle est de plus particulièrement décriée par la communauté scientifique du fait des risques qu’elle peut faire peser sur les écosystèmes marins. Par ailleurs, dès qu’on envisage une méthode reposant sur le stockage de CO2 dans la biomasse, il est nécessaire de s’assurer que la matière organique ne sera pas rapidement décomposée, ce qui relâcherait à nouveau le CO2 dans l’eau de mer. Il faut donc s’assurer que cette biomasse se déposera au fond des océans, ou bien l’utiliser pour produire des matériaux durables ou de l’énergie.

À gauche, un mésocosme utilisé pour étudier l’augmentation de l’alcalinité océanique dans le fjord de Kiel, en Allemagne. À droite, collecte d’eau dans la mer Baltique pour suivre l’effet de l’augmentation de l’alcalinité sur les communautés planctoniques dans un cadre comparable (même protocole) à l’échelle mondiale.
À gauche, un mésocosme utilisé pour étudier l’augmentation de l’alcalinité océanique dans le fjord de Kiel, en Allemagne. À droite, collecte d’eau dans la mer Baltique pour suivre l’effet de l’augmentation de l’alcalinité sur les communautés planctoniques dans un cadre comparable (même protocole) à l’échelle mondiale. Crédit : Michael Sswat, GEOMAR

Il faut bien comprendre que si ces méthodes s’inspirent de processus naturels dont il est bien établi qu’ils ont refroidi la planète par le passé, ces processus ont opéré à des échelles de temps beaucoup plus longues. L’ensemble de ces méthodes est encore à l’état de développement, et la recherche doit aussi s’interroger sur leurs effets à moyen et long terme sur l’environnement et les écosystèmes marins.

Vous coprésidez le groupe de 12 experts européens qui vient de produire ce rapport. Comment avez-vous été amené à prendre ce rôle et quelle a été l’implication du CNRS ?

O. S. J’ai été proposé par le CNRS comme contributeur potentiel à ce groupe d’experts, puis sélectionné (avec Helene Muri, la présidente du groupe) parmi d’autres scientifiques pour coprésider ce groupe de travail et mener l’écriture du rapport. Le document a été relu et approuvé par les organisations membres de l’European Marine Board (EMB), dont le CNRS et l’Ifremer pour la France, ce qui en renforce la légitimité scientifico-politique.

L’EMB est indépendant de tout financement privé et les sujets d’études sont sélectionnés par les organisations membres. Le groupe de travail dont je fais partie est composé exclusivement de scientifiques et de juristes issus d’institutions publiques européennes.

En quoi ont consisté vos travaux ?

O. S. Notre but était d’établir des standards de monitoring, reporting & verification (MRV, ou « surveillance, déclaration et vérification », en français) nécessaires pour déployer des techniques d’élimination du CO2 océanique. Le MRV fournit un cadre qui permet de quantifier la capture des gaz à effet de serre par rapport à un niveau initial de référence ; il évalue la durée sur laquelle le CO2 est capturé et stocké hors de contact avec l’atmosphère, ainsi que les incertitudes associées.

Le MRV doit également décrire les effets sur l’environnement et les écosystèmes des activités de mCDR, selon des critères prédéfinis, afin de s’assurer que des seuils de dangerosité ne sont pas dépassés. Le MRV est un peu le bilan comptable de la capture de CO2. Sans MRV, impossible de déterminer son efficacité ou ses conséquences, et impossible de prendre des décisions responsables.

Pourquoi on ne peut pas simplement vérifier que le CO2 a bien été capturé et stocké durablement ?

O. S. Le MRV est difficile, car l’océan est un milieu interconnecté qui varie tout le temps, au gré des cycles journaliers, des saisons, de la météo, des migrations d’espèces et des activités humaines. Détecter un changement dans la teneur de CO2 dissous au milieu de toute cette variabilité nécessite des instruments de grande précision, d’autant plus que les modifications chimiques que l’on cherche à détecter sont minimes.

Par ailleurs, il faut réussir à attribuer le fait qu’une diminution du taux de CO2 résulte bien du déploiement d’une méthode de mCDR donnée et pas d’un phénomène naturel. Déterminer la durée de stockage nécessite l’utilisation de modèles prédictifs qui nous permettent de déterminer l’évolution des masses d’eau et des interactions avec les écosystèmes. Ces modèles sont souvent très complexes et gourmands en ressources informatiques.

Ce rapport sort durant la COP30, à Belém, alors que les pays doivent rehausser leurs ambitions climatiques. Quel message voulez-vous faire passer aux négociateurs réunis au Brésil ?

O. S. La capture de CO2 de l’atmosphère en utilisant les océans est possible et nécessaire pour rester dans le niveau de réchauffement défini par les accords de Paris (+1,5 °C à la fin du siècle par rapport à l’ère préindustrielle). Toutefois, elle exige l’établissement de nouvelles régulations et une mobilisation importante de ressources publiques, notamment via des investissements urgents dans la recherche scientifique, afin d’évaluer objectivement ce que le mCDR peut (ou non) apporter. Il est notamment important de limiter tout passage à grande échelle tant que des protocoles éprouvés n’existent pas.

La biologiste Leila Kittu avec une « araignée », un dispositif permettant de répartir uniformément des liquides (en l’occurrence, des solutions alcalines) dans les colonnes d’eau des mésocosmes.
La biologiste Leila Kittu avec une « araignée », un dispositif permettant de répartir uniformément des liquides (en l’occurrence, des solutions alcalines) dans les colonnes d’eau des mésocosmes. Crédit : Michael Sswat, GEOMAR

On voit se multiplier les annonces d’investissements massifs dans les techniques de recapture de CO2. Ne craignez-vous pas qu’on vous reproche de « légitimer » ces techniques alors que l’urgence reste de réduire les émissions ?

O. S. Un des messages principaux est que même si la capture de CO2 pourrait compléter les réductions d’émissions, elle ne peut en aucun cas les remplacer. L’humanité émet actuellement 40 gigatonnes de CO2 par an, soit 1000 tonnes par seconde ! Le moyen le plus direct de faire baisser le taux de CO2  atmosphérique est donc d’abord de réduire ces émissions. Nous insistons également sur le fait qu’à l’heure actuelle, aucune méthode de mCDR n’est prête à être déployée à large échelle.

Nous ne prenons pas position sur la question de savoir si des méthodes mCDR devraient être déployées ou pas, et le rapport ne promeut aucune méthode : il fixe des exigences MRV pour éviter le greenwashing et protéger l’océan. Notre message est de précaution : avancer par la science, des tests encadrés et en toute transparence.

Pourquoi ne prenez-vous pas position sur l’opportunité même de déployer le mCDR à grande échelle ?

O. S. Le but de ce rapport est de dresser un état de l’art et d’effectuer des recommandations objectives, sans trancher quant à l’opportunité politique d’un déploiement massif de mCDR. Le document ne prend pas position sur le fait de poursuivre ou non le mCDR. Il précise les conditions de faisabilité pour toute décision future.

Notre rôle de scientifiques n’est pas de décider, mais d’exposer ce que la connaissance permet d’affirmer, puis d’établir selon quelles conditions avec quel niveau de certitude une action serait justifiable. Concrètement, nous caractérisons les preuves et les incertitudes, puis nous définissons des exigences de MRV et des seuils d’arrêt pour protéger l’environnement et l’intégrité climatique ; enfin, nous spécifions les démonstrations nécessaires avant tout passage à l’échelle.

Décider d’un déploiement ou d’une interdiction relève d’un choix politique et sociétal qui repose, au-delà des arguments scientifiques, sur des valeurs, des priorités démocratiques et des arbitrages économiques. Notre contribution est d’éclairer ces choix par un cadre rigoureux, transparent et vérifiable, afin que toute décision, quelle qu’elle soit, repose sur des preuves solides et non sur des promesses ou des craintes.

Vous formulez 13 recommandations aux décideurs et financeurs. Si vous deviez n’en retenir que 2 ou 3, quelles seraient-elles ?

O. S. Une des priorités pour les décideurs est de mettre en place un cadre réglementaire MRV harmonisé, en termes de définition, de méthodes, de vérification. Pour l’instant, des protocoles de MRV ont été déployés par des acteurs privés, ce qui peut faire douter de l’objectivité et de l’indépendance de leurs conclusions.

Pour les organismes finançant la science, la priorité sera de sélectionner les projets permettant de mieux évaluer l’efficacité à long terme, les impacts environnementaux et l’évolutivité des méthodes de mCDR. Cela comprend notamment les études sur la dynamique et le devenir du carbone naturel, afin de mieux anticiper et quantifier l’efficacité des méthodes de mCDR.

Qui devra payer pour ces systèmes de surveillance ultra coûteux dont vous dites qu’ils sont indispensables ?

O. S. Actuellement, des financements publics et philanthropiques ont permis de mettre en place de petites stations d’observation comme les mésocosmes, ainsi que des instruments et des modèles dédiés aux études MRV de mCDR. Des réseaux d’observations de l’océan à échelle globale existent déjà, via des campagnes en mer, des robots autonomes, des mesures satellites, etc. Reste que la pérennité des financements et donc la maintenance de ces réseaux n’est pas toujours garantie. À terme, un réseau d’observation permettant le MRV de mCDR à échelle globale nécessitera un soutien non seulement financier mais également opérationnel de la part des États, seuls capables d’assurer la mise en place d’une législation commune et d’une vérification indépendante.

Il peut aussi être question d’un marché de crédits carbone qui seraient vendus par les entités réalisant du mCDR et achetés par des entités voulant compenser leurs émissions. Mais un tel marché ne peut intervenir qu’après la mise en place de protocoles MRV éprouvés et contrôlés. Nous en sommes encore loin.

Mésocosme près de Bergen (Norvège) utilisé dans le cadre d’une étude comparant les effets d’une augmentation de l’alcalinité océanique sur les larves de poissons selon qu’elle est due aux silicates ou aux carbonates.
Mésocosme près de Bergen (Norvège) utilisé dans le cadre d’une étude comparant les effets d’une augmentation de l’alcalinité océanique sur les larves de poissons selon qu’elle est due aux silicates ou aux carbonates. Crédit : Michael Sswat, GEOMAR

Que représente pour le CNRS et la recherche française le fait d’avoir porté ce projet ?

O. S. Le rapport propose une position européenne de référence, portée par un groupe d’experts coprésidé par un chercheur CNRS. Le CNRS contribue ainsi à structurer un cadre scientifique et opérationnel (MRV, observation, modélisation) utile aux décideurs en Europe et au‑delà, au service d’une action climatique intègre.

Pour la recherche française, il est à mon sens urgent de se pencher davantage sur l’étude des méthodes de mCDR. Je pense que les scientifiques doivent prendre une part active à ce débat. Il est désormais clair qu’aucune solution unique ne suffira pour retirer une quantité suffisante de CO2, mais qu’une multitude d’actions peuvent coexister, dans la mesure où leur impact environnemental et écologique ne dépasse pas des seuils clairement définis.

Étudier le mCDR en tant que scientifique ne signifie pas nécessairement le soutenir. Une recherche scientifique rigoureuse qui explique et qui éclaire peut indiquer des solutions mais elle peut également conduire à limiter, voire interdire certaines activités potentiellement néfastes. En outre, la recherche fondamentale, en particulier celle qui se concentre sur les grands fonds marins, bénéficiera certainement d’une attention accrue portée au paysage biogéochimique marin.

Le cycle de l’eau en BD

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L’eau est indispensable pour la vie sur la terre. Elle recouvre 71% de la surface de la Terre. Ce volume d’eau n’a pas changé au cours des siècles. Le cycle de l’eau est un mouvement perpétuel de l’eau sous tous ses états : liquide, gazeuse, solide.

Sous l’action du soleil, une partie de l’eau de mer s’évapore pour former des nuages. Lorsqu’il pleut, il neige ou il grêle, une partie de l’eau de ces précipitations repart plus ou moins rapidement dans l’atmosphère à travers l’évaporation directe et à travers la transpiration des plantes et des animaux. Une deuxième partie, en ruisselant sur le soleil, rejoint assez vite les rivières, les fleuves et puis la mer. Quant au reste, elle s’infiltre dans le sol est stockée en partie dans des nappes souterraines. Cette eau finira aussi par retourner à la mer à travers des cours d’eau que ces nappes alimentent.

Existe uniquement en version pdf numérique pour une diffusion sur les réseaux sociaux.

 

Cette BD est issue de notre poster Le cycle de l’eau, conçu en 2017.

 

Les échos-logiques | Biodiversité marine : une exploration insuffisante ? (15/24)

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Les Échos-logiques est une série de podcasts questionnant les relations Homme-société-environnement. Quel regard portent les écologues sur ces relations qu’ils étudient au quotidien ? Au fil des épisodes, découvrons quatre points de vue critiques sur notre rapport à la nature et nos façons de la “gérer”. Alors que les changements globaux nous imposent de les repenser, tendons l’oreille pour capter leurs échos … logiques !

Cette série vous est proposée par l’OSU Institut Pythéas (AMU, CNRS, IRD) et l’Institut Méditerranéen pour la Transition Environnementale (ITEM) d’AMU, avec quatre écologues de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale (IMBE) : Thierry Dutoit, Thierry Gauquelin, Thierry Perez et Thierry Tatoni.

 

On demande souvent aux scientifiques de « prédire » comment vont évoluer les écosystèmes marins face aux sociétés humaines qui en dépendent. Mais comment répondre à cette question quand on connaît si peu la biodiversité marine ? Encore aujourd’hui, les espèces marines ne représentent que 20% des nouvelles espèces décrites chaque année alors que les océans représentent 70% de la surface de la Terre… Alors que devrions-nous faire ?

Avec Thierry Perez – Écologue à l’IMBE, spécialiste des milieux marins

 

Thierry Perez est directeur de recherches au CNRS au sein de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale (IMBE) sur le site de la Station Marine d’Endoume. Il tient sa passion pour l’océan et pour la vie sur des bateaux d’un grand père marin pêcheur. Océanographe biologiste marin, il est spécialiste des éponges, des animaux dont il a décrit une quarantaine d’espèces nouvelles. Il pratique la plongée professionnelle depuis plus 25 ans afin de lier ses recherches à l’observation de la réalité sous-marine. II organise et dirige des formations et des expéditions naturalistes aux quatre coins de la planète.

L’océan sombre est plein de lumières

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Imaginez que votre corps puisse émettre de la lumière chaque fois que vous en avez besoin. Vous n’auriez plus peur dans le noir ou la nuit, car vous pourriez éclairer le monde qui vous entoure. Vous pourriez projeter un nuage clignotant sous votre lit pour aveugler les monstres dans l’obscurité, pendant que vous vous échappiez. De nombreux animaux dans l’océan peuvent en fait faire cela ; ce superpouvoir s’appelle la bioluminescence ! En haute mer, environ les trois quarts de tous les animaux sont bioluminescents, et ces animaux peuvent vivre n’importe où, de la surface jusqu’à 4 000 mètres de profondeur. Cette émission de lumière est un moyen efficace de communiquer avec ses partenaires, d’attirer des proies ou d’échapper aux prédateurs dans l’obscurité des océans.

Introduction

Savez-vous que la plupart des animaux marins ont un super pouvoir que nous n’avons pas ? Il s’agit de la bioluminescence, du grec « bios », qui signifie vie, et du latin « lumen », qui signifie lumière. La bioluminescence est la capacité de certains organismes vivants à émettre leur propre lumière. Le mot bioluminescence peut ressembler à d’autres mots, comme « phosphorescence » (pensez aux jouets phosphorescents) ou « fluorescence » (pensez aux marqueurs surligneurs), mais ce sont des phénomènes complètement différents . La principale différence est que la bioluminescence ne nécessite aucune source de lumière externe, comme le soleil ou une lampe de poche. La bioluminescence est en fait une réaction chimique (plus proche d’un bâton lumineux). Cette réaction a été décrite pour la première fois en 1887 par le biologiste français Raphaël Dubois. La réaction bioluminescente nécessite deux produits chimiques, l’un appelé luciférine (qui s’épuise comme des piles) et l’autre appelée luciférase enzyme. Les deux produits chimiques réagissent ensemble, avec un peu d’oxygène, pour produire de la lumière.

Pourquoi émettre de la lumière ?

Pourquoi les animaux consacrent-ils leur énergie à produire de la lumière ? L’une des raisons pour lesquelles ils émettent de la lumière est que, dans l’océan, la lumière du soleil pénètre à peine à quelques centaines de mètres de profondeur. En dessous, il fait complètement noir. La nuit, même la surface de l’océan est sombre, à l’exception de la faible lueur du clair de lune. La lumière est donc un excellent moyen de communication pour les animaux. Mais avec qui communiquent-ils et qui d’autre voit ces signaux ? Pour les espèces marines, émettre de la lumière ou chercher de la lumière dans l’obscurité les aide à trouver des partenaires ou même de quoi se nourrir. Par exemple, la baudroie utilise son leurre lumineux pour attirer de petites proies qui finiront sans doute dans son estomac (Figure 1A ci-dessous). Bien sûr, comme les proies ne veulent pas être mangées, elles peuvent aussi utiliser la bioluminescence, mais comme moyen de défense. De nombreuses stratégies différentes peuvent être utilisées . Projeter un nuage de mucus luminescent est un moyen d’éblouir les prédateurs pendant quelques secondes (Figure 1B ci-dessous). En effet, imaginez que vous soyez dans une pièce sombre depuis quelques minutes. Si quelqu’un entre et pointe une lampe de poche vers vos yeux, vous serez aveuglé pendant quelques secondes et incapable de voir quoi que ce soit, juste assez de temps pour que la proie potentielle s’échappe.

Figure 1 - Différentes façons dont les animaux des grands fonds utilisent la bioluminescence. (A) Leurre lumineux, (B) écran de fumée, (C) contre-éclairage, (D) partie du corps séparable, (E) « alarme antivol ».
Figure 1 – Différentes façons dont les animaux des grands fonds utilisent la bioluminescence. (A) Leurre lumineux, (B) écran de fumée, (C) contre-éclairage, (D) partie du corps séparable, (E) « alarme antivol ».

Certains poissons et calmars utilisent la bioluminescence pour contre-éclairer l’eau (Figure 1C ci-dessus). Normalement, si ces animaux nagent à la surface de l’eau pendant la journée, leur silhouette contre le soleil serait visible pour les prédateurs qui nagent en dessous. Cependant, certains poissons et calmars peuvent produire de la lumière à partir de leur ventre pour perturber la silhouette et les cacher des prédateurs potentiels. Une autre stratégie utilisée par certains calmars et vers consiste à détacher une partie de leur corps pour en faire une cible lumineuse sacrifiée (Figure 1D ci-dessus). Un prédateur poursuit alors la partie détachée et brillante pendant que la proie s’échappe, de la même manière que certains reptiles peuvent détacher leur propre queue pour échapper aux prédateurs. Enfin, certains animaux utilisent la lumière pour attirer de l’aide s’ils sont poursuivis, ce que l’on appelle parfois leur « alarme anti-vol » (Figure 1Eci-dessus). Les animaux lents ou fragiles peuvent avoir du mal à échapper seuls à un prédateur, alors ils utilisent la lumière pour appeler quelque chose de plus gros et de plus méchant qui pourrait vouloir manger l’organisme qui harcèle l’animal fragile.

Diversité des organismes marins lumineux

Les organismes bioluminescents sont rares sur terre, mais vous avez peut-être déjà vu des lucioles bioluminescentes dans votre jardin ou à la campagne. Dans l’océan, en revanche, on les trouve partout. Il existe une grande diversité d’animaux luminescents : poissons, calmars, méduses, certains coraux, différentes sortes de vers marins, cténophores (prononcer « TEEN-o-fours », peigne-méduses), étoiles de mer et crustacés (certaines crevettes, par exemple). Parmi les animaux lumineux encore plus étranges, les pyrosomes sont des organismes qui ressemblent à de longs tubes gélatineux (Figure 2A ci-dessous). Ils émettent une lumière inhabituellement brillante et soutenue et, plus étonnant encore, ils luminescents en réponse à une stimulation lumineuse externe (Figure 2B ci-dessous).

Figure 2 - Pyrosomes : des animaux bioluminescents intéressants. Les pyrosomes sont des animaux en forme de tube flottant librement. Leur longueur peut varier de quelques centimètres à quelques mètres. (A) Un pyrosome observé sous une lumière blanche, qui ressemble à la lumière du soleil ou à celle d'une ampoule (©MBARI). (B) Un pyrosome brillant, grâce à la bioluminescence (avec l'autorisation de SHD Haddock, © biolum.eemb.ucsb.edu/ ).
Figure 2 – Pyrosomes : des animaux bioluminescents intéressants. Les pyrosomes sont des animaux en forme de tube flottant librement. Leur longueur peut varier de quelques centimètres à quelques mètres. (A) Un pyrosome observé sous une lumière blanche, qui ressemble à la lumière du soleil ou à celle d’une ampoule (©MBARI). (B) Un pyrosome brillant, grâce à la bioluminescence (avec l’autorisation de SHD Haddock, © biolum.eemb.ucsb.edu/ ).

La plupart des émetteurs de lumière verte émis par les animaux marins sont bleus ou verts, qui sont les couleurs (ou longueurs d’onde, en physique) qui se propagent le plus loin sous l’eau. On a observé que les émetteurs de lumière verte se trouvent principalement dans les environnements peu profonds, tandis que les émetteurs de lumière bleu-turquoise sont plus souvent pélagiques.Relatif aux eaux libres de l’océan, par opposition aux régions benthiques de l’océan.Les organismes bioluminescents utilisent l’arc-en-ciel dans son intégralité. Certaines méduses émettent une lumière qui semble violette. Le ver marin Tomopteris ( prononcé « toe-MOP-ter-iss ») émet une lumière jaune sous forme de particules brillantes, une couleur très rare dans les profondeurs marines. Les scientifiques ne comprennent toujours pas comment ni pourquoi Tomopteris produit de la lumière jaune. Enfin, certains poissons, appelés poissons-dragons, émettent même de la lumière rouge. À cette longueur d’onde extrême, nos yeux peuvent à peine voir la lumière rouge, mais nos appareils photo le peuvent. La lumière rouge est probablement utilisée pour rechercher des proies, car la plupart des proies des poissons-dragons ne voient pas non plus la lumière rouge.

La lumière émise par les animaux bioluminescents est généralement de très courte durée, allant de moins d’une seconde à environ 12 secondes. Les motifs lumineux sont très divers. De courts éclairs de lumière vive sont émis par les copépodes, et des nuages ​​de bioluminescence sont produits par certains cténophores, siphonophores (des parents des méduses qui forment de longues chaînes) ou chaetognathes (communément appelés vers flèches). Un autre exemple est celui du concombre de mer, qui n’est pas très joli sous une lumière normale. Cependant, dans l’obscurité, lorsque certains d’entre eux deviennent luminescents, nous pouvons voir d’étonnants motifs lumineux circulaires sur tout leur corps, comme des feux d’artifice vivants. Le plus incroyable est qu’il existe certainement beaucoup plus de motifs bioluminescents cachés dans les profondeurs de l’océan que personne n’a jamais vus.

Les animaux marins de grande taille ne sont pas les seuls à utiliser la lumière de cette manière. Certains organismes microscopiques peuvent également être bioluminescents. Les dinoflagellés (prononcer « dino-FLA-jel-lits ») sont souvent responsables de la bioluminescence observée à la surface de la mer. Leurs traces lumineuses peuvent parfois être visibles la nuit derrière les voiliers ou si vous dérangez l’eau avec votre main, sur la plage. Même les bactéries peuvent être bioluminescentes. Contrairement aux organismes de plus grande taille, la lumière des bactéries bioluminescentes est continue. On trouve des bactéries bioluminescentes partout dans l’océan : libres dans l’eau, attachées à des substances comme les excréments de plancton ou les carcasses, ou même dans les intestins des poissons. Ces bactéries peuvent également être trouvées en symbiose avec d’autres animaux, vivant dans des organes lumineux spécifiques de certains poissons ou calmars. Comme une équipe, dans laquelle chaque membre de l’équipe apporte quelque chose d’utile, le plus gros animal fournit des nutriments (nourriture) aux bactéries et, en retour, utilise la lumière bactérienne pour attirer des proies. Un exemple courant est la baudroie. Ce poisson, qui vit très profondément dans l’océan, possède sur sa tête un leurre luminescent rempli de bactéries lumineuses, agissant comme une canne à pêche. La baudroie et les bactéries vivent ensemble dans une relation symbiotique. Cependant, la bioluminescence par symbioseInteraction ou relation vivante étroite entre des organismes d’espèces différentes, généralement avec des avantages pour l’un ou les deux organismes.n’est pas courant et la plupart des organismes sont autoluminescents, en utilisant des cellules spécialisées appelées photophoresOrgane émetteur de lumière présent chez certains animaux bioluminescents.

Quelle est la fréquence de la bioluminescence dans l’océan ?

Des chercheurs en sous-marin ont rapporté que, lors de leur descente dans les profondeurs de l’océan, de nombreuses créatures dérangées par le véhicule scintillaient. Cependant, il reste très difficile d’observer ces animaux lumineux dans leur environnement, à plusieurs milliers de mètres sous la surface de l’océan. Des analyses récentes estiment que 76 % des organismes pélagiques (ceux qui vivent en pleine eau) ont la capacité d’émettre de la lumière. Cela signifie que la plupart des animaux vivant entre la surface et les profondeurs de l’océan ont ce super-pouvoir. Pour les organismes benthiquesRelatif au fond de la mer ou aux organismes qui y vivent.Chez les organismes vivant près du fond, le pourcentage est un peu plus faible : environ 40 % de ces animaux sont bioluminescents (Figure 3 ci-dessous). Cette variabilité est liée aux longueurs d’onde de la lumière les plus visibles dans ces environnements. Pourquoi y a-t-il un pourcentage si différent d’animaux pélagiques lumineux par rapport aux animaux benthiques ? L’une des principales hypothèses est que la bioluminescence est un moyen de communication. Pour communiquer avec une personne éloignée, la lumière est très efficace dans le milieu pélagique. Au contraire, pour les animaux benthiques, les obstacles sont nombreux : rochers, fissures, grottes, ou l’eau peut être trouble à cause des sédiments soulevés par les courants marins. Par conséquent, l’utilisation de la lumière n’est probablement pas aussi efficace pour les organismes benthiques. La lumière pourrait également être moins nécessaire pour les animaux du fond, car il y a de nombreux endroits où se cacher.

Figure 3 - Des animaux bioluminescents peuvent être trouvés partout dans l’océan. Les organismes pélagiques se trouvent dans la colonne d'eau et environ 76 % de ces animaux sont lumineux. Les organismes benthiques se trouvent près du fond marin et 30 à 40 % d'entre eux sont lumineux.
Figure 3 – Des animaux bioluminescents peuvent être trouvés partout dans l’océan.
Les organismes pélagiques se trouvent dans la colonne d’eau et environ 76 % de ces animaux sont lumineux. Les organismes benthiques se trouvent près du fond marin et 30 à 40 % d’entre eux sont lumineux.

Conclusion

La bioluminescence est un superpouvoir fascinant que possèdent de nombreuses créatures marines vivant dans nos océans et que l’on voit souvent dans les films ou les séries télévisées. Si les scientifiques connaissent cette capacité et son mécanisme depuis des siècles, nous sommes encore loin de tout comprendre sur la bioluminescence. En effet, les chercheurs n’ont pas encore découvert toutes les raisons pour lesquelles les animaux ou les bactéries sont bioluminescents. De plus, la réaction chimique qui crée la bioluminescence, bien que connue pour certains animaux, reste encore secrète pour de nombreux autres animaux, comme certains vers et de nombreux poissons.

Il est important pour les scientifiques de continuer à étudier la bioluminescence, car cette capacité fascinante des organismes reste non décrite ou à peine comprise chez de nombreux animaux, alors qu’elle a une importance majeure dans l’océan sombre.

Glossaire

Bioluminescence : Émission de lumière par des organismes vivants.

Luciférine : Produit chimique agissant avec la luciférase lors de la réaction chimique de bioluminescence.

Luciférase : Une enzyme impliquée dans la réaction chimique de bioluminescence.

Pélagique : Relatif aux eaux libres de l’océan, par opposition aux régions benthiques de l’océan.

Symbiose : Interaction ou relation vivante étroite entre des organismes d’espèces différentes, généralement avec des avantages pour l’un ou les deux organismes.

Photophore : Organe émetteur de lumière présent chez certains animaux bioluminescents.

Benthique : Relatif au fond de la mer ou aux organismes qui y vivent.

Conflit d’intérêts

Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un conflit d’intérêt potentiel.

Citation

Martini S et Francis WR (2020) L’océan sombre est plein de lumières. Front. Young Minds. 8:69. doi: 10.3389/frym.2020.00069

Éditeur
Sanae Chiba

Mentors scientifiques
Briana Mittleman

Dates de publication
Soumis le : 4 décembre 2019 ; Accepté le : 20 avril 2020 ; Publié en ligne le : 28 mai 2020.
Droits d’auteur © 2020 Martini et Francis

Source : Frontières pour les jeunes esprits
 

Nous v’EAU / Les besoins agricoles

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Une grande partie de l’eau douce est utilisée par l’agriculture, notamment pour l’irrigation. Celle-ci la récupère via divers types de systèmes de stockage ou de récupération d’eau. Elle a donc un impact sur la continuité écologique des cours d’eau. Ecoutez la voix d’Elisa pour en savoir plus !

« Nous v’EAU : tous les chemins mènent à l’océan » est une animation conçue par des étudiants de master en médiation scientifique, dans le cadre de leur stage d’application professionnelle au sein de l’OSU Pythéas. Elle traite de la continuité écologique et des impacts de la pollution de l’Homme sur les milieux aquatiques, et sur lui-même. Sa pièce principale : une maquette d’un bassin versant en trois dimensions, complétée par divers supports, et notamment une série de podcasts donc celui-ci fait partie.