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Visite de la ville de Marseille à Moscou

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Les 30 et 31 mai 2018, dans le cadre de la mission de la ville de Marseille à Moscou, deux représentants d’AMU se sont joints à la délégation conduite par M. Jean Roatta, adjoint au maire de Marseille délégué aux relations internationales et à la coopération euro-méditerranéenne. Cette mission organisée en réponse à l’invitation de M. Sergey Chermine, ministre de l’économie du gouvernement de la ville de Moscou avait pour objectif la promotion économique du territoire Marseille – Provence auprès des partenaires économiques moscovites. Cette 1ère visite officielle de la ville de Marseille à Moscou témoigne d’une coopération forte avec Aix-Marseille Université comme acteur du territoire lors des missions à l’étranger des délégations de la ville de Marseille.

La mission à Moscou a permis à AMU de renforcer les liens de coopération déjà existants avec l’Université d’Etat de Moscou – Lomonosov (MGU) comprenant la préparation conjointe de projets de recherche franco-russe en biologie marine et le développement des échanges académiques dans les thématiques de la biodiversité, l’écologie et l’environnement (OSU-PYTHEAS) valorisées par les initiatives passées de la ville de Marseille dans ce domaine (forum de l’eau en 2014). En matière d’innovation technologique, des contacts ont été pris avec la société Super Ox Europe travaillant sur la supra conductivité et l’efficacité énergétique, ainsi qu’avec le centre de données en biotechnologie et en biomédecine de la nouvelle technopôle « Skoltech ».

 

De l’origine de la crise forestière en Afrique Centrale il y a 2 600 ans

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L’origine de la « crise forestière » qui a commencé il y a environ 3 000 ans et profondément affecté le couvert végétal de l’Afrique Centrale a longtemps été controversée. Une équipe internationale 1 germano-franco-camerounaise regroupant paléoclimatologues, géochimistes et archéologues vient de remettre sur le devant de la scène l’hypothèse de la cause anthropique. Les résultats des analyses effectuées sur des sédiments lacustres en provenance du sud du Cameroun et leur combinaison à des données archéologiques régionales a en effet permis à cette équipe de mettre en évidence que, dans cette région, ces transformations de l’environnement forestier avaient commencé il y a 2 600 ans et n’étaient pas le fruit du changement climatique mais bien celui de la croissance démographique qu’a connue cette région à cette époque.

Les hommes modifient leur environnement naturel pour qu’il leur soit plus favorable, et cela depuis plusieurs millénaires, même dans les régions les plus reculées de la planète. Ces influences précoces sont bien documentées dans la forêt amazonienne. En revanche, l’impact anthropique en Afrique Centrale reste un sujet encore largement débattu, alors que des perturbations majeures s’y sont produites depuis plusieurs millénaires. Il y a plus de 20 ans, l’analyse des sédiments lacustres du Barombi Mbo au Sud Cameroun a révélé que les couches sédimentaires les plus anciennes contiennent principalement des pollens d’arbres reflétant un couvert forestier dense. A l’inverse, les sédiments les plus récents concentrent une proportion significative de pollens de savane : il y a environ 3 000 ans, la forêt primitive dense a ainsi rapidement laissé place à des savanes, modification qui a été suivie par un retour rapide à des forêts. Pendant longtemps, ce changement soudain, baptisé « crise forestière », a été attribué à un changement climatique lié à une diminution de la quantité des précipitations et une accentuation de la saisonnalité. Malgré quelques controverses, l’énigme de l’origine de la crise forestière semblait résolue.

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Lac Barombi Mbo, au sud du Cameroun. Crédit : IRD – Université de Potsdam – Yannick Garcin

Une équipe internationale composée de géochimistes, paléoclimatologues et archéologues suspectait que d’autres causes pouvaient expliquer cette transformation profonde des environnements forestiers. En menant une nouvelle campagne de carottage en 2014 sur le lac Barombi Mbo, ils ont reconstruit de manière indépendante la végétation et le climat de l’époque par l’analyse des isotopes stables des cires cuticulaires des plantes, fossiles moléculaires préservés dans les sédiments. L’équipe a confirmé un changement important de végétation pendant la crise forestière, mais elle a également démontré que celui-ci ne s’accompagnait d’aucun changement des précipitations. Elle précise également la chronologie de cet événement qui aurait débuté sur le bassin du Barombi Mbo il y a 2 600 ans pour s’achever tout aussi rapidement quelques 600 ans plus tard.

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Carottage des sédiments sur le lac Barombi Mbo en 2014 Crédit : IRD – Université de Potsdam – Yannick Garcin

Ainsi si l’existence de la crise forestière est avérée, elle ne saurait s’expliquer par un changement climatique. En revanche, en étudiant plus de 460 sites archéologiques dans la région, des arguments qui laissent penser que les humains sont à l’origine de ces changements environnementaux peuvent être mis en avant. Les vestiges archéologiques de plus de 3 000 ans sont effectivement rares en Afrique Centrale. Autour de 2 600 ans, simultanément à la crise forestière, le nombre de sites archéologiques augmente significativement, suggérant une croissance rapide de la population (probablement liée à l’expansion des populations Bantu en Afrique Centrale). Cette période voit également, dans la région, l’apparition de la culture du millet, de l’exploitation des palmiers à huile et le développement de la métallurgie du fer. La combinaison des données archéologiques régionales et des résultats sur les sédiments du lac démontre de manière convaincante que les humains ont fortement généré des impacts sur les forêts tropicales en Afrique Centrale il y a plusieurs milliers d’années et qu’ils ont laissé des empreintes anthropiques détectables dans les archives géologiques. La crise forestière a été probablement provoquée par la croissance des populations qui se sont installées dans la région et ont dû éclaircir la forêt pour pouvoir cultiver des terres devenues arables, selon un processus similaire à ce que nous observons actuellement dans de nombreuses régions d’Afrique, d’Amérique du Sud et d’Asie. Cette étude apporte un nouvel éclairage sur la  » crise forestière » en Afrique Centrale. Elle souligne également la capacité des écosystèmes à se régénérer. Quand la pression anthropique a diminué il y a 2 000 ans, les environnements forestiers se sont reconstitués, mais pas nécessairement à l’identique. Ainsi, en Amazonie comme en Afrique, les études de terrain montrent que la présence de certaines espèces témoigne d’activités humaines anciennes.

1. Les laboratoires français impliqués sont Le Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE/PYTHÉAS, CNRS / AMU / IRD / Collège de France), le Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes, environnement (LGL-TPE/OSUL, CNRS / ENS Lyon / Université Claude Bernard), le laboratoire Patrimoines locaux et gouvernance (PALOC, IRD / MNHN), le laboratoire Morphodynamique continentale et côtière (M2C, Université de Caen Normandie / Université de Rouen Normandie / CNRS), le laboratoire Hydrosciences Montpellier (HSM/OREME, CNRS / Université de Montpellier / IRD) et le Laboratoire de Chimie de l’Environnement (LCE, Université Aix-Marseille / CNRS)

Diatomées pico- et nano-planctoniques : une importance sous-estimée dans les cycles biogéochimiques océaniques

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Les diatomées sont l’un des principaux groupes de producteurs primaires des océans, responsables chaque année d’environ 20 % du CO2 fixé par photosynthèse sur Terre. Si dans les modèles biogéochimiques, elles sont généralement assimilées au microphytoplancton (20-200 µm), il existe de nombreuses diatomées appartenant au nano- (2-20 μm) voire au pico- (< 2 μm) phytoplancton. En raison de leur très petite taille, elles sont difficiles à détecter par les méthodes classiques d’observation et sont très mal caractérisées. Au cours de la campagne DeWeX-MERMEX dans le nord-ouest de la Méditerranée, une équipe de chercheurs 1 a mis en évidence une floraison printanière massive en 2013 de la plus petite diatomée connue (Minidiscus). En parallèle, l’analyse des données de métagénomique acquises au cours de l’opération Tara Oceans leur a permis de révéler une présence significative à l’échelle mondiale, et largement sous-estimée jusqu’à présent, de ces petites diatomées. Les chercheurs ont aussi démontré que ces espèces pouvaient être exportées rapidement vers les zones méso- et bathypélagiques sous forme d’agrégats et que des diatomées pico- et nanoplanctoniques pouvaient ainsi localement contribuer à la pompe biologique tout en alimentant également la boucle microbienne.

Il est couramment admis que les floraisons printanières phytoplanctoniques ou celles déclenchées par le mélange turbulent conduisant à l’injection de sels nutritifs dans la couche de surface s’accompagnent d’un développement important de diatomées de moyenne et grande tailles, souvent de forme coloniale. Les chercheurs participant au programme DeWeX d’étude de l’efflorescence planctonique faisant suite à la convection hivernale profonde dans la zone de formation des eaux denses au large du golfe du Lion en Méditerranée Nord-Occidentale, s’attendaient ainsi à observer une floraison de diatomées dans la catégorie du microplancton. Suite à un mélange convectif ayant homogénéisé l’ensemble de la colonne d’eau sur 2500 m au cours de l’hiver 2012-2013, la floraison planctonique a été particulièrement intense et étendue. Une surprise de taille a été l’absence totale dans cette zone de diatomées de grande taille, remplacées lors de cet événement par une floraison de deux espèces du plus petit genre de diatomée connu à ce jour Minidiscus, de 2 à 5 μm, et atteignant des concentrations record de 6 millions de cellules L-1. Les chercheurs ont calculé qu’à certains sites, et notamment au centre de la zone de convection, cette diatomée pouvait représenter jusqu’à 30% du carbone organique particulaire total. Ces organismes n’ont pu être identifiés que grâce à la microscopie électronique à balayage, les techniques d’observation classique en microscopie inversée ne permettant pas de les reconnaître.

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Concentrations de surface de Chlorophylle a pendant le leg 2 de la campagne DeWeX en avril 2013. La zone caractérisée par l’accumulation importante de Chla correspond à une zone de formation d’eau dense. Crédit : MIO

A partir d’une représentation numérique simplifiée des conditions environnementales observées en début d’efflorescence, un modèle de dynamique phytoplanctonique organisé en niches écologiques conforte l’hypothèse que seule une mortalité plus élevée (top-down) appliquée aux diatomées de grande taille et liée à la présence de brouteurs méso-zooplanctoniques permet de reproduire la dominance de ces petites diatomées au moment de l’efflorescence printanière. En parallèle de ces observations, les premières données de Tara Océans sur la diversité des diatomées, publiées en 2016, ont révélé la présence de Minidiscus dans une grande majorité d’échantillons. Une ré-analyse des données a permis d’identifier ce genre comme étant le 20ème genre de diatomées le plus abondant dans la couche de surface et le 7ème genre le plus abondant dans la couche mésopélagique, ce qui est beaucoup plus surprenant à l’échelle globale au vu du faible nombre d’observations recensées dans la littérature.

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La diatomée Minidiscus comicus (gauche) et M. trioculatus (droite) Diatomées identifiées en microscopie électronique à balayage. Barre d’échelle 1 µm. Crédit : V. Cornet / MIO

Plusieurs résultats originaux découlent de cette étude :

  1. La mise en évidence de diatomées de taille pico- à nano-planctonique capables de former des efflorescences importantes et de contribuer significativement à la biomasse produite, dont l’importance a probablement été très sous-estimée en raison de biais d’échantillonnage et d’observation, désormais résolus par le couplage de la microscopie à balayage et de la génomique.
  2. Si ces diatomées alimentent principalement la boucle microbienne en étant reminéralisées au sein de la couche de surface, elles sont aussi capables de contribuer localement à l’export de matière particulaire par le biais de processus d’agrégation.
  3. Ces observations confirment la nécessité d’ouvrir la boîte noire « diatomées » et d’étudier le rôle de la biodiversité réelle dans la modulation des flux des éléments biogènes au sein d’un même groupe fonctionnel.
1. Les laboratoires impliqués sont les suivants : Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / IRD / AMU / Université de Toulon), Institut de biologie de l’Ecole Normale Supérieure (IBENS, CNRS / ENS, Paris / INSERM), Centre de formation et de recherche sur l’environnement marin (CEFREM, CNRS / UPVD), Laboratoire d’océanographie microbienne (LOMIC/OOB, CNRS / UPMC), Station biologique de Roscoff (SBR, CNRS / UPMC) et Institut François-Jacob (CEA).

Découvrez le nouvel ouvrage « Mangrove. Une forêt dans la mer »

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Savez-vous que les mangroves sont des puits de carbone qui absorbent de grandes quantités de CO2 ? Qu’elles peuvent servir de filtres ou d’éponges face aux pollutions humaines ? Cet écosystème complexe fait l’objet d’un ouvrage « Mangrove. Une forêt dans la mer », rédigé par des chercheurs issus des laboratoires du CNRS ou associés. Publié par le cherche midi, en partenariat avec le CNRS, ce livre grand public paraît le 2 février 2018 en librairie. Il nous invite à poser un regard nouveau sur cette forêt secrète, dont la préservation devient un enjeu écologique mondial.

La mangrove, cette forêt entre terre et mer qui borde les littoraux tropicaux, a longtemps été perçue comme un milieu hostile ou inutile… Elle renvoie aussi à un puissant imaginaire des tropiques qui a inspiré bon nombre de nos plus grands écrivains. Cet écosystème, complexe, abrite les palétuviers capables de vivre les pieds dans l’eau salée, des poissons pouvant respirer hors de l’eau, des crabes ingénieurs et une multitude de bactéries indispensables au recyclage de la matière organique. Aujourd’hui, confrontée à la crevetticulture, aux coupes de bois, à la pollution mais aussi sous l’emprise directe des changements climatiques, cette mangrove, grignotée de toute part, est en danger.

Cet ouvrage, rédigé par des chercheurs spécialistes du milieu, nous montre combien sa préservation devient un enjeu écologique mondial tant cet écosystème contribue à l’équilibre des littoraux tropicaux et à ceux de la planète tout entière.

Sait-on par exemple que ces forêts maritimes jouent le rôle de puits de carbone en absorbant de grandes quantités de CO2 ? Qu’elles peuvent servir de filtres ou d’éponges face aux pollutions humaines ? Qu’elles constituent un rempart contre les tempêtes ou les tsunamis ? Un livre qui nous invite à poser un regard nouveau sur cette forêt si secrète au cœur des enjeux écologiques tropicaux.

MangroCouverture "Mangrove, une forêt dans la mer"ve Une forêt dans la mer En librairie à partir du 2 février 2018, le cherche midi, en partenariat avec le CNRS Un ouvrage collectif illustré sous la direction de François Fromard, Emma Michaud, Martine Hossaert-McKey. 168 pages – 24,90 €

Dans la même collection : Biodiversités (2010), Mondes polaires (2012), Écologie chimique (2012), Mondes marins (2014), Écologie tropicale (2015), Empreinte du vivant (2015) et Écologie de la santé (2017).

Une méthodologie inspirée des marchés financiers pour optimiser le fonctionnement des écosystèmes

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S’inspirer des marchés financiers pour la gestion des écosystèmes ? Une équipe internationale de recherche, dirigée par INRAE et le CNRS, a conçu une méthodologie inédite en s’inspirant de l’optimisation des investissements boursiers pour étudier comment la distribution de la ressource entre espèces (leur biomasse) impacte le fonctionnement des écosystèmes. Faut-il miser sur une espèce phare et performante, ou au contraire partager équitablement la ressource entre plusieurs espèces pour maximiser les bénéfices de la biodiversité ? Ces résultats, publiés le 10 février dans la revue PNAS, montrent l’importance du partage équitable des ressources entre espèces pour maximiser le fonctionnement des écosystèmes.

Voir en ligne : L’article sur le site du CNRS

Des céréales en Anatolie deux millions d’années avant l’agriculture ?

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Alors que l’on pensait que les humains étaient les géniteurs des céréales, celles-ci semblent avoir émergé naturellement, l’homme ayant simplement accéléré leur expansion. En effet, la découverte de pollen de céréales anciens dans la longue série sédimentaire d’Acıgöl (600 m de long, datée à la base de 2,3 millions d’années (Ma), dans le Sud-Ouest de l’Anatolie) permet de faire reculer de plus de deux millions d’années l’apparition des céréales dans les écosystèmes, et de remettre en question le paradigme de la domestication au Néolithique. Cet article, paru dans Scientific Reports, est le résultat des recherches interdisciplinaires menées avec le consortium Acıgöl rassemblant des géologues, des paléoécologues, des écologues et des archéologues issus notamment de l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE – CNRS / Avignon Univ. / IRD / Aix-Marseille Univ.), du laboratoire Histoire naturelle de l’Homme préhistorique (HNHP – CNRS / MNHN / Univ. Perpignan Via Domitia), du Laboratoire Image, Ville, Environnement (LIVE – CNRS / Univ. Strasbourg), du Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE – CNRS / INRAE / Aix-Marseille Univ / IRD) et du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE – CNRS / Univ. Versailles Saint-Quentin / CEA).

Les plus anciens pollens de céréales (Fig. 1) ont été trouvés dans le sud-ouest de l’Anatolie, dans la longue série lacustre d’Acıgöl (601 m) datée, à la base, de 2,3 millions d’années (Ma) Ces pollens, appelés « proto-céréales » de fait de leur ancienneté, apparaissent aux côtés de spores de champignons qui sont d’excellents indicateurs de la présence des troupeaux de grands mammifères car ils se développent exclusivement sur les excréments de ces animaux. Le pollen des ancêtres d’arbres cultivés (olivier, noyer, châtaignier, noisetier Prunus), caractéristiques de l’agriculture moderne méditerranéenne, a également été trouvé.

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Figure 1
Grains de pollen de Cerealia et de Triticum sp. d’Acıgöl (ACI), carotte 3 (photos 1–7), du site romain de La Verrerie, Arles, France (photo 8) et d’un champs de blé actuel de Gardouch, Haute-Garonne, France, (photo 9). Photographies au microscope photonique (photo 1 – 4 and 8) et confocal (photos 5-7 and 9). 1) Echantillon (Ech.) ACI 239 m, âge : 0.871 Ma. 2) Ech. ACI 435.50 m, âge : 1.709 Ma. 3) Ech. ACI 532.44 m, âge : 2.122 Ma. 4) Ech. ACI 509.50 m, âge : 2.026 Ma. 5) Ech. ACI 552.57 m, âge 2.206. 6) Ech. ACI 552.57 m, âge : 2.206 Ma. 7) Ech. ACI 429.50 m, âge : 1.681 Ma. 8) Ech. La Verrerie 1455, âge : 50-70 BC (Roman). 9) pollen actuel de Triticum sp., âge : 2000 AD. L : longueur maximale (μm).

Crédit : CNRS

Les pollens de céréales sont distingués de ceux des graminées sauvages par leur taille de plus de 40 µm. La comparaison avec la pluie pollinique actuelle autour du lac montre que le mode de pollen de céréales (≥40 µm) est aujourd’hui presque absent (< 1 %), même dans des zones où les ancêtres des céréales (Aegilops) et les céréales (orge) sont présents, alors qu’on en trouve jusqu’à 9 % dans les sédiments anciens. A proximité d’Acıgöl, d’abondants restes fossiles de grands mammifères (mammouth, rhinocéros, okapi, chameau et de nombreux chevaux et bovidés) ont été mis au jour, ainsi qu’un crane d’Homo erectus d’origine africaine.

Les scientifiques ayant contribué à cette étude parue dans Scientific Reports, issus notamment de l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE – CNRS / Avignon Univ. / IRD / Aix-Marseille Univ.), du laboratoire Histoire naturelle de l’Homme préhistorique (HNHP – CNRS / MNHN / Univ. Perpignan Via Domitia), du Laboratoire Image, Ville, Environnement (LIVE – CNRS / Univ. Strasbourg), du Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE – CNRS / INRAE / Aix-Marseille Univ / IRD) et du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE – CNRS / Univ. Versailles Saint-Quentin / CEA), proposent l’hypothèse que les proto-céréales de la série d’Acıgöl proviennent de graminées sauvages et que leur émergence a pu être favorisée par les troupeaux de grands herbivores attirés par les eaux douces du lac Acıgöl. Par le piétinement, l’enrichissement des sols en azote et le broutage, les troupeaux de grands herbivores ont pu modifier le génotype des proto-céréales naturellement présentes à Acıgöl, favorisant ainsi l’émergence des céréales modernes. Les populations d’homininés, présentes dans le sud-ouest de l’Anatolie aux alentours d’1,4 Ma ont pu bénéficier de la présence de céréales dans les écosystèmes herbacés.

La remise en question du paradigme de la domestication : comment et quand ?

Que s’est-il passé au Néolithique, lorsque l’Homme est passé du mode de vie de chasseur-cueilleur à celui d’agriculteur, en « inventant » les céréales selon le modèle classique ? A-t-il reproduit les conditions qui existaient il y a deux millions d’années ? Y a-t-il eu une nouvelle étape de la spéciation des céréales liée à l’Homme ?

Ces résultats permettent de reformuler une énigme importante sur l’évolution humaine : quand les céréales sont-elles apparues et l’Homme en est-il le seul responsable ? Cette étude remet en question le paradigme longtemps soutenu selon lequel les humains sont les géniteurs des céréales, alors qu’il semble en fait que les céréales soient apparues naturellement, les humains ayant simplement accéléré leur expansion. Si cette hypothèse est confirmée par la présence de pollens de proto-céréales dans d’autres séries du Pléistocène inférieur ou plus anciennes, cela nécessitera une révision fondamentale de notre vision globale de l’histoire de la nutrition humaine.

Les financements de cette étude proviennent de l’ANR MRSEI ACIGOL, du LABEX OT-MED et de la Fédération de Recherche ECCOREV.

Voir en ligne : Le communiqué sud le site de l’INEE