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Pollution atmosphérique en Méditerranée occidentale

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Pour la première fois, une équipe internationale 1 de chercheurs de l’Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université de Toulon / IRD / AMU) et du Laboratoire de chimie de l’environnement (CNRS / AMU) ont réalisé une analyse comparative de l’occurrence atmosphérique des polluants organiques persistants au niveau des marges africaines et européennes de la Méditerranée occidentale. Cette étude met en évidence une pollution différenciée entre Bizerte (Tunisie) et Marseille (France), dépendant de la nature des polluants.

Il est admis que la mer Méditerranée est largement impactée par les polluants organiques persistants (POPs), mais leurs effets sur les écosystèmes et le cycle du carbone sont encore peu étudiés. La présence atmosphérique de POPs sur la côte nord-ouest de la Méditerranée africaine est quant à elle très mal documentée. Par ailleurs, des observations comparatives sur les marges africaine et européenne de la mer Méditerranée n’avaient encore jamais été réalisées.

Des échantillons d’aérosols atmosphériques, collectés simultanément en 2015 – 2016 dans deux villes côtières de référence, en Afrique (Bizerte, Tunisie) et en Europe (Marseille, France), ont été analysés pour 62 contaminants organiques toxiques appartenant aux trois plus importantes familles de POPs :

  • les polychloro dibenzo-p-dioxines et les dibenzofuranes (PCDD/Fs), connus sous le nom générique de « dioxines » et produits dans les processus de combustion ;
  • les polychlorobiphényles (PCBs), considérés comme des contaminants industriels classiques ;
  • les polybromodiphényléthers (PBDE) qui, contrairement aux PCDD/Fs et aux PCBs, sont considérés comme une première génération de « contaminants émergents » (seulement récemment interdits) et plus associés à la période actuelle.
Représentation des apports atmosphériques
Représentation des apports atmosphériques des PCDD/Fs, des PCBs et des PBDEs à Bizerte (en jaune) et Marseille (en bleu) et du transfert éventuel de l’Europe vers l’Afrique des stocks atmosphériques de PBDEs en mer Méditerranée côtière du Nord-Ouest (une des hypothèses proposées).
Crédit : MIO

L’étude révèle des valeurs médianes 2 de concentrations et d’apports atmosphériques des dioxines et des PCBs plus élevées du côté africain (exposition potentielle plus élevée), tandis que les niveaux médians de concentrations et d’apports des PBDE « émergents » sont plus élevés du côté européen. Par ailleurs, bien que des sources locales sur le bord nord-ouest méditerranéen de l’Afrique ne soient pas écartées, les auteurs avancent comme hypothèse un éventuel transfert de l’Europe vers l’Afrique des stocks atmosphériques de PBDE (ceci reste à confirmer avec des observations supplémentaires).

Ce travail répond à un objectif majeur du programme MERMEX-MERITE/MISTRALS d’études sur l’intercomparaison des produits chimiques toxiques sur les côtes africaines et européennes de l’ouest de la Méditerranée. Réalisé sous la responsabilité du MIO et dans le cadre global du Labex OT-MED (MEDPOP), ce travail est le fruit d’une collaboration avec plusieurs laboratoires espagnols et tunisiens dans le cadre du LMI-Cosysmed de l’IRD. D’autres travaux sur l’impact de ces contaminants sur les écosystèmes marins sont en cours au MIO.

1. Les institutions étrangères impliquées sont l’université de Carthage (Tunisie) et l’Institute of organic chemistry - CSIC (Espagne).
2. Valeur centrale de la série de données

Une synthèse des différentes écorégions de la mer Méditerranée

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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.

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

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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)

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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).

Les équipes de l’Institut Pythéas se mobilisent pour le congrès de l’Union internationale de la Conservation de la Nature

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Parallèlement à leurs interventions au sein du congrès, nos équipes se mobilisent fortement pour sensibiliser les publics aux enjeux de la conservation de la biodiversité sur les Espaces Génération Nature organisés par le Ministère de la Transition écologique et solidaire et l’Office français de la biodiversité. Voici quelques morceaux choisis !

L’OSU Pythéas dans le « IN » des Espaces Génération Nature

  • Escape game « Alerte, biodiversité en danger » Proposé par Observatoire des Sciences de l’Univers Institut Pythéas (CNRS-AMU-IRD-INRAE), les Petits Débrouillards et l’INSERM (tous les jours du Congrès)

Enfermés dans un espace immersif, les joueurs doivent récolter informations, indices et messages codés pour relever le défi qui leur est proposé : sauver la biodiversité avant qu’elle ne soit détruite ! Car ils sont notre dernier espoir, tous les scientifiques travaillant sur une mystérieuse plante invasive au fort pouvoir allergisant ont disparu. L’enjeu ? Retrouver les résultats de leurs recherches avant que ne soit déclenché un épandage massif qui serait tout aussi dévastateur pour la biodiversité… Par petits groupes, les participants sont répartis dans les trois espaces de jeu – le laboratoire, le terrain et l’hôpital – et doivent combiner leurs méninges et les informations scientifiques découvertes. Chaque groupe ressort avec un élément clé de la solution finale qui permettra d’éviter la catastrophe. Grâce à sa mise en scène et ses supports multimédia, cet escape game pédagogique veut sensibiliser le public aux enjeux de la protection de la biodiversité en s’appuyant sur une plante invasive bien réelle : l’ambroisie. Un livret pédagogique avec une synthèse des principales informations associées à chaque espace sera accessible sur le site web du jeu – www.escapegamebiodiversite.fr

  • Installation « Les invisibles ou la fabrique du sol -ce qui nous lie » Proposé par le Groupe Dunes et l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale – OSU Pythéas (CNRS-AMU-IRD-INRAE)

Une installation artistique conçue par Madeleine Chiche et Bernard Misrachi, artistes, en collaboration avec Thierry Gauquelin, écologue au sein de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité marine et continentale et une équipe de jeunes chercheurs. Ensemble, ils reconstituent un sol qui abrite divers organismes vivants et des végétaux qui s’y développent. Des caméras microscopiques enregistrent ces mystérieux êtres vivants, en apparence insignifiants. Ces images sont diffusées sur des écrans mêlés à d’autres images, paysages microscopiques, collemboles et autres invisibles enregistrés dans différentes situations.

  • Des animations …du fond des mers aux confins de l’Univers sur l’espace « Patrimoine naturel et biodiversité dans le département des Bouches-du-Rhône et la Métropole Aix-Marseille Provence »
Espace Océan
  • Des animations à découvrir nos recherches avec l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO)

Bathy-Bot, BathyReef et la bioluminescence de organismes sous-marins Bathy-Bot est un robot multi-capteurs à chenilles opéré via internet ! Son immersion à 2500 mètres de profondeur à 40 km au large de Toulon est prévue en janvier 2022. Il permettra d’observer en continu les organismes vivants à ces profondeurs. BathyBot permettra ainsi d’observer le milieu marin profond, pour comprendre cet environnement encore quasi inconnu. Pour mener à bien sa mission, les chercheurs vont également immerger un colonisateur en ciment bio-inspiré – BathyReef – imaginé et réalisé par les scientifiques du programme BathyBot, en collaboration avec le cabinet d’architecte Tangram et de la Société VICAT. BathyReef permettra à BathyBot de s’élever et d’observer une zone un peu au-dessus du fond de la mer. Il permettra de suivre la colonisation des organismes en profondeur, pendant plusieurs années. Sur cet espace vous pourrez également observer la bioluminescence : une production de lumière par des organismes vivants. Dans l’océan les ¾ des organismes possèdent cette capacité de bioluminescence. En mer Méditerranée, à 2500 m de fond, des phénomènes de forte bioluminescence ont été mis à jour dans des travaux scientifiques menés par le MIO.

  • POLAR POD, EXPLORATION DE L’OCEAN AUSTRAL -– du 4 au 7/09 – Cible : tous publics (Espace du département des Bouches-du-Rhône)

Dû à son éloignement et la rudesse des conditions de mer, l’océan Austral qui entoure l’Antarctique reste très peu exploré. Il y a un besoin de mesures in-situ de longue durée, notamment durant l’hiver Austral. Le bureau d’études de SHIP-ST a donc conçu le POLAR POD, une plateforme verticale très stable dans la grosse mer : 100 m de hauteur dont 75 mètres de tirant d’eau pour un poids de 1000 tonnes. Entrainé par le Courant Circumpolaire Antarctique et autonome en énergie (6 éoliennes), ce vaisseau « zéro émission » effectuera deux circumnavigations de l’Antarctique en 3 ans. L’équipage sera relayé tous les 2 mois. Ces principaux domaines de recherches sont : échanges atmosphère-océan, absorption du CO2, inventaire du plancton par imagerie et de la faune par acoustique, calibration des mesures satellites, impacts anthropiques. Départ prévu fin 2023.

  • Le phytoplancton et zooplancton

Essentiellement composé d’organismes invisibles à l’œil nu, le plancton marin joue un rôle fondamental pour la vie et le climat de notre planète Partez à la découverte du phytoplancton et du zooplancton : Observation au microscope de zooplancton et de phytoplancton, Le plancton en réalité augmentée et virtuelle de Planktomania, Le plancton polaire à bord du POLAR POD …

Autant d’activités pour faire vous faire découvrir les rôles écologiques du plancton de manière ludique.

Espace Terre

Avec le bac à sable interactif, le Centre de Recherche et d’Enseignement de Géosciences de l’Environnement (CEREGE) vous invite à découvrir de manière ludique et pédagogique la formation des reliefs. Venez explorer la fabrique des paysages, des rivières à l’érosion des montagnes avec ce bac à sable en réalité augmentée.

Et, avec l’application pédagogique « Virtuafield », il vous propose une balade virtuelle pour observer et apprendre la géologie.

Espace Univers

Balade virtuelle à la surface de la comète Tchouri. Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) a été un acteur majeur dans la conception de la caméra OSIRIS/NAC de la sonde Rosetta. Pour partager avec le public quelques facettes de cette aventure scientifique exceptionnelle dédiée à l’étude de la comète Tchouri, ces équipes ont adapté les images scientifiques prises par la caméra pour vous proposer une balade en réalité augmentée à la surface de la comète.

Espace jeux

Apprenez en vous amusant avec les jeux de la « Biodivalise ». La « Biodivalise » est composée d’une série de jeux pédagogiques réalisés par quatre étudiantes en 1ère année de master Information et médiation scientifique et technique d’Aix-Marseille Université au court de leur stage au sein de l’équipe communication – diffusion des connaissances de l’OSU Institut Pythéas. Ces jeux accompagnent l’exposition « La biodiversité de A et Z » et sont dédiés à sensibiliser les joueurs à certaines facettes de la biodiversité et aux moyens de la protéger tout en leur faisant découvrir quelques notions clés qui y sont liées.

L’Observatoire des Saisons Provence avec les jeux de Télabotanica animés par l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie (IMBE) L’ODS Provence, déclinaison régionale du programme de sciences participatives « l’Observatoire Des Saisons » a été créé en 2015 par l’IMBE sur une idée du Conseil Départemental des Bouches-du-Rhône avec l’appui de l’Académie d’Aix-Marseille. Il mobilise les collégiens (et tout citoyen) en les invitant à collecter des données sur la phénologie des êtres vivants et notamment des plantes, les sensibilisant ainsi aux enjeux de la protection de la biodiversité.

Et beaucoup d’autres interventions dans des conférences, des tables rondes, des présentations par nos doctorants de leur sujet de recherche… et bien sûr avec la série de podcasts « Les Echos-logiques »

L’OSU Pythéas dans le « OFF » des Espaces Génération Nature

Exposition « La biodiversité de A à Z »

Cette exposition réalisée en collaboration avec l’institut Méditerranéen pour la Transition Environnementale (ITEM) sera présentée, pendant la durée du congrès, en plein air, dans les allées du Parc Borely à Marseille. Le propos : Qu’est-ce que la biodiversité ? Quels liens entretenons-nous avec notre environnement appelé « Nature » ? Comment nous adapter pour nous y reconnecter durablement ? A travers le parcours imagé et coloré de cette exposition vous embarquerez dans l’abécédaire de la biodiversité, et vous pourrez ainsi vous interroger, lettre après lettre, à tout ce qui la relie… à nous !

Les balades de Pythéas – La sardine

Connectés sur l’application Street Science, rejoignez le parcours de la Sardine et partez à la découverte de quelques facettes de l’histoire de Marseille, construite autour de son port naturel, accompagnés du dieu Sardine … A chaque étape, explorez les vestiges du passé marseillais pour comprendre les enjeux du développement de cette ville cosmopolite et l’évolution de sa nature.

Balade sonore « Des mondes au creux de l’oreille »

Fruit de la rencontre entre artistes et scientifiques, Des mondes au creux de l’oreille est une installation proposant une balade dans des paysages sonores captés en sept points du globe. En se connectant simplement à la web app, le public est invité à déambuler le long du Vieux-Port de Marseille et à se laisser porter à l’écoute d’environnements sonores naturels, proches ou lointains, connus ou inconnus, qui lui parviennent au creux de l’oreille… www.desmondesaucreuxdeloreille.net

Le MedECC va recevoir le Prix Nord-Sud du Conseil de l’Europe

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Le Prix Nord-Sud du Conseil de l’Europe 2020 sera remis, le 9 décembre, au Réseau d’experts méditerranéens sur le changement climatique et environnemental (MedECC) pour l’élaboration de la toute première évaluation scientifique sur l’impact du changement climatique et environnemental sur le bassin méditerranéen. Le MedECC est composé de plus de six cents scientifiques de 35 états de la Méditerranée et d’Europe engagés dans la recherche et la planification de politiques environnementales.

Le prix Nord-Sud est attribué tous les ans depuis 1995 à deux candidats (activistes, personnalités ou organisations) s’étant distingués par leur engagement exceptionnel pour promouvoir la solidarité entre le Nord et le Sud.