Environnement

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

11 février 2021 by osuadmin

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 ?

29 avril 2021 by osuadmin

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.

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

Pollution atmosphérique en Méditerranée occidentale

21 novembre 2017 by osuadmin

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

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.

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.