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Environnement

Marseille à l’heure des sciences écologiques

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Le congrès international sfécologie 2016 se tiendra au Palais du Pharo de Marseille du 24 au 28 octobre 2016. Cet événement qui réunira chercheurs et acteurs de l’écologie scientifique du monde entier permettra de faire un point sur les dernières avancées de la recherche en sciences écologiques et de discuter autour des grands enjeux actuels de l’environnement.

Biodiversité, changements globaux, invasions biologiques, communication chimique, évolution et diversification sont autant de thèmes méritant une diffusion large, afin de mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes terrestres et marins à toutes les échelles spatiales et temporelles. Les travaux scientifiques présentés lors du congrès sont cruciaux pour comprendre les services qu’offrent les milieux naturels à nos sociétés et pour entreprendre une gestion durable des effets de l’industrie, de l’agriculture ou de l’urbanisation.

Les organisateurs

  • La Société Française d’Écologie (Sfé), fondée en 1968, est une association reconnue d’utilité publique et membre de l’European Ecological Federation (EEF) et de l’International Association for Ecology (INTECOL). Elle a pour objectif de faire rayonner les sciences de l’écologie en France en promouvant le développement, l’intégration et le partage des connaissances scientifiques de l’écologie sous tous ses aspects.
  • L’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Écologie marine et continentale (IMBE) rassemble plus de 250 chercheurs spécialistes de l’environnement, qui analysent la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes terrestres et marins. En développant des approches de biologie fondamentale, de modélisation ou de recherche appliquée, l’institut apporte une compétence forte dans les domaines des relations homme-milieu, de la conservation de la biodiversité et de la restauration écologique.

 

Les algues microscopiques privilégient la photosynthèse plutôt que la calcification des coquilles en cas de baisse du CO2 océanique

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Une nouvelle étude pilotée par des chercheurs du Département de Géologie de l’Université d’Oviedo (Espagne) et du CEREGE (CNRS – Université d’Aix-Marseille – IRD / France) laisse supposer qu’un taux de CO2 atmosphérique élevé n’est pas forcément une mauvaise nouvelle pour les algues microscopiques que sont les coccolithophores. Cette recherche, publiée dans le journal Nature Communications le 14/01/2016, montre pour la première fois que l’épaisseur des coquilles de coccolithophores a diminué d’environ de moitié au cours des 10 derniers millions d’années. Étonnamment, cette diminution suit la baisse sur le long terme de la concentration de CO2 dans les océans ; pour les auteurs ceci suggère qu’une importante quantité de CO2 pourrait aider les coccolithophores à construire des coquilles plus épaisses, au moins sur les échelles temporelles de plusieurs millions d’années. En apportant des données nouvelles sur les changements passés dans le CO2, cette étude apporte également la preuve du lien étroit existant entre taux du CO2 et les climats chauds.

Les organismes marins qui fabriquent des coquilles de carbonate de calcium – des moules aux coraux en passant par les algues microscopiques – sont emblématiques de la vie dans l’océan et risquent d’être les premières victimes des changements climatiques. En effet, les océans absorbent des quantités toujours plus grandes du dioxyde de carbone (CO2) émis par les activités humaines, et s’acidifient à l’échelle globale. Cette acidification pourrait empêcher la formation des coquilles ou squelettes calcaires ou les amincir.

Coccolithophores cultivées en laboratoire, photographiés sur un filtre en cellulose avec un microscope à balayage électronique (MEB).
Crédit : Lorena Abrevaya (Univ. Oviedo)
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Crédit : Lorena Abrevaya (Univ. Oviedo)

Pour étudier les relations entre changements climatiques et organismes à coquilles calcaires, les chercheurs se sont intéressés aux coccolithophores, un groupe de minuscules algues unicellulaires du phytoplancton dont les coquilles fossiles s’accumulent au fond des océans constituant d’inestimables archives de l’histoire de la Terre. C’est à ces organismes que l’on doit les grandes falaises de craie de la côte normande. De même, l’étude de ces coquilles fossiles les aide à mieux comprendre comment ces organismes, à la base de la chaine alimentaire océanique, se sont adaptés aux changements de l’océan dans le passé géologique.

Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont extrait les minuscules coquilles fossiles de carottes sédimentaires prélevées dans l’océan Indien et dans l’océan Atlantique tropical. En mesurant la quantité de lumière passant à travers les coquilles avec un microscope spécialisé, ils ont déterminé l’épaisseur de chaque coquille. En combinant de telles mesures effectuées pour des milliers de coquilles, ils ont pu montrer que simultanément, dans les deux océans, les coquilles ont commencé s’amincir il y a environ 9 millions d’années. La synchronicité de ce changement dans deux zones considérablement éloignées indique qu’il est probable que la cause de l’amincissement des coquilles est due à un changement global de l’état de l’océan.

Pour comprendre les causes de ce changement global de l’épaisseur des coquilles, l’équipe a effectué des mesures géochimiques des coquilles et des résidus de matière grasse appelés alcénones, produite par les algues conservés dans les mêmes sédiments pendant des millions d’années. Les mesures de la chimie des alcénones témoignent de changements dans la concentration de CO2 dans l’océan, une ressource essentielle pour la croissance des algues. Les mesures des types de carbone dans les coquilles ont permis de montrer comment la cellule est capable de répartir le carbone prélevé de l’eau de mer entre les processus de calcification et de photosynthèse qui en consomment tous les deux. Ces résultats confirment que les coquilles se sont amincies alors que le CO2 global diminuait et que les coccolithophores se sont adaptées en détournant le carbone disponible vers la photosynthèse au détriment de la fabrication de la coquille. Ces résultats sont en accord avec une étude précédente datant de 2013 *, montrant qu’avec peu de CO2 ces algues s’adaptent en réduisant le carbone réservé pour la formation des coquilles.

En même temps, la démonstration d’une diminution du CO2 sur cette période de temps permet de mieux comprendre la sensibilité du climat aux variations de CO2 sur des échelles de temps longues dans le passé. Des preuves d’un fort refroidissement des océans au cours des 15 derniers millions d’années ont été accumulées par de nombreuses équipes de scientifiques au cours de la dernière décennie. En montrant clairement un important déclin de la concentration de CO2 dans l’océan dans cet intervalle de temps, les nouvelles données prouvent le lien suspecté par de nombreux scientifiques entre CO2 et climat sur cette période, et permettent d’expliquer le refroidissement. Les conditions chaudes et le haut niveau de la mer d’il y a 10 à 15 millions d’années, comparé à aujourd’hui, ont très probablement été causés par une plus forte concentration en CO2 atmosphérique à cette époque.

Le fait que les algues calcifiantes étudiées synthétisent des coquilles plus épaisses pendant les périodes pendant lesquelles le CO2 est élevé, ne signifie pas qu’il n’y a pas de danger pour tous les organismes calcifiants de l’océan. Les coccolithophores font figure d’exception parmi les organismes calcifiants océaniques : ce sont des plantes, et ont donc besoin de carbone à la fois pour la photosynthèse et pour la calcification. Les organismes calcifiants qui ne font pas de photosynthèse, comme les coraux, les huîtres et certains planctons (les foraminifères par exemple), répondront très probablement de manière spécifique pour la calcification et les adaptations potentielles à un fort taux de CO2. De plus, les vitesses de changement de la chimie des océans sont bien plus graduelles dans cette étude que celles des changements en cours et prédits pour les prochaines centaines d’années.

La stabilité des plateformes de glace de la péninsule Antarctique mise à l’épreuve des rivières atmosphériques

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Selon une nouvelle étude menée par des scientifiques  de l’Université Grenoble Alpes, du CNRS, de Sorbonne Université et d’Aix-Marseille Université, ainsi qu’au Portugal, en Belgique, en Allemagne et Norvège, les rivières atmosphériques les plus intenses provoquent des conditions extrêmes qui déstabilisent les plateformes de glace de la péninsule Antarctique. Leur étude sera publiée dans la revue Communications Earth & Environment le 14 avril 2022.

Voir en ligne : La brève sur le site du CNRS

Les villes méditerranéennes en première ligne du réchauffement climatique

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Dans le Bassin Méditerranéen, les sociétés humaines et leur environnement ont co-évolué depuis plusieurs millénaires, en s’adaptant à des variations climatiques importantes. Très tôt, des villes se sont établies sur le littoral et ont prospéré grâce au commerce avec les campagnes environnantes et surtout avec les autres villes méditerranéennes. Il en a résulté cette spécificité méditerranéenne qui en fait la destination touristique la plus prisée du monde. Mais cette spécificité est-elle menacée par les changements globaux ?

La température moyenne annuelle augmente très vite en Méditerranée et surtout dans les villes là où réside la majorité de la population. Les vagues de chaleur – caractérisées par des températures diurnes et nocturnes nettement plus élevées que la normale durant plusieurs jours consécutifs – sont plus fréquentes et plus intenses qu’avant. Elles sont également plus intenses au cœur des villes à cause du phénomène d’ilot de chaleur urbain. Les villes anciennes avec leurs rues étroites leurs petites ouvertures et un bâti blanc réfléchissant permettaient d’atténuer l’effet des pics de chaleurs. En revanche, les villes modernes faites de béton et de verre permettent de s’en prémunir qu’au prix d’une climatisation électrique puissante, induisant une boucle de rétroaction positive sur le climat. Les vagues de chaleur sont responsables de taux de mortalité élevés provoquant des dizaines de milliers de décès prématurés, en particulier dans les grandes villes et parmi les personnes âgées. La morbidité et la mortalité liées à la chaleur ont été en partie réduites ces dernières années grâce à une protection plus efficace des personnes.

Au niveau des précipitations, on projette un allongement de la saison sèche estivale et une augmentation des pluies intenses hivernales. Le risque pour les ressources en eau est très important avec une diminution des précipitations de 2 à 15 % pour un réchauffement global de 2°C, la baisse maximale étant localisée au sud et à l’est du bassin. A la fin de l’été, les précipitations orageuses provoquent des inondations amplifiées par l’artificialisation des sols urbains et la déforestation particulièrement forte au sud. L’utilisation de l’eau domestique est déjà restreinte dans plusieurs pays méditerranéens. Les déficits hydriques sont exacerbés par les phénomènes démographiques et migratoires ainsi que par les limites et l’obsolescence des infrastructures de distribution d’eau. Plusieurs pays du nord sont parvenus à réduire les prélèvements domestiques en valeurs absolues alors que plusieurs pays du sud et de l’est affichent la tendance opposée. Une autre spécificité de la Méditerranée est sa quasi-absence de marées qui a permis aux habitants de construire des villes très proches de la mer. Avec un risque d’augmentation du niveau des océans de 37 à 90 cm en 2100, beaucoup de villes, d’infrastructures et de bâtiments patrimoniaux seront en danger de submersion d’ici la fin du siècle.

Du fait de ces constats, l’adaptation aux changements globaux revêt une importance particulière pour les villes méditerranéennes. Peu de villes méditerranéennes disposent de plans locaux en matière de climat qui prennent en compte l’atténuation et l’adaptation de manière conjointe. L’échange des connaissances et la promotion d’actions ambitieuses devraient permettre de nouvelles approches en matière de développement urbain. Comme les villes méditerranéennes densément peuplées sont d’immenses sources de carbone, il est urgent de mettre en place des modèles de croissance urbaine soutenable et de développer des villes vertes à faible émission de carbone.

Voir en ligne : Le site du Mediterranean Experts on Climate and environmental Change (MedECC)

Quantifier l’impact des éruptions volcaniques sur le climat

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Les grandes éruptions volcaniques éjectent dans la stratosphère des quantités considérables de soufre qui, après conversion en aérosols, bloquent une partie du rayonnement solaire et tendent à refroidir la surface de la Terre pendant quelques années. Une équipe internationale de chercheurs à laquelle participe Joël Guiot, chercheur au Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (OSU Pythéas – CNRS / IRD / Université d’Aix-Marseille) vient de mettre au point une méthode, présentée dans la revue Nature Geoscience, pour mesurer et simuler avec précision le refroidissement induit.

L’éruption du volcan Pinatubo, survenue en juin 1991 et considérée comme la plus importante du XXe siècle, a injecté 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans la stratosphère et provoqué un refroidissement global moyen de 0,4°C.

Pour quantifier le refroidissement temporaire induit par les grandes éruptions de magnitude supérieure à celle du Mont Pinatubo survenues ces 1 500 dernières années, les scientifiques ont généralement recours à deux approches : la dendroclimatologie, basée sur l’analyse des cernes de croissance des arbres, et la simulation numérique en réponse à l’effet des particules volcaniques. Mais jusqu’à maintenant ces deux approches fournissaient des résultats assez contradictoires, ce qui ne permettait pas de déterminer avec précision l’impact des grandes éruptions volcaniques sur le climat.

Les refroidissements simulés par les modèles de climat étaient en effet deux à quatre fois plus importants et duraient plus longtemps que ce que les reconstitutions dendroclimatiques établissaient. Les écarts entre ces deux approches ont même conduit certains géophysiciens à douter de la capacité des cernes de croissance d’arbres à enregistrer les impacts climatiques des grandes éruptions volcaniques passées et à remettre en cause la capacité des modèles à les simuler fidèlement.

 

  • Réconcilier les deux approches

Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE), de l’IRD, du CNRS, du CEA, de l’Université de Berne, de l’Université de Western Ontario et de Université de Cambridge sont parvenus à réconcilier les deux approches et à proposer une méthode capable d’estimer avec précision les effets que pourraient avoir les futures éruptions de forte magnitude sur le climat, pour ensuite mieux anticiper leurs impacts sur nos sociétés.

Dans cette équipe pluridisciplinaire, les dendrochronologues ont réalisé une nouvelle reconstitution des températures estivales de l’hémisphère nord pour les 1 500 dernières années. Ils ont analysé la largeur mais surtout la densité de cernes d’arbres, qui est très sensible aux variations de température et qui avait été négligée par le passé.

Les données ont été récoltées à travers tout l’hémisphère nord, de la Scandinavie à la Sibérie, en passant par le Québec, l’Alaska, les Alpes et les Pyrénées. Toutes les éruptions majeures ont ainsi été clairement détectées dans cette reconstitution. Les résultats ont montré que l’année qui suit une grande éruption est caractérisée par un refroidissement plus prononcé que celui observé dans les reconstitutions précédentes. Ces refroidissements ne semblent toutefois pas persister plus de trois ans à l’échelle hémisphérique.

Les physiciens du climat ont, quant à eux, calculé le refroidissement engendré par les deux plus grandes éruptions du dernier millénaire, les éruptions du Samalas et du Tambora, toutes deux survenues en Indonésie en 1257 et 1815 respectivement, à l’aide d’un modèle climatique sophistiqué. Ce modèle prend en compte la localisation des volcans, la saison de l’éruption et la hauteur d’injection du dioxyde de soufre et intègre un module microphysique capable de simuler le cycle de vie des aérosols volcaniques depuis leur formation, suite à l’oxydation du dioxyde de soufre, jusqu’à leur sédimentation et élimination de l’atmosphère. « Cette approche inhabituelle permet de simuler de façon réaliste la taille des particules d’aérosols volcaniques et leur espérance de vie dans l’atmosphère, ce qui conditionne directement l’ampleur et la persistance du refroidissement provoqué par l’éruption », explique Markus Stoffel, chercheur à l’UNIGE. Ces nouvelles simulations montrent que les perturbations des échanges de rayonnement, dues à l’activité volcanique, étaient largement surestimées dans les simulations précédentes, utilisées dans le dernier rapport du GIEC (Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat).

Pour la première fois, les résultats produits par les reconstitutions et les modèles climatiques convergent quant à l’intensité du refroidissement et démontrent que les éruptions de Tambora et du Samalas ont induit, à l’échelle de l’hémisphère nord, un refroidissement moyen oscillant entre 0,8 et 1,3°C pendant les étés 1258 et 1816. Les deux approches s’accordent également sur la persistance moyenne de ce refroidissement évaluée à deux-trois ans. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure évaluation du rôle du volcanisme dans l’évolution du climat.

Panache plinien de l’éruption du Sarychev (Russie) le 12 juin 2009. Crédit : NASA

« Le saviez-vous ? » arrive sur la toile !

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« Le saviez-vous ? » c’est une série de clips de 2 à 4 minutes sur une question ou une notion scientifique, réalisés en s’appropriant le langage et les modes de consommation en ligne des adolescents. L’objectif de ces clips est de faire découvrir au grand public et plus particulièrement aux adolescents quelques facettes de la science de manière ludique et didactique. Retrouvez « Le saviez-vous TV ? » sur la toile.

Le projet est porté par l’Observatoire des Sciences de l’Univers (OSU) Institut Pythéas (CNRS, IRD, AMU). En s’appuyant sur les équipes scientifiques de l’Institut Pythéas, l’objectif de « Le saviez-vous ? » est de rendre certaines facettes de la science encore plus accessibles en présentant les moyens et les techniques employés, mais aussi les enjeux des recherches et les défis à relever pour faire évoluer la connaissance. « Le saviez-vous ? » repose donc sur une collaboration entre des spécialistes de la communication et de la diffusion des connaissances, des professionnels de la vidéo et les scientifiques de l’ensemble des laboratoires de recherche associés au projet. Le principe général est simple : Un(e) comédien(e) âgé(e) d’une vingtaine d’années se tient face à la caméra dans un décor représentant sa chambre. Il pose une question et y répond. Il interagit avec son chat en peluche « Schrödinger ». En gros, c’est tout à fait comme s’il répétait son exposé devant la caméra avec son chat pour public. Ce principe de mise en scène nous permettra d’être à la fois précis et léger et d’aborder ainsi des notions parfois complexes avec simplicité (et parfois même un peu d’humour !). Tous les mois, nous diffusons sur la toile un nouvel épisode de « Le saviez-vous ? » en partenariat avec le magazine « Science & Vie Junior », premier des magazines jeunesse dédiés à la science. Ainsi, les lecteurs du magazine et les internautes peuvent retrouver chaque mois Capucine ou Gaétan, nos deux comédiens, dans un nouveau clip présentant la science tout simplement !

 

  • Pour son lancement « Le saviez-vous ? » fait honneur à la lumière

2015 ayant été proclamée « Année internationale de la lumière », « Le saviez-vous ? » lui consacre ses sept premiers clips :

  • Qu’est- ce que la lumière ?
  • Les rayons Gamma
  • Les UV
  • Les rayons X
  • La lumière visible
  • Les Infrarouges
  • Les micro-ondes Une série de clips qui permet de découvrir les propriétés de la lumière par grands domaines de longueur d’onde.

 

  • La lumière et après…

Plusieurs autres clips sont déjà en attente de diffusion ou en préparation. Une série sur le changement climatique est en cours de réalisation en collaboration avec le Labex OT-Med. Des clips sur l’acidification des océans, sur la biodiversité attendent leur tour pour être diffusés… tout comme ceux sur la matière noire, le changement du champ magnétique terrestre… « Le saviez-vous ? » au-delà des grandes questions au cœur de l’actualité traitera bien plus largement des sciences de l’univers dans toutes leurs diversités. Retrouvez « Le saviez-vous ? » sur Youtube.