Cahier hors texte

forêt pluviale
garrigue
savane tropicale
prairie
désert
forêt tempérée décidue
forêt boréale
toundra arctique
A. Biomes terrestres majeurs.
I
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B. Jason-2.
Lancé le 20 juin 2008, Jason-2 prend le relais de Jason-1 et de Topex/Poseidon dans le
cadre d’une coopération entre la France, l’Europe et les États-Unis. Destiné à mesurer
la surface de l’océan, il permet d’améliorer les connaissances du climat (y compris de
phénomènes comme El Niño), de mesurer la vitesse de vent et la hauteur des vagues,
d’améliorer les modèles de marée et la connaissance du géoïde en combinaison avec
les satellites géodésiques. La précision est de 2,5 cm sur la mesure altimétrique. Trois
instruments nouveaux sont en outre embarqués, destinés à l’étude des radiations dans
l’environnement du satellite et à la mesure du temps de parcours d’un laser. Il vole à
1 336 kilomètres d’altitude avec une répétitivité proche de dix jours.
Cnes / D. Ducros.
II
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C. Prolifération du coccolithophoridé Emiliana huxleyi
en Manche en juillet 1999.
Les squelettes calcaires de ces algues nanoplanctoniques réfléchissent la lumère ­solaire ;
ceci suffit pour les observer sans faire appel à la détection de leur chlorophylle.
Natural history Museum.
III
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0,04
0,06
0,08
0,10
0,15
0,20
0,30
0,50
0,70
3,00
300
400
Teneur en chlorophylle des eaux de surface
(moyenne annuelle en mg.m–3)
0
100
120
140
160
180
200
250
Production primaire annuelle
(g.C.m–2)
D. Teneur en chlorophylle et production primaire en Méditerranée en 2003.
IV
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Ces cartes soulignent l’oligotrophie marquée de tout le bassin occidental ­particulièrement
dans sa partie méridionale d’autant que le Nil, depuis la mise en service du barrage d’Assouan,
ne joue plus son rôle fertilisant. En Méditerranée occidentale, à noter la richesse des aires qui
sont soumises à des mouvements verticaux fertilisant en sels nutritifs les eaux de surface : mer d’Alboran, à l’est du détroit de Gibraltar et partie nord-occidentale avec, notamment le
golfe du Lion qui bénéficie du mélange vertical hivernal et des apports du Rhône.
E. Bosc.
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E. Cytogrammes du phytoplancton marin.
Le cytomètre de flux analyse à grande vitesse les micro-algues qui passent devant un rayon
laser, les compte, et mesure leur diamètre et l’émission fluorescente de leurs pigments photosynthétiques. Cet appareil a permis la mise en évidence de l’importance et de la diversité dans
les océans du picoplancton de taille inférieure à deux millièmes de millimètre. Ces diagrammes
présentent les propriétés de diffusion de la lumière (SSC-H), indirectement liées à la taille et au
contenu en ­organites cellulaires, et la fluorescence rouge (FL3-H) de la chlorophylle après excitation à 488 nm.
De = débris, St = standard de calibration (billes de 1 µm)
In = populations indéterminées (cyanobcatéries ?) ; Na = diverses populations nanoplanctoniques ;
Pe = Picoeucaryotes chlorophylliens ; Pr = Prochlorococcus ; Sy = Synechococcus.
· Prochlorococcus seulement marin, plus abondant en Grèce qu’à Banyuls ; · Synechococcus abondant en milieu côtier, absent dans l’étang de Thau ;
· Picoeucaryotes fluctuants. Dominent le plancton de l’étang de Thau avec une espèce
­majeure, Ostreococcus tauri, le plus petit eucaryote du monde ;
· Population inconnue dans le bassin aquacole de Nouméa. Il s’agirait d’une cyano­bactérie
sans phycoérythrine, aucune fluorescence orangée n’étant détectée.
C. Courties.
V
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0,1
1
5
10
30
Océans : chlorophylle a (mg.m–3)
maximum
minimum
Terres : indice de végétation
F. Production primaire de la biosphère.
Cette carte est réalisée à partir des teneurs en chlorophylle marines issues de ­SeaWiFS
acquises entre 1977 et 2000 et, pour le milieu terrestre, à partir d’un indice de ­végétation
normalisé établi en juillet 2000. À remarquer, sur les continents, la proximité des forêts
pluviales à haute production et les déserts, notamment en Afrique. En mer, toujours
en zone intertropicale, à côté des très vastes zones oligotrophes (bleu foncé) au cœur
des océans, on peut identifier des aires restreintes mais très productives, les zones
d’upwelling, le long des côtes occidentales d’Afrique et d’Amérique du Sud.
VI
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concentration (µM)
> 0,25
> 0,50
> 1,00
> 2,00
G. Teneur en nitrates des eaux superficielles de l’océan.
Les nitrates (et les phosphates) constituant les éléments chimiques limitant en premier
la photosynthèse du phytoplancton, on ne devrait pas en trouver à haute ­concentration
et de manière permanente dans les eaux de surface de l’océan mondial. Pourtant,
quelques régions échappent à cette « règle » : une partie des eaux polaires et la divergence équatoriale, notamment dans le Pacifique. Si ces eaux sont riches en sels nutritifs
et pauvres en chlorophylle c’est que la production primaire y est limitée par un élément
trace, le fer.
VII
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H. Colibri butinant un lantana.
Des relations intimes entre espèce animale et végétale éliminent toute concurrence.
Aquarelle F. Jacques.
VIII
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I. Poisson clown commensal d’une anémone de mer.
Grâce à son immunité vis-à-vis des poisons urticants de l’anémone, le poisson clown
trouve, au sein des tentacules de l’anémone, un refuge contre les prédateurs et profite
aussi des débris de sa nourriture. Cet exemple souligne une fois de plus la fragilité des
définitions. Si cette association est qualifiée de commensalisme (un seul bénéficiaire,
le poisson) par la plupart des biologistes, certains la qualifient de mutualisme car le
­poisson clown « paie son écot » en nettoyant les tentacules de l’anémone, en la défendant contre l’un de ses rares ennemis, le poisson papillon et, enfin, en servant de leurre
pour attirer des proies.
Aquarelle F. Jacques.
IX
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J. Ripisylve des bords du Têt, rivière du Roussillon.
La formation boisée, buissonnante et herbacée présente sur les rives des cours
d’eau, ou ripisylve, constitue un exemple d’écotone, zone de transition entre deux
écosystèmes.
Photo J.-P. Pompidor.
X
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–80
–70
–60
–50
–40
–30
–20
-15
–15
-20
–20
–25
–25
–30
–30
–35
–35
–40
–40
–45
–45
–50
-50
–55
-55
–80
–70
–60
–50
–40
–30
–20
MERSEA 1/12° April 21 2008
0.00
3.00
6.00
9.00
12.00
15.00
18.00
21.00
24.00
27.00
30.00
K. Front thermique dans les parages des Malouines.
L’affrontement du courant circumpolaire froid dirigé vers le nord et du courant
chaud du Brésil portant au sud crée un front de température, de salinité, donc
de densité. Ce type de zone de transition qui génère tourbillons et méandres
entraine le plus souvent une élévation de la biomasse planctonique, ce qui attire
les espèces migratrices.
Mercator Océan.
XI
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Atmosphère
807
122,7
0,2
60
60
90 92,4
Végétation 600
Sols
0,4
0,2
1 600
0,8
Rivières
Lessivage
Réservoirs en Tkg C
Flux en Tkg C . an -1
50
Océan de surface
Vie marine
40
1 000
3
92
100
4
6
Océan intermédiaire
intermédiaire
Carbone organique
6
et profond
dissous
38 000
700
0,2
Sédiments superficiels
150
L. Cycle du carbone à l’échelle de la planète.
Le carbone circule d’un réservoir à l’autre à des vitesses et sous des formes diverses, certains
compar­timents constituant des réserves plus ou moins importantes, plus ou moins durables,
plus ou moins accessibles. Le carbone se rencontre sous forme de dioxyde de carbone dans
l’atmosphère et dans l’océan, de molécules organiques dans la biosphère continentale et aquatique
et, enfin, comme composant minéral de matériaux solides carbonatés dans les sols, les sédiments
et les ­roches. En 2010, avec une pression partielle de 390 ppmv (parties par million en volume),
l’atmosphère renferme 807 Pg C. L’océan constitue le véritable réservoir de la planète avec près de
40 000 Pg C, cinquante fois plus que l’atmosphère, avec deux compartiments principaux :
·les eaux de surface, qui échangent continuellement avec l’atmosphère de la chaleur, des gaz
et de la matière. Le carbone s’y rencontre sous différentes formes : inorganique (1 000 Pg C),
­organique (700 Pg C) et comme biomasse pélagique qui représente une fraction infime (3 Pg C).
Mais, la croissance rapide du phytoplancton lui permet de constituer une pompe bio­logique à
CO2 efficace qui extrait en permanence du carbone de cette couche de s­ urface ;
·les eaux profondes, réservoir bien plus volumineux puisque la profondeur moyenne de l’océan
est de 3 800 m. Si le carbone y est également présent sous ses trois formes, l’essentiel est
constitué de carbone inorganique dissous qui atteint 38 000 Pg C. Le carbone de ces eaux
­intermédiaires et profondes demeure prisonnier à moyen terme. Seuls des mouvements épiso­
diques (mélange vertical) ou affectant des zones océaniques restreintes (remontées d’eau ou
upwellings) et une circulation à l’échelle de centaines d’années permettent à une fraction de
ce réservoir d’interagir à nouveau avec l’atmosphère.
Sur les continents, la biomasse vivante aérienne et souterraine est estimée à 600 Pg C et le ­carbone
organique « mort », humus et litière, est voisin de 1 600 Pg C. Ces moyennes masquent des ­situations
diverses d’un écosystème à l’autre ; ainsi, les biomasses des forêts équatoriales et des ­tourbières
sont respectivement de 250 et de 10 Pg C.
XII
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moles CO2. m-2 . an-1
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
M. Moyenne annuelle des échanges de CO2 entre l’atmosphère et l’océan.
Les aires de remontée d’eau et de divergence intertropicales, notamment dans le Pacifique,
constituent des sources de CO2 pour l’atmosphère alors que les zones de plongée des mers
polaires notamment dans l’Atlantique constituent des puits de CO2.
XIII
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0
25 °C 20 °C
-1 °C
15 °C
1000
5 °C
0 °C
Atlantique
10 °C
4 °C
2000
3 °C
2 °C
3000
1 °C
4000
5000
S
60
40
20
N. Coupe thermique nord-sud dans l’océan Atlantique.
La répartition de la température dans l’océan est instructive. Cette coupe montre
d’abord que, chauffé « par le haut », l’océan est stratifié : de 45° N à 45° S, une
thermocline permanente située vers quelques centaines de mètres sépare une
mince couche de surface chaude des eaux froides inférieures à 5 °C. Des eaux
très froides se forment en hiver dans les mers polaires. Très denses, elles ­gagnent
les profondeurs et circulent d’un pôle à l’autre. L’Atlantique Nord constitue la
zone de formation privilégie de ces eaux denses qui entraînent en profondeur
le dioxyde de carbone et l’oxygène échangés avec l’atmosphère. À long terme,
l’océan est donc le régulateur du climat, mille ans environ étant nécessaire pour
que les eaux formées au nord de l’Atlantique remontent en surface à la divergence antarctique.
XIV
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1
2
3
4
5
6
O. Quelques sites naturels du Patrimoine mondial de l’Unesco.
1 – Grande barrière de corail en Australie (photo J. Thorsell), 2 – Parc national Los
Glaciares en Argentine avec le Fitz Roy (J. Jourdane), 3 – Région florale du Cap en
Afrique du Sud (D. Smith), 4 – Archipel de Socotra au Yémen (L. Shen), 5 – Chutes
Victoria au Zimbabwe (P. Gaillard), 6 – Falaises de Scandola en Corse (A. Lacoudre).
Photos Unesco, sauf la 2.
XV
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aérosols dans
la stratosphère
miroirs
en orbite
ensemencement
des nuages
plantation
d‛arbres
"verdir”
le désert
fertilisation de l‛océan
par apport de fer
enfouissement de CO 2
dans l‛océan profond
plantes génétiquement
modifiées assimilant
du CO2
enfouissement de CO 2
dans des réservoirs
géologiques
P. Représentation schématique des diverses propositions d’ingénierie du climat.
Placer une constellation de satellites-écrans d’un gramme à un million et demi de kilomètres de la Terre, ou bien encore extraire des aérosols soufrés de l’atmosphère polluée
des villes pour les injecter dans la stratosphère où ils formeraient un écran au rayonnement
solaire se heurtent à des obstacles techniques et financiers. Pour le climatologue français
Hervé Le Treut, il s’agit de solutions terrifiantes. Fertiliser avec du fer les aires océaniques
riches en nutriments et peu productives pour activer la pompe biologique à CO2 serait jouer
à l’apprenti sorcier. Finalement, seules les techniques d’enfouissement du CO2 dans des
réservoirs terrestres ou marins paraît réaliste et à même de donner un « coup de pouce »
à la planète.
XVI
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