Quelques pages
Écologie du plancton Guy Jacques Éditions TEC & DOC Lavoisier, 2006 ISBN 2-7430-0933-0
•60€
L’ouvrage de Guy Jacques a beau émaner d’un spécialiste du plancton marin, règne végétal secret s’il en est, force est de constater, pour nous autres profanes, que cette « communauté singulière» dépasse ses frontières pour investir un vaste écosystème dépendant des circulations atmosphériques et océaniques, de la topogra- phie marine et continentale, avec leurs parti- cularités, et du cycle climatique. Le glossaire inaugural en témoigne.
Le monde pélagique est unique, le phytoplancton vit dans la couche superficielle, dite euphotique*1pour des raisons de survie, par affinité avec la lumière même si sa source de sels nutritifs, son « horizon de minéralisation » gît plus profondément. Il y vit et lorsqu’il y meurt, se désintègre en chutant dans les profondeurs, à moins que « la prairie marine» ne devienne sédiment, pouvant même se dégrader en pétrole, fossilisation lente de la partie organique du plancton, vieille de centaines de millions d’années.
N’offrant aucune carence en CO2, seule la distribu- tion verticale des sels nutritifs, sous forme d’une chi- mie marine subtile et d’une action physique (énergie auxiliaire du vent et des courants) de l’azote, du phosphore et du silicium trahira l’apport d’eaux pro- fondes fertiles.
Des programmes internationaux océanographiques ont mis en œuvre toutes sortes de plates-formes, pour capter et échantillonner le zooplancton. Les tech- niques optiques et médicales s’y sont ajoutées, telle la cytométrie de flux ou la bioacoustique, devenue hydroacoustique.
Malgré les apparences, l’essentiel de la biomasse se cache au cœur des océans dans le milieu pélagique : les mammifères et les poisons, les zooplanctons se nourrissant de phytoplancton, formant le necton*2; le plancton, qui flotte au gré des courants, indé- pendant du fond et de la rive, interface entre l’océan et l’atmosphère, sans oublier le bactérioplancton qui minéralise la matière organique et le plancton tem- poraire composé de larves d’animaux, nécroplanc- ton ou ichtyoplancton.
Pour répondre à un environnement fluctuant, mieux vaut ne pas atteindre le point de maturité, ce qui confère au plancton une vie brève.
La production ou quantité de matière élaborée sur une certaine surface pendant un temps défini est celle d’un système jeune, dépensant beaucoup d’énergie.
Le Pacifique intertropical intéresse particulièrement l’auteur comme étant l’aire la plus productive de l’océan, bande allant de 30° N à 30° S. La direction et la vitesse des courants dépendent à la fois du champ de pression et de la rotation de la terre autour de son axe.
La circulation atmosphérique obéit aux alizés et aux anticyclones. Nous entrons ici dans un monde de données climatologiques et maritimes qui élargit
Écologie du plancton
notablement notre sujet, La force de Coriolis est la force centrifuge due à la rotation terrestre. Elle s’exerce sur tous les objets en mouvement, y compris l’atmo- sphère et les océans.
La circulation océanique dépend de la force de frottement du vent sur la mer. D’elle et de ces fronts, dépend la pro- duction « nouvelle » du phytoplancton. Sinon le phyto- plancton produit par recyclage sa propre matière d’éléments minéraux en régénérant sa production.
La remontée des eaux côtières prend place dans cette étude de par son intérêt économique ; 17 % des prises de poissons sous forme de petits pélagiques, sous la dépendance des remontées côtières partielles ou per- manentes. Étudier la dynamique d’une remontée équi- vaut à quantifier la richesse biologique. L’upwelling*3, à la fois source et puits responsable de la distribu- tion spécifique du zooplancton régit la production de poissons.
C’est ici qu’intervient le phénomène Enso*4d’oscilla- tion australe qui accompagne El Niño, qui voit la remontée de l’eau faiblir et la production nouvelle et primaire s’abaisser, durant lequel il vaut mieux ne pas surexploiter la pêche ; loin du serpent de mer que l’on imagine, il se manifeste par intervalles régu- liers de deux à sept ans, au contraire de La Niña, épi- sode marqué par un refroidissement des eaux de surface dans le Pacifique.
Les courants ont leur écosystème propre : celui de Cali- fornie génère un réseau trophique dominé par des dia- tomées et des copépodes, cette communauté possède un taux de renouvellement modéré. La chaîne ali- mentaire courte bénéficie aux anchois. L’étude des cou- rants amène de précieux apports à l’observation des phytoplanctons. L’approche des aires LNC (Low nutrients-low chlorophyll) a permis de découvrir l’exis- tence d’un « petit plancton » photosynthétique (picoplanctoniques, procaryotes comprenant les pro- chlorophytes, des cyanobactéries et des eucaryotes) d’où l’ingérence de la biologie moléculaire dans ce nouveau domaine.
La Méditerranée, bassin fermé, offre à l’étude un modèle réduit d’océan, donc une zone test (trafic mari- time intense, transit du quart du pétrole mondial). Son contexte géologique qui vit la plongée de la plaque afri- caine sous la plaque eurasiatique explique aisément ce qui a pu s’y passer : une crise de salinité historique, et une zone de séismicité volcanique toujours active.
Le phytoplancton connaît, lui aussi, les influences sai- sonnières. Alors que le mélange hivernal en Méditer- ranée occidentale a des conséquences sur les sels nutritifs et fertilise les eaux superficielles entraînant le phytoplancton en profondeur, la floraison printanière fugace fait proliférer le phytoplancton (diatomées sur- tout) et le zooplancton s’accroît. Elle déplace le maxi- mum de transmission de l’eau de mer du bleu en direction du vert. Une eau colorée est généralement symptôme de concentrations d’un taxon unique dû à BIOFUTUR 273 • JANVIER 2007
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*1Euphotique : qualifie la couche superficielle des océans dans laquelle la photosynthèse est possible.
*2 Necton : ensemble des organismes qui se déplacent sans être asservis aux courants, à l’inverse du plancton.
*3 Upwellingou remontée d’eau : phénomène des eaux de surface qui sont chassées vers le large et remplacées à la côte par des eaux « profondes » relativement froides et riches en sels nutritifs.
*4Enso (El Niño Southern Oscillation),où les tem- pératures océaniques sont anormalement chaudes à l’Équateur et à l’est du Pacifique, provoque une élévation du niveau de la mer.
*5Krill (du norvégien, baleine) : plaque tournante du réseau trophique. Il désigne les milliards d’animaux planctoniques qui constituent la nourriture des baleines (diatomées surtout).
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Maël Knoll m.knoll@lavoisier.fr
un déséquilibre de l’écosystème : marées vertes,
« malaigues » ou « mauvaises eaux » quand l’oxygène chute en cas de forte chaleur.
Les eaux colorées sont toutefois réparties en toxiques et non toxiques. On répertorie cinq familles de toxines.
Les contaminations de poissons et de coquillages concernent l’homme, mais aussi les oiseaux, malme- nant le fonctionnement de tout le réseau trophique.
Guy Jacques reconnaît en outre une certaine singula- rité de régime à l’Antarctique. Peut-être parce qu’il est toujours associé à l’idée de forte productivité et à la présence autochtone des mammifères (oiseaux, alba- tros, etc.) Mais la réalité écologique explique la richesse des éléments trophiques supérieurs : les baleines se nourrissent de krill*5, lui-même consomme des dia- tomées, d’où une chaîne alimentaire courte et efficace.
En fait, l’océan Antarctique reste une aire de faible pro- ductivité primaire.
L’évolution de l’écosystème pélagique ne peut être com- prise sans connaître la nature, l’origine et les parti- cularités physiques et chimiques des masses d’eau rencontrées. La richesse en sels nutritifs de l’Océan austral est due à la remontée en surface de l’eau cir- cumpolaire profonde.
Contrairement à la théorie dissociant croissance végé- tale et niveau d’éclairement faible faute de photosyn- thèse, on trouve des microalgues sur la banquise et la mer de glace antarctique n’est pas un milieu stérile.
Cet écosystème représente 13 % de la surface du monde (bactéries, algues et protistes).
Par ailleurs, le phytoplancton est fortement impliqué dans la biorégulation du climat. Le CO2présent dans l’atmosphère est sans cesse échangé avec la biomasse (respiration et dégradation, des végétaux) et avec l’océan. La biomasse contient à peu près deux fois plus de CO2que l’atmosphère et l’océan 50 fois plus. Tous les dix ans, le CO2est renouvelé par échange avec la biomasse et l’océan, ce qui voudrait dire que ce gaz est contrôlé par l’océan.
Même si le plancton représente une biomasse dix fois plus faible que la biomasse continentale, elle se renouvelle dix fois plus vite que cette dernière et le taux de création du carbone organique dans l’océan est comparable à celui des continents.
En effet la pénétration du CO2est d’autant plus intense que les eaux sont froides. Une partie est réabsorbée par l’océan, par dissolution dans l’eau. Les algues assi- milent le gaz carbonique qui rentre ainsi dans la chaîne de la vie de façon compensatrice.
Les échanges de chaleur entre l’océan et l’atmo- sphère ne peuvent être compris sans se souvenir que l’eau possède la chaleur spécifique la plus éle- vée de tous les liquides et les solides : les premiers mètres de l’océan absorbent autant de chaleur que la colonne d’air qui le surplombe. La glace flotte.
Mais chaque jour, l’évaporation soustrait à l’océan 1 160 Gm3d’eau. Cette énergie représente presque le quart de ce que la Terre reçoit chaque jour en pro- venance du soleil. La liaison entre cycle de l’éner- gie et cycle de l’eau est la suivante : l’océan restitue à l’atmosphère, par le biais de l’évaporation, la moi- tié de cette énergie. Tel est ce que Guy Jacques qua- lifie de « budget océanique ».
L’océan peut absorber beaucoup de dioxyde de car- bone, mais le stockage par les plantes est transitoire en raison du temps de résidence modeste du car- bone organique dans les écosystèmes terrestres.
« Mais si la concentration préindustrielle était mul- tipliée par quatre, le puits océanique se réduirait de 35 % et le puits bioterrestre de 55 % à l’horizon 2090-2100. »
L’ouvrage très documenté (schémas à l’appui) de Guy Jacques nous aura fait comprendre combien notre survie est solidaire d’organismes aussi secrets que le phytoplancton. Son grand mérite est aussi de calmer les phénomènes spectaculaires en les contex- tualisant et en leur donnant plus de visibilité, ce qui est un exploit pédagogique. G
Visage connu, Albert Jacquard est, ne l’oublions pas, avant tout généticien des populations.
Les outils des démographes s’apparentent à des séria- tions, des cadrages. Ainsi en va-t-il de la définition de l’effectif d’un groupe : fécondité du groupe, mor- talité, échanges migratoires. Les autres mesures vont du plus fondamental : effectifs et recensements, aux plus riches et difficiles à manipuler comme la gestion des probabilités, en passant par les plus imagées : la pyramide des âges.
On prend conscience du double aspect de l’enquête : très pragmatique et concret (de par ce qu’il mesure : des vies), très abstrait (à base de chiffres et d’équations).
La démographie procède par l’étude de cohortes. À chaque âge elle peut donner la « loi » de la variable, soit la « durée encore à vivre », de laquelle, par com-
paraison, on peut déduire la fameuse « espérance de vie » : par analyse longitudinale (observation d’une cohorte tout au long de son passage) ou analyse trans- versale : variabilité de plusieurs cohortes.
Avec l’explosion démographique, force est de passer de la description à la prévision. Évaluer la « trans- formation » de la vie féminine sur la base des « tables de fécondité » exigerait de comparer la description lon- gitudinale d’une cohorte réelle à la description trans- versale d’une population imaginaire composée des membres de multiples cohortes. On obtiendrait « l’in- dice de fécondité du moment ».
Mieux vaut, pour contourner la menace de croissance exponentielle, mettre en place quelques mécanismes pour l’infléchir. La démographie a donc son mot à dire sur un nécessaire équilibre. La transition démogra-
L’Explosion démographique
l’Explosion démographique Albert Jacquard Éditions Le Pommier, 2006
ISBN 2-7465-0191-0
• 5,5 € 14-livre273 21/12/06 9:39 Page 57
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Les sciences cognitives évoluent et ont déjà une his- toire. L’approche en sera donc forcément diachro- nique. Leur but est de donner visage humain à la machine et d’entrevoir en nous ce qui est machine, dans le contexte d’une (op)pressante société de la connaissance.
D’abord, toute connaissance n’est pas cognitive. Les sciences cognitives examinent les sources, les sup- ports et les véhicules de la connaissance. La cyber- nétique en fut le stade embryonnaire. « Machine » signifiait instance probatoire pour les théories du vivant. L’idée de simulation artificielle au moyen de dispositifs fabriqués est venue par une sorte d’analogie structurelle avec le cerveau. Un peu plus tard, lorsqu’on se familiarisa avec la « câblerie céré- brale » en acquérant la connaissance d’une struc- ture plus fine, se développa le « localisationisme » où chaque zone se vit affectée d’une fonction cogni- tive. Les progrès dans ce domaine deviendront vite une arme à double tranchant : l’approche cognitive des neurosciences donnera lieu à des dérives : gare à la confusion sciences cognitives/neurosciences cognitives.
Alors, vint le concept d’heuristique dans les années 1960-70 (lois ou règles de la découverte). C’est aussi l’époque ou l’on commence à voir travailler ensemble les informaticiens, linguistes, psychologues sur les
Les Sciences cognitives
sciences du vivant, de l’homme, de la physique. Le cou- rant interdisciplinaire est enfin mis en œuvre.
Puis vint le concept d’auto-organisation. La nouvelle cybernétique ou néo-connexionisme se constitua à l’aide d’algorithmes d’apprentissage et d’ingénierie des connais- sances. C’est la naissance des « robots virtuels », ceux que l’on ne construit pas ou qu’on modélise sur ordi- nateur (simulation). On en resta, et tant mieux, sur le concept d’une rationalité limitée et procédurale.
Actuellement, la mode est au cognitivisme « situé » où se fait sentir l’influence de la société et de l’éducation sur le Sujet. La psychologie est dite cognitive, lorsqu’elle étu- die les capacités de l’homme à acquérir ou à mobiliser leurs connaissances, elle est plutôt recension des symptômes cognitifs. Ce ne sont pas les disciplines qui sont cognitives, mais leur interaction, d’où la nécessité de promouvoir la complémentarité homme/machine. C’est aussi pourquoi, il n’y a pas un cognitivisme mais des cognitivismes.
Attention toutefois prévient J. B. Ganascia : c’est la machine qui descend de l’homme et non l’inverse : «Les sciences cognitives pensent l’esprit de l’homme qui le pense à l’aide de machines que l’homme a pensées… » Ce petit opus, robuste malgré son format, ne se laisse pas impressionner par les tentacules le « la société de la connaissance », mais parvient à maîtriser l’idée d’un métissage homme/machine, sans donner nais- sance à des monstres. G
phique (cas de la « pyramide apprivoisée ») passant d’un régime démographique où la mortalité natu- relle est compensée par une forte natalité à un état où la mortalité réduite est en équilibre avec une fécon- dité maîtrisée imposerait une révolution sociale, éco- nomique et culturelle des conditions de vie en commun : cercle vicieux ou « spirale vertueuse » ? Quelle terre pour quels hommes ? Ici, on délèguerait volontiers à Albert Jacquard le rôle de sentinelle.
Nous vivons une troisième révolution démographique.
L’humanité n’avait jamais connu un taux d’accrois- sement de 2 % par an, doublement tous les 35 ans, multiplication par 8 en un siècle.
La décroissance au cours du 19esiècle par la baisse sensible de la natalité à cause des « funestes secrets » (sexualité vsfécondité). La France a été malthu- sienne un siècle avant les autres nations. Aujour- d’hui, elle représente 1 % de l’ensemble de l’humanité. Vu les limites (en tous genres) de la pla-
nète, il faudra bien atteindre la croissance 0 harmo- nieusement répartie. Demain, s’interroge Albert Jac- quard, avec une croissance actuelle de 1/4par an, le niveau zéro sera-t-il atteint ? 2010 ou 2035 ? Et la sta- bilisation vers 2095. Le choix est-il ici encore affaire de volonté ? « Le temps du monde fini commence», disait Paul Valéry.
Quels hommes sur quelle terre sera l’ultime question.
Le temps n’est plus à la leçon de morale et l’auteur nous l’épargne. Bien gérées, les projections concernant la nourriture sont tenables. L’énergie ? D’ici 2025, un accroissement de 30 de la consommation par habi- tant dans les pays pauvres serait équilibré par une balance à la baisse de 5 % dans les pays riches. Fai- sable ? « La véritable source d’énergie non polluante est…l’économie d’énergie. »
« Combien la Terre peut-elle porter d’hommes dépend de la sorte d’hommes dont il s’agit.»
Que dire de plus ? G
¢Preuve par l’ADN
La génétique au secours de la justice Raphaël Coquoz, Franco Taroni Presses polytechniques
et universitaires romandes, 2006 ISBN 2-88074-696-5
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Reçus également à la rédaction
¢Le Chaos
Ivar Ekeland
Éditions Le Pommier, 2006
ISBN 2-7465-0159-7
• 6 €
¢Traité d’entomologie forensique
Claude Wyss, Daniel Cherix Presses polytechniques et universitaires romandes, 2006 ISBN 2-88074-697-3
• 49,50 € Les Sciences
cognitives
Jean-Gabriel Ganascia Éditions Le Pommier, 2006
ISBN 2-7465-0302-6
• 7 €
Compte rendu dans le prochain numéro
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