Les fiches de l'institut
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Fidèle à ses missions, l’Institut océanographique met à disposition de ses publics, depuis 2011, des synthèses pour promouvoir la connaissance et la protection de l’Océan.
Ces fiches sont rédigées par des membres du Conseil scientifique de l’Institut mais également par certains des plus grands experts de l’océan. Elles vous sont proposées pour vous permettre de mieux comprendre ce qui se joue aujourd’hui en matière de fonctionnement de l’Océan, de biodiversité marine et de rapports Homme/Océan.
Elles sont classées par numéro d’ordre de publication et avec un code couleur en fonction du thème de la fiche et des sous-thématiques liées.
L'Homme et l'Océan
- Ressources marines
- Risque environnemental
- Pollution des océans
- Droit de la mer, droit maritime, conventions autour de la mer et organisations internationales
- Sciences participatives, médiation
- Innovations scientifiques et nouvelles technologies
- Art et science
Le fonctionnement de l'Océan
- Géosciences
- Chimie de l’eau de mer
- Biogéochimie
- Climat, interactions Océan/Atmosphère, dynamique océanique
La biodiversité marine
- Études sur la biodiversité
- La diversité biologique, apparition de la Vie
- Les menaces actuelles sur la biodiversité marine
- Protection de la biodiversité
Les récifs coralliens sont des écosystèmes à forte biodiversité dans lesquels les coraux établissent des relations complexes avec leur environnement, incluant des bactéries, des archées, des virus, des microorganismes eucaryotes, des invertébrés et des poissons. En définitive, le maintien des coraux en aquarium requiert à la fois des connaissances scientifiques et une expérience pratique, reflétant la complexité intrinsèque de leurs habitats naturels. En favorisant ces écosystèmes récifaux miniatures, les aquariophiles contribuent aux efforts de conservation des coraux tout en acquérant une meilleure compréhension de la beauté et de la fragilité du milieu marin.
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La découverte en Bretagne de fossiles très semblables aux méduses Cyclomedusa d’Ediacara est présentée en analysant l’environnement géologique fossilifère du Dévonien de cette région. Un scénario de fossilisation possible est proposé, en comparant avec les échouages actuels de méduses. Un résumé de l’évolution supposée de ces animaux termine cet article.
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Les microalgues sont un monde de biodiversité pour ainsi dire encore inconnu, qui présente des
promesses de valorisation insoupçonnées dans les domaines de l’énergie, de la nutrition, de la
pharmacologie, de la cosmétique et de la nutraceutique. Cependant, pour que ces débouchés soient
économiquement viables, la recherche doit encore relever de nombreux défis, notamment pour
améliorer les procédés de production.
Les diatomées sont des microalgues unicellulaires présentes dans tous les milieux aquatiques, particulièrement abondantes dans les régions côtières et aux hautes latitudes. Leur activité photosynthétique est équivalente à celle de toutes les forêts tropicales, ce qui en fait un élément clé des chaînes alimentaires aquatiques. Les diatomées contribuent également aux cycles biogéochimiques de la Terre, et nos réserves de pétrole et de gaz proviennent en grande partie de diatomées. Les scientifiques sont désireux d’apprendre comment elles construisent leurs parois cellulaires en verre, afin que les connaissances puissent être utilisées pour la nanotechnologie.
En 2014 et 2015, au cours de son tour du monde en catamaran de sport, Yvan Bourgnon constate que la mer, à certains endroits est maculée de déchets plastiques. Avec la création de son association, The Sea Cleaners, dédiée à la lutte contre la pollution océanique, il se lance dans la conception d’un navire révolutionnaire, un quadrimaran géant, le MANTA, collecteur de macrodéchets plastiques. Présenté à la COP22 à Marrakech en novembre 2016, il reçoit un accueil très positif et est entré, début 2017, dans ses premières phases d’étude, en vue de la construction du navire.
Le mot « algue » désigne des organismes qui appartiennent à des lignées du monde vivant parfois très éloignées entre elles. Jusque dans les années 1960, la classification du vivant comportait un Règne végétal subdivisé en Cormophytes et Thallophytes (Algues, Champignons et Lichens). Or, quoi de commun entre un cèpe et un varech ? La notion même de « Règne végétal » est impossible à définir clairement. La définition des algues n’est pas simple et répond plus à des nécessités pratiques qu’à celle d’un groupe naturel. Pour un systématicien, les algues n’existent pas.
La théorie de l’endosymbiose a désormais été solidement démontrée : la mitochondrie serait dérivée d’une bactérie pourpre ayant apporté à son hôte les chaînes métaboliques de la respiration ; le plaste serait originaire d’une cyanobactérie ayant, elle, apporté la photosynthèse productrice d’oxygène. Les associations les plus complexes rencontrées chez les algues résultent d’emboîtements successifs de plusieurs partenaires procaryotes et eucaryotes. Les cellules des Eucaryotes, y compris les nôtres, seraient donc des chimères issues de l’association puis de la coévolution de plusieurs types d’organismes.
La photosynthèse assure la fabrication de la matière vivante à partir de l’énergie solaire. L’énergie lumineuse est captée par la chlorophylle. D’autres pigments lui servent d’antenne collectrice de lumière, conférant des teintes variées aux organismes. Les recherches ont permis de retracer l’origine et l’évolution de la photosynthèse au sein des êtres vivants. La photosynthèse, inventée par des bactéries, a été acquise plusieurs fois par diverses lignées d’organismes eucaryotes sans liens directs de parenté. Ces résultats expliquent pourquoi tous les organismes capables de photosynthèse ne sont plus regroupés en un seul ensemble dans les classifications modernes.
Les grandes réserves marines hautement protégées constituent un outil essentiel pour répondre à plusieurs enjeux qui touchent au bon état de l’océan. Ces réserves protègent des zones océaniques contre les activités humaines destructrices, comme la pêche industrielle, la pêche illégale ou l’extraction de ressources naturelles. Elles contribuent également à préserver les espèces, les habitats et la diversité fonctionnelle des écosystèmes. Pourtant, à ce jour, seuls environ 2 % des océans mondiaux ont été désignés comme réserves marines hautement protégées.
The Pew Charitable Trusts et plusieurs partenaires ont lancé le projet Héritage Mondial des Océans en 2006. Le but est de contribuer à créer des réserves marines d’une superficie d’au moins 200 000 kilomètres carrés. Héritage Mondial des Océans collabore avec les communautés, les gouvernements et les scientifiques du monde entier pour sauvegarder certains des environnements océaniques les plus importants et les mieux préservés. Pour surveiller et faire respecter les réserves naturelles, Pew s’est associé à Satellite Applications Catapult, une initiative du gouvernement britannique, pour lancer le projet Eyes on the Seas et son centre de surveillance virtuelle.
En 1925, les « bactéries » au sens de l’époque (nommées procaryotes) sont considérées comme fondamentalement différentes de tous les autres êtres vivants (nommés eucaryotes).
La forte ressemblance des plastes et des mitochondries avec des bactéries, ainsi que des observations suivies par de nombreuses études, ont montré qu’ils seraient des procaryotes installés dans des cellules eucaryotes et ayant co-évolué avec elles. Les progrès de la génomique tendent désormais à montrer qu’un transfert massif de gènes bactériens dans une archée a précédé ces installations. Les cellules eucaryotes seraient donc des chimères contenant du matériel génétique d’origines multiples.
Utilisées depuis la plus haute antiquité, les éponges naturelles appartiennent au groupe des Spongiaires, dont on a longtemps discuté la nature animale ou végétale. Ils représenteraient les plus anciens animaux pluricellulaires. Ces organismes filtreurs ont une action de premier plan dans la qualité de l’eau. Dans les abysses, certaines éponges sont devenues carnivores. On les trouve depuis le littoral jusqu’aux plus grands fonds, et il existe des espèces d’eau douce. Facilement accessibles aux prédateurs, elles se défendent en fabriquant une exceptionnelle variété de molécules plus ou moins toxiques, qui suscitent un grand intérêt en pharmacologie.
Les récifs coralliens tropicaux doivent être exposés à la lumière du soleil pour permettre la photosynthèse de leurs algues endosymbiotiques. Les coraux reçoivent donc des doses élevées d’UV du soleil. Les rayonnements puissants des UV provoquent des lésions aux biomolécules telles l’ADN et les protéines. Pour éviter l’atteinte des rayonnements solaires, les tissus des coraux contiennent des filtres solaires anti-UV, appelés acides aminés de type mycosporine, molécules produites en commun par le corail-hôte et les algues symbiotiques, qui interceptent et neutralisent les UV.
L’océan Austral est délimité par le courant circumpolaire, qui constitue une barrière écologique. Sa faune d’invertébrés benthiques est riche, diversifiée et abondante. Elle possède de nombreuses caractéristiques : fort endémisme, gigantisme, proportion importante d’espèces « incubantes ». De nombreuses espèces vivent dans des gammes de profondeurs larges.
Cette faune dont la biodiversité est sous-estimée, adaptée à un environnement extrême, est unique et fragile, et ne pourra résister à l’impact du changement global.
Quatre facteurs clés différencient la haute mer des eaux côtières et doivent être pris en compte dans les méthodes de gestion : profondeur et tridimensionnalité, grande étendue des aires de répartition des espèces, stabilité des habitats, liens entre fonds marins, colonne d’eau et eaux de surface.
Les activités humaines en haute mer portent préjudice aux liens verticaux et horizontaux essentiels. Pour atténuer ces effets, la haute mer doit être gérée de manière intégrée, en prenant explicitement ces liens en considération.
Jusqu’en 2008, on croyait que, il y a deux milliards d’années, la Terre était peuplée uniquement de micro-organismes. Mais les fossiles du Gabon, biota appelé « groupe des Gabonionta », prouvent que quelque chose de radicalement nouveau survint à cette époque : des cellules commencent à coopérer pour former des unités plus complexes et plus grandes. À partir de ce moment, la voie s’est ouverte à de nouvelles expériences évolutives, qui transformeront la biosphère en l’enrichissant d’organismes pluricellulaires.
Lorsque la Méditerranée faisait partie de l’ancienne Téthys, elle comptait de nombreuses formations récifales, qui se sont éteintes pendant la crise de salinité messinienne. Lors de l’ouverture du détroit de Gibraltar, de nouvelles espèces de coraux sont réapparues, et la Méditerranée en compte actuellement plus de 200, qui ont colonisé tous les milieux, depuis la surface jusqu’à plus de 1 000 m de profondeur. Les coraux durs de Méditerranée peuvent donner lieu à des bioconstructions assez importantes. Les récifs profonds de coraux froids ont mis des centaines d’années à se former, mais sont menacés inexorablement.
L’existence de ces créatures marines gigantesques, agressives, munies d’immenses tentacules, capables de faire sombrer des navires, a envahi l’imagination des humains depuis l’Antiquité. La première rencontre avec un véritable calmar géant a lieu le 30 novembre 1861 au large de Tenerife. La connaissance de ces géants vivant dans un environnement relativement proche de l’homme, peuplant tous les océans entre environ 250 et 1 300 m de profondeur, constituait un défi pour les scientifiques du milieu du XXe siècle. En 2004, des chercheurs japonais prennent les premières photos d’un calmar géant dans son habitat naturel.
La proportion des stocks de poissons marins considérés comme pêchés à des niveaux biologiquement durables a diminué de 90 % en 1974 à 71,2 % en 2011. Le déclin des grands prédateurs dans les régions côtières s’est étendu à l’ensemble de l’océan, avec des conséquences potentiellement graves pour les écosystèmes. Parmi les poissons, les inquiétudes portent sur les sélaciens, les esturgeons et l’anguille européenne ainsi que les mérous et les thons.
Les habitats sensibles et protégés, endommagés par la pêche illégale sont principalement les herbiers de posidonies, les bioconcrétions coralligènes, les trottoirs d’algues rouges calcaires, les coraux blancs profonds.
La préoccupation de la communauté internationale pour la conservation et l’utilisation durable de la biodiversité marine dans les zones au-delà des limites des juridictions nationales (ZJN) croît avec l’augmentation des menaces, ainsi qu’avec les difficultés à parvenir à des accords internationaux. Les ZJN englobent la haute mer et la Zone. Elles représentent environ 50 % des surfaces de la Terre, accueillent un pourcentage important de sa biodiversité et ont besoin de toute urgence de mesures de gouvernance et de protection. Monts sous-marins, récifs coralliens profonds et habitats des sources hydrothermales sont considérés comme candidats prioritaires pour de nouvelles AMP.
Les requins possèdent un revêtement cutané très particulier, constitué de milliers de denticules dont les pointes sont orientées vers l’arrière du corps. Ces éléments, également appelés odontodes ou écailles placoïdes, différenciés il y a plus de 420 millions d’années, recouvrent le corps de la majorité des quelque 1 150 espèces de requins et de raies actuellement recensées.
Les denticules cutanés doivent leur nom à leur structure dermo-épidermique, similaire à celle d’une dent. Remplacés continuellement durant toute la vie de l’animal, ils présentent une grande polymorphie.
Mers et océans représentent plus de 90 % du volume offert à la vie. Sur un peu plus de 2 millions d’espèces, moins de 250 000 vivent dans l’océan. La vie est apparue dans l’océan il y a environ 3 900 millions d’années (Ma) et elle n’en est sortie qu’il n’y a que quelque 450 Ma pour les formes élaborées de métazoaires. Puis à partir de 130-115 Ma, la spéciation explose sur les continents. Alors, pourquoi l’océan n’a-t-il pas autant d’espèces ? Connectivité et stabilité expliquent cet apparent paradoxe. Mais l’océan abrite, en revanche, beaucoup plus de groupes et de phylums.
La Méditerranée doit une grande partie de sa richesse à deux habitats côtiers, dont le coralligène. Sa frontière supérieure est marquée par la présence d’algues photophiles tandis qu’à sa limite profonde, les derniers macrophytes disparaissent. On y distingue deux types de peuplements : le coralligène de paroi (la couverture est surtout le fait d’algues sciaphiles et d’invertébrés), le bioconcrétionnement coralligène (le gros œuvre est construit par des algues calcifiées corallinales et secondairement par d’autres algues moins calcifiées et des invertébrés à squelette minéralisé). Le coralligène est un joyau du patrimoine sous-marin de la Méditerranée, mais il est fragile.
Les recherches scientifiques de ces dernières décennies ont fait évoluer notre perception des requins qui restent encore des énigmes à bien des égards. Ce sont des créatures parfaitement adaptées à leur environnement et à leur fonction de prédateur. Les requins ont une longue histoire évolutive : on en connaît plus de 3 000 espèces fossiles, et aujourd’hui 530. Autrefois abondantes, de nombreuses populations de requins sont en déclin du fait d’une trop forte exploitation. On note quelques dizaines d’attaques de requins sur l’homme, par an, dans le monde.
L’océan est constitué d’un ensemble d’écosystèmes qui ont la particularité d’être séparés par des frontières invisibles. En 1998, Alan Longhurst décrit 56 provinces biogéochimiques, délimitées par des frontières aisément identifiables comme des zones de convergence, de divergence ou d’autres types de zones océaniques frontales. La disponibilité croissante d’observations du milieu marin a permis le développement d’approches biogéographiques dites « robustes » ou « corrélatives », par comparaison avec les approches historiques dites « descriptives ». Dans un contexte de changement écosystémique global, la mise en place de divisions écosystémiques régionales et globales s’avère un prérequis nécessaire.
Chaque jour, les océans absorbent un quart du dioxyde de carbone produit par l’homme. Le résultat ? Une acidification des océans qui n’est pas sans conséquences pour certaines espèces de plantes et animaux marins. L’acidification des océans est parfois appelée « l’autre problème du CO2 ». La dissolution du CO2 dans l’eau de mer entraîne des changements chimiques : une diminution du pH et de la quantité d’ions carbonates, l’une des briques nécessaires aux plantes et animaux marins pour fabriquer leurs squelettes, coquilles et autres structures calcaires.
The development of new tools has allowed demonstrating that microbes dominate both in terms of abundance and biomass the world oceans. They are of size ranging from 0.02 to a few micrometres and include a wide diversity of viruses, prokaryotes and eukaryotes. They play crucially important functions and control the global biogeochemical cycles. We now know that viruses are the most abundant biological entities of the biosphere. This huge numerical abundance suggests that viruses can account also for the vast majority of the genetic diversity of the Earth. They can infect all the known life forms of the oceans.
Les tortues marines parcourent les océans depuis plus de 100 millions d’années. Ces animaux sont parfaitement adaptés à la vie aquatique. Elles ont un cycle de vie très complexe. Selon leur stade ontogénétique, elles occupent différents habitats : terrestres pour la nidification, pélagiques pendant les migrations, et néritiques pour l’alimentation. Les tortues parcourent chaque année plusieurs milliers de kilomètres pour les rejoindre. Elles risquent de disparaître de la planète à cause des activités humaines.
L’océan reste encore largement inexploré. Un programme ambitieux, Census of Marine Life (CoML), a été mené de 2000 à 2010. Il a initié et établi le premier inventaire global documenté, stimulé l’exploration et donné une nouvelle impulsion à la reconnaissance des espèces. Ce programme de la fondation Alfred P. Sloan a stimulé la contribution de centaines d’institutions et donateurs de plus de 80 pays de tous les continents. 2 700 scientifiques ont contribué au premier état de référence de la diversité, de la distribution et de l’abondance de la vie dans l’océan.
Posidonia oceanica est une espèce endémique de Méditerranée. Cette espèce « ingénieur » forme de vastes herbiers qui jouent un rôle majeur au niveau écologique, sédimentaire et économique. Ils renseignent également sur l’état général des eaux. Les herbiers de Posidonies sont à même de jouer un rôle « d’amortisseur » dans le cas d’évènements climatiques extrêmes. Leur rôle majeur réside dans leur capacité à stocker le carbone. La sensibilité des herbiers de Posidonies aux températures élevées risque de se traduire par une fragilisation ou par un remplacement par d’autres magnoliophytes marines à affinité plus chaude
Les écosystèmes marins tirent leur robustesse de la diversité générée par l’évolution. Cette diversité qui donne une capacité d’adaptation aux écosystèmes planctoniques est probablement née de la vitesse avec laquelle ces organismes se reproduisent, tout en étant transportés par les courants. Le but de TARA OCEANS a été de capturer une image instantanée de ces processus en échantillonnant les écosystèmes, des virus au zooplancton, sur l’ensemble des océans, puis de mettre au point une méthode d’analyse de la complexité de ces écosystèmes. L’idée est de définir une stratégie permettant de caractériser le « domaine de vie » des écosystèmes planctoniques.
The plankton encompasses an incredibly diverse group of organisms, ranging from viruses to large jellyfish, united only by the fact they are all weak swimmers. As the plants of the seas are microscopic, it is not surprising that the herbivores, or grazers of the sea, are also microscopic. The microzooplankton are the organisms which feed on the phytoplankton. They are organisms of a size between 20 and 200 microns. They are what is known as a ‘functional group’, rather than being a group formed of organisms of close heredity.
À cause des envenimations, les méduses font la une de la presse. Du fait de leurs pullulations, la gélification générale des océans due à l’activité humaine traduit une déviation dangereuse pour l’économie des mers car les méduses n’ont pas une grande valeur alimentaire. Cette fiche fait également la démonstration de l’intérêt et surtout de la place qu’occupent en biologie ces animaux inférieurs, comme modèles aussi bien dans les études sur l’environnement marin que dans celles des mécanismes qui assurent le maintien de la vie.
L’influence de l’environnement sur les écosystèmes marins a été établie en 1887 par un océanographe et biologiste allemand, Victor Hensen. Un siècle plus tard, un écologiste américain, Robert Paine, constate que, lorsqu’un niveau trophique donné est abondant, les niveaux inférieurs affichent des populations plus clairsemées. Il introduisit la notion de « cascade trophique », appliquée par la suite à de nombreuses dynamiques d’écosystèmes marins : lorsque la population des poissons prédateurs diminue, les proies prolifèrent. La raréfaction des gros poissons prédateurs modifie profondément le fonctionnement des écosystèmes marins.
De la glace flottant à la surface de la mer se rencontre dans tout l’océan Arctique et près du continent antarctique. On doit faire la différence entre les étendues de glace tabulaire formées sur les continents, qui sont l’origine des icebergs, et les banquises qui se forment lorsque l’eau de mer gèle pendant l’hiver météorologique. Ce substrat de glace solide abrite un peuplement complexe très actif bien que la température soit très basse…
In the past geological and physical changes were the main responsible of the most dramatic changes in biodiversity in the Mediterranean sea. Nowadays human activities are essential elements to be considered. The most important threats are habitat loss, degradation and pollution, overexploitation of resources, invasion of alien species and climate change…
Corals that occur in tropical seas are well known for their structural beauty. But corals are not restricted to the shallow waters of tropical seas. Well deep in the ocean, many species of corals compete in diversity and complexity with their shallower relatives. They are either known as cold-water, because some are able to live in temperatures as cold as 4 °C, or as deep-sea corals, because some species reach depths below 2000 or 4000 metres. There are as many species of cold-water deep-sea corals as shallow-water tropical corals…
Non indigenous species have become a hot issue in recent decades in particular in the Mediterranean Sea. There are debates about the number and especially on positive and or negative effects of new entries, that are related to the very long history of Mediterranean biota and to the plurality of causes, both natural and anthropogenic, of the recent introductions. Although some aliens may be responsible for strong ecological impact and in particular for reducing the population of some native species, others as crustaceans and fish have become important fishery resource.
