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Science Divers

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1. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 25/11/2015

Contre les néo-nicotinamides, la stratégie des abeilles pour survivre

Le point de départ de ce nouveau travail est une double recommandation de l’Anses (Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail) suite aux premiers résultats publiés en 2012 concernant les effets toxiques des insecticides néonicotinoïdes (une classe d’insecticides neurotoxiques très fréquemment utilisés) :

d’une part, vérifier ou infirmer en conditions d'exposition réelles, au champ, l’impact de la pratique d’enrobage des semences avec certains insecticides sur la mortalité des abeilles pollinisatrices ;
d’autre part, préciser ses effets sur les performances des colonies, données souvent absentes des évaluations précédentes.
Pour cette expérimentation grandeur nature, les chercheurs ont équipé 7.000 abeilles de micropuces RFID (Radio Frequency IDentification en anglais pour identification radiofréquence) permettant de surveiller leur entrée-sortie de la ruche. Les abeilles pouvaient butiner dans un territoire agricole de 200 km2 comprenant quelques parcelles de colza dont les semences étaient traitées à l’insecticide de la famille des néonicotinoïdes, le thiaméthoxame.

Les résultats montrent que le risque de mortalité des abeilles augmente selon l’exposition des ruches. Ce gradient d’exposition est une combinaison à la fois de la taille des parcelles et de leur distance à la ruche. L’effet de l’exposition s’accroît progressivement au cours de l’avancement de la floraison du colza allant d’un risque moyen de mortalité de 5 à 22 %.

Pas d'impact sur la production du miel malgré la surmortalité

Cependant, les chercheurs n’ont pas observé d’altération des performances des ruches exposées. Les quantités de miel produites n’ont pas été impactées par le gradient d’exposition aux cultures issues des semences traitées à l’insecticide. Les hypothèses avancées portent sur la mise en place au sein de la ruche de mécanismes de régulation démographique des colonies permettant de compenser la surmortalité des individus. Les colonies étudiées ont conservé des effectifs d’ouvrières et de butineuses suffisants pour maintenir la dynamique de production du miel. Ainsi, un rééquilibrage entre la taille du couvain mâle et celui des ouvrières apparaîtrait pendant la floraison et dans les semaines qui suivent.

Des traces d’imidaclopride – une autre substance néonicotinoïde restreinte au traitement des semences des cultures non butinées – ont par ailleurs été détectées dans la plupart des échantillons de nectar prélevé dans des fleurs de colza, ainsi que dans le nectar collecté par les abeilles butineuses. L’étude étant initialement élaborée pour déterminer les effets de la seule molécule de thiaméthoxame, cette co-exposition complique l’évaluation du risque en plein champ, car il n’a pas été possible de distinguer l’impact individuel de l’une ou l’autre molécule sur les abeilles.

2. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 02/11/2015

La chimie pourrait se convertir au colza et au tournesol

La volonté de réduire l'utilisation des produits issus du pétrole conduit à se tourner vers des matières premières renouvelables, tirés de la biomasse végétale. Les lipides (huiles et graisses) sont ainsi devenus des molécules clés pour la production d’agrocarburants et de produits bio sourcés issus de la chimie verte. Leur élaboration par des micro-organismes à partir de la biomasse ligno cellulosique est en plein essor. Des chercheurs de l’Inra, d’AgroParisTech et du CNRS ont exploré le potentiel de résidus issus de l’agriculture pour la production de lipides d’intérêt par une bactérie ligno cellulolytique, Streptomyces lividans.

S’intéressant aux tiges de tournesol et aux pailles de colza, jusqu’alors peu explorées, les scientifiques ont mis en évidence que les unes et les autres présentent un taux moyen de lignine peu élevé (17 %), proche de celui du maïs mais bien moins élevé que celui du bois, tous deux mieux connus des filières de bio conversion. Ces lignines ont par ailleurs la particularité d’être structurellement faciles à convertir en molécules d’intérêt. Tiges de tournesol et pailles de colza renferment toutes deux, en moyenne, 32 % de cellulose et 16 % d’hémicellulose. Au final, ces caractéristiques hissent d’ores et déjà ces résidus agricoles ligno cellulosiques au rang de substrat potentiellement intéressant pour les filières de bio conversion.

Une production bactérienne d’acides gras originaux

Connues pour leur capacité à dégrader les lignocelluloses et à produire des molécules d’intérêt, tels des antibiotiques ou des lipides, des bactéries du genre Streptomyces, S. lividans, se sont révélées capables de se développer sur les résidus de colza comme de tournesol. Le fractionnement de ces résidus ligno cellulosiques a permis de montrer que les bactéries se développent préférentiellement sur la fraction glucidique soluble dans l’eau de ces résidus.

Cette observation pousse à optimiser les conditions de culture de cet organisme afin qu’il utilise d’autres fractions ou à envisager des prétraitements thermiques ou chimiques pour libérer les molécules utilisables par ces micro organismes. Au cours de leur croissance, ces bactéries produisent des acides gras et cette production peut atteindre 44 % de celle réalisée à partir de l’arabinose, un glucide très favorable à la croissance en laboratoire de S. lividans. Parmi ces acides gras, les scientifiques ont identifié des acides gras originaux par leur structure puisqu’ils sont ramifiés ou comportent un nombre impair d’atomes de carbone voire réunissent ces deux caractéristiques. Ils représentent près des trois quarts des acides gras produits.

Au final, de la parcelle agricole à la fiole de laboratoire, ce travail pionnier révèle l’intérêt des résidus ligno cellulosiques d’origine agricole que sont les tiges de tournesol et les pailles de colza pour la croissance de bactéries ligno cellulolytiques et la production de lipides d’intérêt pour la chimie verte. Soulignons qu’il a nécessité de mettre au point de nombreuses techniques d’analyse susceptibles d’intéresser le domaine industriel de la bio conversion. Plus largement, ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour la valorisation par voie biotechnologique de coproduits agricoles encore sous exploités.

3. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 25/10/2015

Un mammifère unique : à poils et à épines... vieux de 127 millions d'années

Un poids entre 50 et 70 g, des dents à trois pointes acérées, une colonne vertébrale et des pattes fouisseuses semblables à celles des tatous, une crinière tout le long du dos et des épines similaires à celles du hérisson : voici à quoi devait ressembler, il y a 127 millions d’années, le mammifère nommé Spinolestes xenarthrosus, dont le fossile, parfaitement conservé, a été découvert en Espagne par une équipe internationale.

Alors que cet animal possède des caractéristiques classiques de sa famille, comme le pelage, la présence d’épines bien particulières le rend unique en son genre et suggère que l’acquisition de poils épineux ne s’est pas faite progressivement au cours de l’évolution mais indépendamment et de manière distincte dans différentes lignées évolutives.

Le style de vie des tatous

La découverte a été réalisée sur le site exceptionnel de Las Hoyas, un gisement du Crétacé inférieur (-127 millions d’années) situé en Espagne près de la ville de Cuenca. Ce dépôt sédimentaire, unique en Europe, contient une grande diversité de fossiles, emprisonnés dans un ancien environnement marécageux, semblable aux Everglades, en Floride.

Il est fouillé depuis 1986 et a déjà fourni un grand nombre de fossiles de plantes aquatiques et terrestres, de crustacés, d’insectes, de poissons, mais aussi de crocodiles, de dinosaures et d’oiseaux primitifs. 25 ans plus tard, en 2011, le premier mammifère a enfin été mis au jour, complétant ainsi la structure de cet écosystème.

Ce fossile vient d’être décrit par les paléontologues. Ils en ont conclu qu’il s’agit d’une nouvelle espèce, baptisé Spinolestes xenarthrosus, appartenant à l’ordre des eutriconodontes, une lignée de mammifères disparus à la fin de l'ère Mésozoïque (-252,2 à -66 millions d’années) et à la famille des gobiconodontes. C’est un petit animal de 25 centimètres de long, caractérisé par des dents à trois pointes acérées et des vertèbres du même type que celles des xénarthres.

Les proportions de ses pattes sont proches de celles d’animaux fouisseurs, suggérant un style de vie semblable à celui des tatous modernes, se nourrissant d’insectes et de larves. Les marécages de Las Hoyas permettant à la fois un enfouissement et une minéralisation rapide des corps, de nombreux morceaux de peau avec des poils et des épines ont été parfaitement conservés.

Un pelage doux, mais aussi des épines

À partir de ces restes, les chercheurs ont déterminé que Spinolestes possédait une crinière dense de poils longs (de 3 à 5 mm) de la tête à l’omoplate, des poils longs et fins sur la région dorsale et sur la majeure partie de la queue, de petites épines et quelques écussons dermiques (de petites plaques ovales sans poils, faites de kératine). Le reste de son corps était couvert par un pelage doux et dense.

L’analyse microstructurale de portions de pelage montre qu’il est composé d’un mélange de poils primaires relativement épais, de poils secondaires plus petits, et d’épines sur la région dorsale. Ces dernières possèdent une surface écailleuse et sont composées de poils primaires et secondaires modifiés, c’est-à-dire plus courts, rigides et en forme de bâtonnet, qui ont fusionné ensemble, un processus similaire à ce que l’on observe chez certains mammifères modernes tels que les hérissons ou les porcs-épics.

Un mammifère unique

À partir du cas de Spinolestes, les chercheurs estiment donc que les poils et les épines sont différenciés depuis le Crétacé inférieur. De plus, le fait que plusieurs spécimens d’eutriconodontes possèdent bien une fourrure dense mais dépourvue d’épines, fait de Spinolestes une espèce unique en son genre, dont l’évolution s’est faite indépendamment d’espèces à épines comme les hérissons et a abouti à cette surprenante convergence avec les espèces épineuses modernes.

Par ailleurs, le fossile possédant encore des bronchioles pulmonaires et des restes du foie, les chercheurs ont délimité l'emplacement du diaphragme de l’animal, une première preuve fossile que le système respiratoire unique des mammifères était bien fonctionnel dès le Mésozoïque. Pour les chercheurs, la diversité des fossiles de Las Hoyas représente une clé pour comprendre la révolution évolutive du Crétacé, correspondant à l’émergence de la flore et la faune qui constituent la biodiversité d’aujourd'hui. Ils poursuivent donc leur analyse de Spinolestes xenarthrosus pour mieux comprendre son mode de vie et sa place dans cet écosystème, figé depuis 127 millions d’années.

4. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 22/10/2015

L'étonnante intelligence des abeilles se dévoile

De nombreux travaux ont montré que les abeilles, au-delà de leur capacité d’apprendre des associations simples entre couleurs ou odeurs et récompense alimentaire (le nectar ou le pollen présents dans les fleurs), sont aussi en mesure d’apprendre à résoudre des problèmes complexes que l’on croyait être une prérogative de l’Homme et de certains primates. Ces études soulèvent donc la question de la particularité des abeilles par rapport à d’autres insectes qui montrent, dans la plupart des cas, des capacités cognitives moins développées.

Dans le but de mettre à jour les mécanismes responsables des performances cognitives des abeilles (capables, par exemple, de reconnaître des visages sur des photographies), l’équipe de Martin Giurfa et Jean-Marc Devaud au Centre de recherche sur la cognition animale, en collaboration avec des chercheurs du laboratoire Évolution, génome, comportement et écologie et de l’université Libre de Berlin, a étudié leur capacité à résoudre des discriminations complexes dites non linéaires qui requièrent un traitement cognitif particulièrement élaboré.

Ainsi, des abeilles immobilisées recevaient dans le laboratoire deux odeurs A ou B récompensées avec une gouttelette de sucre mais, chaque fois que A et B étaient présentés simultanément, aucune récompense n’était offerte. La séquence de ces présentations étant aléatoire ; les abeilles devaient donc apprendre à répondre aux odeurs A et B par une extension de leur proboscis ou trompe, ce qui dévoile l’attente de nourriture, et à inhiber leur réponse au mélange AB non récompensé. Ce problème requiert donc que les abeilles suppriment le traitement linéaire qui voudrait que « si A et B sont récompensés, AB doit être doublement récompensé ».

Le rôle clé des corps pédonculés

Les abeilles ont appris à résoudre de façon efficace ce type de discrimination non linéaire, montrant ainsi, à nouveau, leur sophistication cognitive. Cette performance a permis aux chercheurs de se focaliser sur des structures particulières du cerveau des insectes, les corps pédonculés (mushroom bodies, en anglais), qui ont été associés historiquement au stockage et la restitution de la mémoire. Chez l’abeille, ces régions cérébrales ont la particularité d’associer de nombreuses voies sensorielles (olfactives, visuelles, gustatives, etc.) et d’occuper une portion très volumineuse du cerveau. En bloquant ces régions par des injections d’un anesthésique local, les chercheurs ont montré qu’elles sont indispensables à la résolution des discriminations olfactives non linéaires comme celle décrite ci-dessus. En revanche, l’absence de corps pédonculés n’a pas empêché les abeilles d’apprendre des discriminations olfactives plus simples.

Les résultats de cette étude publiée dans la revue Pnas montrent donc que les corps pédonculés jouent un rôle clé dans la résolution de problèmes complexes chez l’abeille et qu’en leur absence, d’autres régions cérébrales interviennent dans la résolution de problèmes de bas niveau.

Qu'y a-t-il de si particulier dans les corps pédonculés qui les rende essentiels à des apprentissages complexes ? Des boucles de rétrocontrôle existent au niveau de ces structures, établies par des neurones qui libèrent une substance inhibitrice appelée GABA (acide gamma-aminobutyrique). Les chercheurs ont montré que l’inhibition pharmacologique de ces boucles empêche l’apprentissage des discriminations non linéaires. Ainsi, si les corps pédonculés sont nécessaires pour des tâches cognitives complexes, c’est parce que la présence de ces boucles de rétrocontrôle permet d’inhiber les réponses inappropriées à des stimuli ou situations incorrectes et ainsi corriger la performance cognitive des abeilles.

5. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 17/10/2015

Comment les prairies résistent au changement climatique

Le rôle de la biodiversité dans la capacité des écosystèmes à maintenir leur fonctionnement face aux événements climatiques extrêmes, de plus en plus fréquents suite aux changements climatiques, reste mal connu. Quelques études ont suggéré que les communautés végétales à haute diversité étaient plus résistantes que les communautés pauvres en espèces : elles s’écartaient moins de leur état normal pendant les épisodes de sécheresse. De même, elles seraient plus résilientes, retrouvant plus rapidement leur niveau normal après la sécheresse. Mais ces résultats n’ont pu être confirmés par la suite.

Dans cette étude publiée dans l’édition du 14 octobre 2015 de Nature, les chercheurs ont utilisé les données de 46 expériences manipulant la diversité végétale dans des prairies pour tester l’hypothèse d’un effet positif de la biodiversité sur la résistance et la résilience des écosystèmes à divers événements climatiques, de la sécheresse aux pluies extrêmes.

L’analyse de ces données démontre que la biodiversité augmente bel et bien la résistance de la productivité primaire (accroissement de la biomasse végétale en une année) des prairies face à une large gamme d’événements climatiques, qu’ils soient secs ou humides, modérés ou extrêmes, brefs ou prolongés. Sur l’ensemble des études et événements climatiques considérés, il s’avère que la productivité des communautés végétales à faible diversité (qui ne comprennent qu’une ou deux espèces) s’écarte d’environ 50 % de son niveau normal pendant un événement climatique, alors que celle des communautés à haute diversité (qui comprennent 16 à 32 espèces), ne s’en écarte que d’environ 25 %. En revanche, la productivité des écosystèmes avait soit retrouvé, soit dépassé son niveau normal un an après un événement climatique indépendamment de la diversité végétale, ce qui révèle une absence d’effet de la biodiversité sur la résilience des écosystèmes, du moins à cette échelle de temps annuelle.

L’érosion de la biodiversité

Ces résultats suggèrent donc que la biodiversité stabilise la productivité des écosystèmes et les services écosystémiques (bénéfices que les êtres humains tirent du bon fonctionnement des écosystèmes, comme, par exemple, la pollinisation par les abeilles, bourdons, papillons ou oiseaux) qui y sont liés essentiellement en augmentant leur résistance aux événements climatiques. En conséquence, les changements environnementaux actuels d’origine humaine, qui entraînent une érosion de la biodiversité, risquent de diminuer la stabilité des écosystèmes en modifiant leur résistance aux événements climatiques.

Jusqu’à présent, les études théoriques en écologie qui s’intéressaient à la réponse des écosystèmes à des perturbations diverses étaient axées sur la résilience de ces écosystèmes. Or, la biodiversité n’affectant pas la capacité des prairies à retrouver un fonctionnement normal après une perturbation, c’est un nouveau champ de recherche qui s’ouvre désormais aux théoriciens : comment la biodiversité améliore-t-elle la résistance des écosystèmes ? Quelle biodiversité faut-il protéger pour assurer la stabilité de leur fonctionnement ?

6. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 15/10/2015

Les filons d’or enfin expliqués

Bien que l’or soit l’un des métaux les plus rares sur Terre, avec des teneurs moyennes de l’ordre d’un milligramme par tonne de roche seulement, il existe des endroits de la croûte terrestre où ce métal se concentre jusqu’à parfois 1 kilogramme par tonne dans des roches et filons, permettant ainsi une extraction économiquement rentable. Ces gisements se forment à partir de fluides aqueux enrichis en sel, soufre et parfois CO2, qui circulent dans la croûte terrestre, extraient le métal des roches et des magmas, puis le transportent et le déposent au bon endroit et au bon moment.

Cependant, les facteurs favorables à ce transfert de l’or depuis la roche source et l’état du métal dans le fluide restent encore mal compris. Jusqu’à présent, le sulfure (provenant du sulfure d’hydrogène H2S) et le chlorure (provenant de sels, comme NaCl ou KCl) étaient considérés comme les seuls composés capables de faciliter le transport de l’or (Au) en se liant au métal et en formant des complexes solubles dans le fluide (par exemple, AuCl2-, Au(HS)2-). Toutefois, les capacités de mise en solution de l’or par ces composés sont médiocres et la formation des gisements d'or ainsi que leur distribution sur Terre demeurent une énigme.

Des fluides géologiques soufrés recréés en laboratoire

Pour tenter de la résoudre, quatre équipes françaises (des géologues, chimistes et physiciens du CNRS, des universités de Toulouse III – Paul Sabatier 2, Pierre et Marie Curie, Grenoble Alpes et de Lorraine) ont mesuré les teneurs et l’état chimique de l’or dans des fluides modèles riches en soufre. Ils ont utilisé pour cela des réacteurs et cellules de haute température et pression et la spectroscopie d’absorption de rayons X sur synchrotron.

Ces fluides on été fabriqués en laboratoire aux compositions et conditions analogues à celles de la croûte terrestre : températures jusqu’à 500 °C, pressions jusqu’à 2 kbars (soit l'équivalent d'une profondeur de 7 km environ), teneurs en soufre jusqu’à 3 %, teneurs en sel jusqu’à 20 %. Ils contiennent majoritairement du sulfure et du chlorure et, en plus faibles quantités, d’autres formes de soufre comme les ions radicalaires S3- (et S2-) découverts récemment. Contre toute attente les chercheurs ont constaté que les composés se liant fortement à l'or ne sont ni les sulfures ni les chlorures mais les ions S3-. Il se forme des complexes très stables (de type Au(HS)S3-), capables de transporter des teneurs en or 10 à 100 fois supérieures à celles des sulfures ou des chlorures.

Grâce à un modèle thermodynamique, les chercheurs ont démontré que ces espèces radicalaires de soufre, bien que moins abondantes que le sulfure et le chlorure dans la plupart des fluides naturels, sont capables d’extraire de grandes quantités d’or du magma lors de son dégazage, ou des roches sédimentaires subissant de fortes pressions et températures (métamorphisme), puis de les transporter à travers la croûte terrestre.

Lorsque ces fluides chauds remontent à la surface, se refroidissent ou rencontrent une roche de composition différente (par exemple un calcaire), les radicaux de soufre se décomposent alors, laissant leur butin d’or se déposer dans des veines et cavités avec des minéraux majeurs, comme la pyrite (le sulfure de fer le plus abondant auquel l’or est souvent associé).

La découverte de ces complexes stables et mobiles entre Au et S3- aide à expliquer le paradoxe de la formation des gisements d’or et permet un plus vaste choix des sites où de nouveaux gisements pourraient être découverts, offrant ainsi plus de potentiel pour l’exploration. D’autres métaux économiquement importants, comme le molybdène ou le platine, également considérés comme très peu mobiles, pourraient aussi se lier à S3-, augmentant ainsi fortement leur mobilité et leur dépôt par les fluides. Les résultats de cette recherche, publiés dans les Pnas, pourraient aussi aider à améliorer les procédés d’extraction des métaux de leurs minerais et la synthèse hydrothermale de nanomatériaux à base d’or.

7. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 14/10/2015

La graine de la Terre serait née il y a 1 à 1,5 milliard d'années

Après sa formation, la Terre s’est différenciée très rapidement – avec un noyau, un manteau et une croûte – à partir d’un matériau très proche de celui trouvé aujourd’hui dans certaines météorites appelées chondrites à enstatite. Ainsi, il n’aurait fallu que quelques dizaines de millions d’années pour qu’apparaisse un noyau de fer et de nickel liquide, prenant en sandwich avec la croûte le manteau de notre planète.

Toutefois, les chercheurs ne savent pas très bien si la géodynamo qui produit le champ magnétique de la Terre a commencé à fonctionner juste après la naissance du noyau. Ils ont tout de même trouvé des traces de l’existence de ce champ conservées dans des minéraux appartenant à des roches âgées de 3,6 milliards d’années découvertes en Afrique du Sud. Il est même possible que le bouclier magnétique de la Terre soit en place depuis plus de 4 milliards d’années si l’on prend au sérieux quelques indications ténues de sa présence, enregistrées par les fameux zircons australiens de Jack Hills.

Mars, de son côté, possédait bien un tel bouclier très précocement : vers 4,4 milliards d’années probablement – les scientifiques le savent depuis l’analyse de la météorite martienne ALH84001. Il n'y a donc aucune raison apparente pour que ce ne soit pas aussi le cas sur Terre.
Un groupe de chercheurs de l’université de Liverpool, au Royaume-Uni, vient cependant d’annoncer dans une publication du journal Nature la découvert d'une brusque augmentation de l’intensité du champ magnétique de la Terre dans les archives paléomagnétiques datées d’il y a environ 1 à 1,5 milliard d’années. Selon les chercheurs, ce saut dans la valeur du champ magnétique de la magnétosphère s’expliquerait par l’amorce de la formation de la graine de la Terre, la partie solide du noyau découverte par la danois Inge Lehmann. Précédemment, les estimations sur l’âge de l’apparition de cette graine, élément essentiel dans l'histoire de la Terre, variaient entre 0,5 et 2 milliards d’années.

Une géodynamo alimentée par la chaleur latente de cristallisation du fer

Pourquoi un tel saut dans l’intensité du champ magnétique ? Pour le comprendre il faut se rappeler que nous disposons de modèles de l’intérieur de la Terre ainsi que de simulations numériques de ce qui se passe à l’intérieur de notre globe. Ces modèles et simulations sont contraints par les observations des sismologues, les expériences de hautes pressions effectuées avec les cellules à enclumes de diamant et enfin la fameuse expérience VKS qui a permis de tester nos idées sur l’origine des inversions du champ magnétique de la Terre.

Il ne fait donc guère de doute que ce champ magnétique est engendré par des mouvements de convection turbulents dans la partie liquide du noyau, le tout en relation avec la rotation de notre planète. Mais, pour maintenir cette convection, il faut de l’énergie. On pense qu’elle provient en grande partie de la chaleur latente de cristallisation libérée dans le noyau par la formation de la graine. Si tel est bien le cas, on comprend bien pourquoi le début de ce phénomène a été concomitant avec des mouvements de convection plus vigoureux dans le noyau et donc avec la génération d’un champ magnétique plus intense.

La détermination de l’histoire de l’intensité du champ magnétique de la Terre peut sembler académique mais ce serait oublier son rôle important dans la protection des organismes vivants contre les rayons cosmiques et, surtout, dans le maintien d’une atmosphère. On a toutes les raisons de penser que Mars a perdu la sienne du fait de l’érosion atmosphérique produite par le vent solaire due à la perte de son bouclier magnétique.

8. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 12/10/2015

Disparition des dinosaures : astéroïde ou volcans ? Les deux !

Qui d’un astéroïde ou des intenses éruptions volcaniques des trapps du Deccan, à l'ouest de l’Inde, est à l’origine de la cinquième extinction de masse, il y a 65,5 millions d’années ? La question est débattue par les paléontologues et les géologues depuis plus de 35 ans, donnant l’avantage tantôt à l’un, tantôt à l’autre. Dans un article qui vient de paraître dans la revue Science, une équipe de l’université de Berkeley (Californie) soutient que l’enchaînement des événements n’est certainement pas dû au hasard, comme cela avait déjà été supposé, et que tout cela est lié.

Tout commence, rappelons-le, à la fin des années 1970 avec la mise en évidence par Luis Alvarez et son fils Walter (tous deux chercheurs à Berkeley) de l’abondance d’iridium dans les couches dépourvues de fossiles qui marquent la limite du crétacé-tertiaire (dite K-T). Cet élément, très rare sur Terre, est caractéristique de certains corps célestes. Aussi, sa présence un peu partout sur le Globe au sein d’une même couche d’argile datant de cette période, désigne sans ambiguïté le coupable : l’impact d’un astéroïde ou d’une comète. Leur thèse sera d’ailleurs étayée un peu plus tard par la découverte du cratère de Chicxulub, une plaie encore béante d’environ 180 km de diamètre, démasquée au large de la péninsule du Yucatan, au Mexique. D’après les estimations, l’impacteur devait mesurer environ 10 km. En s’écrasant à très grande vitesse (90.000 km/h ?), cet objet massif a généré d'énormes quantités de poussières et de cendres. Projetées dans l’atmosphère, elles ont pu provoquer un long et redoutable « hiver nucléaire » qui enveloppa toute la biosphère. Le climat global fut bien sûr profondément modifié et, privés de lumière, plantes terrestres et phytoplancton marin dépérirent… In fine, plus de 70 % des espèces vivantes, parmi lesquelles les dinosaures, les ammonites et les foraminifères benthiques, furent condamnées.

C’est sans doute le scénario le plus consensuel. Mais en 1986, des recherches du géophysicien Vincent Courtillot ont montré que les trapps du Deccan furent gigantesques, dévastatrices et nocives, il y a environ 66 millions d’années. Pour lui et nombre de ses collègues, les responsables de la disparition des dinosaures, en mesure aussi de changer le climat et de refroidir la planète comme cela avait été le cas pour les quatre extinctions de masses précédentes, ce sont ces éruptions volcaniques massives.

Combinaison de deux catastrophes majeures

Paul Renne et son collègue de Berkeley, Mark Richards sont retournés en Inde ces derniers mois afin de prélever des échantillons dans les épaisses couches de laves du Deccan et d’affiner leurs datations avant et après l’impact. Ils soutiennent que la collision de l’astéroïde a été un déclencheur de l'activité volcaniques de cette région. Certes, la lave coulait déjà dans cette région avant le terrible événement mais dans des proportions plus faibles et douces. La chute du corps céleste et le violent séisme (magnitude 10 ou 11, avancent les chercheurs) qui s’ensuivit auraient ensuite modifié la « plomberie » des volcans, élargissant les chambres magmatiques et doublant les épanchements moins de 50.000 ans après l’impact. La conjugaison des deux catastrophes a été fatale pour une grande part des êtres vivants sur Terre à cette période.

En réalité, « il devient quelque peu artificiel de distinguer entre les deux mécanismes de destruction : les deux phénomènes étaient clairement à l’œuvre en même temps, estime Paul Renne, qui dirigé cette étude. Il va être fondamentalement impossible d’attribuer les effets sur l’atmosphère à l’un ou l’autre. Ils se sont produits tous les deux en même temps. »

L’équipe, constituée des deux chercheurs et d’étudiants à l’université de Berkeley, estime que les éruptions intermittentes du Deccan ont mis à mal la vie sur Terre, durant environ 500.000 ans après la limite du crétacé-tertiaire. « La biodiversité et la signature chimique de l’océan ont pris environ un demi-million d’années pour vraiment récupérer après la limite K-T, ce qui correspond à la durée du volcanisme accéléré », a déclaré Paul Renne. Il a fallu tout ce temps pour que la vie puisse à reconquérir toutes les niches écologiques.

9. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 10/10/2015

Les grands glaciers érodent plus vite que prévu !

Si, depuis longtemps, le rôle des glaciers sur la morphologie des paysages est reconnu et décrit de manière qualitative, il n’y a pas de consensus sur le lien quantitatif entre la vitesse de glissement des glaciers et l’érosion liée à ce mouvement. Cette incertitude est principalement liée à l’impossibilité d’observer ce qui se passe sous les glaciers et d’y réaliser des mesures directes pour quantifier l’érosion, mais aussi de réaliser des mesures intégrant les fluctuations saisonnières.

Pendant six mois, une équipe internationale impliquant l’IMPMC (Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (UPMC, Sorbonne Universités, CNRS, IRD, MNHN), des chercheurs suisses, américains et néo-zélandais se sont penchés sur le cas du glacier Franz Josef (Ka Roimata o Hinehukatere en maori en Nouvelle-Zélande). Ce glacier se trouve dans les Alpes de l’île du Sud, près du mont Cook (Aoraki en maori) dans une région affectée par d’intenses précipitations, environ 12 m par an, qui alimentent le glacier. Présentant de fortes analogies avec les glaciers des Alpes européennes, il mesure environ 10 km de long et glisse rapidement sur son substrat rocheux avec des vitesses pouvant atteindre deux mètres par jour.

Enquête sur les sédiments relâchés dans le ruisseau sous-glaciaire

Les chercheurs ont utilisé une approche pluridisciplinaire afin de déterminer la vitesse de glissement du glacier d’une part et le taux d’érosion d’autre part sur la période choisie. La vitesse de la surface du glacier a été quantifiée grâce à l’utilisation d’une technique nouvelle de corrélation d’images satellitaires permettant de cartographier cette vitesse avec une grande précision et une excellente résolution spatiale à l’échelle du glacier sur la période choisie. Cette vitesse est ensuite extrapolée à celle de glissement du glacier.

Pour estimer les taux d’érosion, les chercheurs ont procédé indirectement : ils ont installé pendant plusieurs mois une station de mesure du débit et de taux de particules sédimentaires en sortie du ruisseau sous-glaciaire. Afin de préciser la provenance de cette charge particulaire, ils ont étudié la structure cristalline des matériaux graphitiques contenus dans les particules sédimentaires par microspectroscopie Raman. Ces composés graphitiques sont des témoins de l’histoire métamorphiques des roches qui les contiennent, et montrent des variations structurales importantes dans les roches sur lesquelles s’étire le glacier de Franz Josef.

Le taux d'érosion n'augmente pas linéairement avec la température

En comparant la structure des matériaux graphitiques dans la charge particulaire avec celle des roches du substrat rocheux au long du glacier, ils ont pu déduire la provenance des particules générées par l’érosion. Cette technique relativement simple à mettre en œuvre a ainsi permis de réaliser pour la première fois une cartographie précise de l’érosion sous un glacier alpin.

10. General_CSA_Webmaster_Createur (site web) 07/10/2015

Les moineaux aussi sont victimes de la malbouffe !

Plusieurs études récentes ont rapporté un déclin du moineau domestique dans les métropoles européennes, alors que cet oiseau est une espèce urbaine par excellence en Europe occidentale. Une équipe du Centre d’études biologiques de Chizé (CNRS, université de La Rochelle) a tenté de comprendre les causes de ce phénomène. Pour cette étude, dont les résultats viennent d’être publiés dans la revue Plos One, les biologistes ont mené leurs travaux sur 110 moineaux (68 adultes et 42 jeunes âgés de quelques semaines), capturés sur deux sites urbains et deux sites ruraux de la région Poitou-Charentes.

Leur but était de déterminer si vivre en ville avait des répercussions sur l’état nutritionnel et la physiologie des volatiles, pouvant expliquer leur déclin en milieu urbain. Pour ce faire, les chercheurs ont réalisé des mesures morphologiques et physiologiques sur chaque oiseau. Ils ont par exemple évalué la taille de leur bec, de leurs pattes et de leurs ailes, leur masse corporelle et la quantité de graisse au niveau du cou.

Les oisillons citadins sont gavés de gras plutôt que de protéines

Les résultats montrent notamment que, comparés aux populations rurales, les volatiles urbains adultes étaient sensiblement plus petits de 5 à 10 % et moins gros (26 g contre 28 en moyenne). Paradoxalement, les jeunes urbains se sont révélés significativement plus gras que les ruraux, avec un score de gras moyen de 2,5 contre 1,9. « Ces données suggèrent que les moineaux urbains ont une nourriture trop grasse. En effet, pour une bonne croissance, les oisillons doivent surtout incorporer des protéines, via l’ingestion d’insectes ; or en ville, ils ont davantage accès à des aliments gras issus des activités anthropiques », explique le biologiste Frédéric Angelier.

Cette nourriture inadaptée pourrait contribuer au déclin des moineaux en ville en nuisant non pas à la survie des oiseaux adultes, mais à leur reproduction - avec moins d’œufs produits -, ainsi qu’à la croissance et à la survie de leurs petits.