Les sciences autour de Tara

Présentation au sujet: "Les sciences autour de Tara"— Transcription de la présentation:

1 Les sciences autour de Tara
TARA Océans Les sciences autour de Tara

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3 TARA OCEANS Une expédition unique
Le 5 septembre 2009 le bateau Tara est parti de Lorient pour une expédition de 3 ans sur tous les océans du monde.

Afin d’étudier la vie microscopique des océans. Parce que le plancton : 
-        c’est 98% de la biomasse des océans qui est inconnue à ce jour 
-        ce sont les origines de la vie sur Terre
 -        c’est 50% de l’Oxygène que l’on respire
 -        c’est le premier puits de carbone de la planète
 -        c’est une source de bioactifs pour la médecine 
-        il régule le climat et inversement

 Cette vie marine est aujourd’hui menacée par les bouleversements écologiques majeurs que nous connaissons : le changement climatique et la pollution. Les écosystèmes marins vont-ils survivre à ces bouleversements ? Allons nous vers une transformation de la vie océanique ? 

Face à la nécessité d’agir et de répondre à ces questions des scientifiques internationaux de renom, avec à leur tête un français Dr Eric Karsenti, directeur d’unité à l’EMBL (Laboratoire européen de biologie moléculaire), sont venus à la rencontre d’Etienne Bourgois et du Fonds Tara. Ils ont décidé de s’associer pour réaliser l’expédition Tara Oceans.

Le programme Tara Oceans rassemble aujourd’hui une équipe scientifique internationale et multidisciplinaire inédite. Plus de 12 domaines de recherche associent océanographes, biologistes, généticiens et physiciens de prestigieux laboratoires sont associés au projet.

Une telle étude n’a jamais été réalisée ; elle constitue une approche nouvelle. En effet, elle prend en compte l’ensemble des disciplines scientifiques dédiées à l’étude des océans pour offrir une vision globale du fonctionnement des écosystèmes marins.

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5 Bonjour des eaux territoriales de l'Ascension! Le 4 octobre 00 :32
Nous avons levé l'ancre ce matin à 8h en direction de l'ouest sur une mer très calme. Nous laissons derrière nous l'île de l'Ascension, un caillou volcanique perdu au beau milieu de l'océan. Avant de partir nous avons profité de l'eau à 24°C pour nager autour du bateau, au milieu des bancs de centaines de balistes nous tournant autour, presque à portée de main. Mais mieux vaut être prudent: lorsque quelqu'un sur le Pont de Tara à jeté des restes de pain par dessus bord, un marin de l'équipage a voulu nager à travers l'effervescence quasi impénétrable de balistes se partageant le pain. François a battu précipitamment en retraite après qu'une baliste lui ai mordu le doigt. J'ai filmé la scène sous l'eau à quelques mètres, peu rassuré par les "black jacks" - des poissons prédateurs de plusieurs dizaines de kilos - qui sont alors remontés du fond attirés par la mêlée... Grand voile, misaine, trinquette et yankee nous ont propulsées une bonne partie de la matinée à 6 noeuds, mais le vent est tombé et c'est à contre coeur que Julien le chef mécanicien a dû mettre en route les moteurs. La stabilité accrue sous voile, l'absence de vibrations ou de gaz d'échappement nous font espérer du vent. C'est prévu d'après la météo d'ici 2-3 jours. D'ici là nous auront quitté la zone des 200 milles des eaux territoriales du Royaume-Uni où nous n'avons pas obtenu l'autorisation de faire des prélèvements par le Ministère de la Défense qui gère l'île et sa base militaire. Nous pourrons alors effectuer dès mardi matin notre première station de prélèvement dans le courant sud équatorial (au nord de l'immense gyre Atlantique sud). La station est programmée pour durer 48h, avec des prélèvements aux profondeurs de -5m, maximum de chlorophylle (environ -100m) et -500m. Des mesures de paramètres physico-chimiques (température, salinité, oxygène) sont prévues jusqu'à -1500m sous le niveau de la mer. La vie a bord s'est très vite organisée. Outre les consignes de sécurité comme le port obligatoire sur le pont du "VFI" (Vêtement à Flotabilité Intégrée) ou comment actionner le bouton "MOB" (Man Over Board) sur le GPS de la passerelle, la gestion de l'eau douce est l'objet de beaucoup d'attention. L'unique désalinateur du navire doit fournir l'eau douce pour nourrir et laver 14 personnes à bord. Sans parler de l'eau douce indispensable pour rincer le matériel scientifique comme les portes filtres qui montrent très rapidement des signes de corrosion au contact de l'eau salée. Une autre source de complication provient de l'énergie électrique: brancher l'aspirateur fait sauter les disjoncteurs si l'on oublie au préalable de demander au chef mécanicien de mettre en route le générateur diesel... A bientôt, Pascal

6 QUESTIONS D’ÉLÈVES AUTOUR DU PLANCTON 
Quelles seraient les conséquences de la disparition des protistes (bactéries ? virus ? plancton ?)? Quels sont les effets des climats sur le plancton ? Est- ce que la température influence le développement du plancton ? Quelle est la technique de conservation du plancton (comment conserve t-on le plancton ?) Pourquoi le froid ? Si le froid conserve le plancton, comment le plancton réagit-il dans les zones Polaires (abondance, a-t-il le même rôle qu’à l’Equateur, échanges gazeux) Est- ce que la pollution augmente ou diminue la quantité de plancton ? Quel type de pollution et sur quelles espèces ?

7 Pourquoi peut-on dire que le plancton joue un rôle essentiel dans la vie marine ?
De quelle manière les planctons parviennent-ils à réguler le climat (produisant O2 et absorbant CO2) Entre mers et océans, le mode de vie d’une même espèce de plancton est-il différent ? De quelle manière le plancton dépollue t-il l’air ?    Quels sont les paramaètres faisant varier les conditions de vie du plancton ? pollution, climat, rayonnement UV, acidité (pH), la salinité, la température, la pression profondeur Quels sont les prédateurs du plancton ?. Existe-t-il une période propice à la reproduction du plancton ? Y a-t-il du plancton dans la mer morte ?

8 DES QUESTIONS POUR PASCAL À BORD DE TARA
Est-ce qu’il existe des filtres qui permettent d’isoler les plus petits organismes Pourrait-on Faire un prélèvement et mesurer la température ? Et dans ce cas, y a-t-il possibilité de faire le comptage au lycée ou doit-il le faire sur Tara ? Est-ce qu’on peut mesurer les échanges gazeux d’une population de plancton (soit en labo, soit au lycée ?) Est-ce que Tara est passé dans une zone particulièrement polluée ? Et les résultats sont-ils différents ? Observe t-on beaucoup de différences au niveau de l’ADN des différentes espèces de plancton ?

9 De l’île de l’ascension, Pascale répond aux questions des élèves

10 CIBLER UNE PROBLÉMATIQUE ET ÉLABORER UNE DÉMARCHE
Groupe 1: Comment agissent les différents types de pollution sur la population planctonique et le pH de la mer ? Expérience Il est obligatoire de faire une expérience témoin. Nous devons mesurer le pH d’une eau « pure » qui serait prélevée aux calanques par exemple. Nous mesurerons le pH de cette solution et nous comptons le nombre de plancton présent a l’aide du microscope optique. Nous réalisons le même procédé en mettant de : Des hydrocarbures. Des ions nitrates, phosphates Des métaux Un morceau de pomme Sac plastique A chaque fois nous remesurerons le Ph et nous recompterons le nombre de plancton présent.

11 Groupe2: Comment le plancton réagit- il aux différentes températures ?
Matériel utilisé : lames de Malassez (lame de comptage : quadrillage) 4 thermomètres 2 frigidaires 4 tubes à essai Un bain marie  Pour transporter le prélèvement, on le place dans un thermos (ou dans des housses isotherme) pour ne pas faire varier la température pendant le transport. Expérience : Diviser le prélèvement en quatre échantillons et mesurer la température de chacun. On laisse un premier échantillon (échantillon témoin) dans les mêmes conditions que celles du prélèvement (même température) après avoir fait un premier comptage des planctons. On place un second échantillon dans un frigidaire à 3°C après avoir fait un premier comptage des planctons).On place un troisième échantillon dans un bain marie où l’on augmente progressivement la température.On place un dernier échantillon dans un frigidaire puis on baisse sa température progressivement.    Un deuxième comptage des planctons est réalisé pour les quatre échantillons, la semaine suivante. Puis on compare la quantité de plancton, par rapport aux premiers résultats.

12 Groupe 3: De quelles manières le plancton parvient-il à réguler le climat?
Hypothèse : En produisant du O2 et en absorbant du CO2 : Echanges gazeux. Matériel : Echantillons d’eau de mer, capteur de dioxygène, régulateur de Lumière, lampe. PROTOCOLE : ∙ Mesure du taux de O2 : - Expérience témoin : Echantillon d’eau de mer posé au bord d’une fenêtre. - Expérience 1 :On mesure le taux de O2 en fonction du temps et de la lumière. Pour cela, nous mettrons notre échantillon d’eau de mer, dans une pièce close et sans perturbations ( pas de va-et-vient dans la pièce pour ne pas fausser nos résultats : pas de « bruits  » ). Ensuite, nous brancherons le régulateur de lumière à la lampe pour que celle-ci reste allumée une heure sur deux. Nous laisserons notre expérience en action pendant une semaine, et nous observerons nos résultats le mardi suivant ). - Expérience 2 : On réalisera la même expérience (avec même volume d’eau de mer que dans l’expérience 1) dans une obscurité totale, et une autre (expérience 3 ) à la lumière constante.

13 Groupe 4: Est-ce que l’intensité des rayons ultraviolets a une influence sur la population de plancton ? Hypothèse 1 : Les rayons ultraviolets détruisent certains types de cellules, et donc la population de plancton devrait diminuer sous UV. Hypothèse 2 : Sans lumière, le phytoplancton devrait dépérir, et donc la population de plancton devrait diminuer. Protocole expérimental : Matériel : -4 échantillons d’eau de mer -une lampe à UV -une lampe classique -un microscope optique -un appareil de capture d’image microscopique -lames de Malassez

14 Réalisation expérimentale : On commence par compter le nombre de planctons présents dans chaque échantillon. On expose : 1er échantillon à la lumière visible (néon) 2ème échantillon aux rayons UV 3ème échantillon à la lumière naturelle (soleil) 4ème échantillon privé de lumière Au bout d’une semaine, on arrête toute exposition, et on procède à un 2ème comptage grâce au microscope. On calcule le pourcentage de cellules n’ayant pas survécu dans chaque échantillon, puis on compare les résultats aux autres échantillons. On réalise un graphique de synthèse montrant l’évolution de la population du plancton en fonction de l’exposition.

15 PROBLEMATIQUES AUTOUR DE TARA
Groupe 1: L’acidification de l’océan est – elle influencée par la pollution ? distinguer : les effets directs (par exemple l’ajout de CO2 agit directement sur l’équilibre des carbonates et donc le pH) indirects (des apports excessifs de nutriments (engrais, matière organique, autres) stimulent les développements de certaines microalgues (qui diminuent donc la pCO2 par la photosynthèse  effet sur pH).

16 Groupe 2: Comment obtient-on de l’eau potable à bord de Tara ?
Expériences envisagées (si nous avons le temps nécessaire): la distillation osmose inverse

17 Groupe 3: Energie à bord de Tara
Apparemment, Tara possède 2 éoliennes et 3 générateurs, Y a-t-il d’autres sources d’énergie ? Protocole expérimental envisagé (si nous avons le le temps nécessaire..) : essayer d’utiliser l’éolienne du lycée.

18 Groupe 4: Comment les courants sont-ils formés ?
On cherche à montrer que la température a une action sur la formation de courants marins.  Matériel : un aquarium 2 bouteilles Eau chaude Eau à température ambiante Eau glacée Colorants (rouge et bleu) Petit voilier Tara Fils de fer Expérience :  On commence par remplir l’aquarium d’eau à température ambiante. Ensuite, on remplit une bouteille d’eau glacée (1), et l’autre d’eau chaude (2). On place la bouteille (1) à droite de l’aquarium vers la surface de l’eau, en la maintenant en place avec un fil de fer. On place la bouteille (2) à gauche de l’aquarium vers le fond de l’eau en la maintenant en place avec un fil de fer. On injecte de l’eau chaude (colorée en rouge) à la surface de l’aquarium a l’aide d’une pipette, et on injecte de l’eau froide (colorée en bleu) au fond de l’aquarium. On place le voilier en surface afin d’observer son mouvement.    Une autre idée serait d’utiliser une source de chaleur (du style une lampe) qui simulerait l’énergie solaire et éclairerait la surface de l’eau d’un côté de l’aquarium seulement.

19 Autre expérience envisagée (2):
mise en œuvre d’un protocole mettant en évidence l’influence de la salinité sur le courant  même expérience avec l’aquarium en le remplissant d’eau douce, puis en y déversant de l’eau salée (38 g de NaCl /litre) colorée en rouge en surface

20 AVEC LE COM : RECHERCHE DE RÉPONSES
Comment évaluer l’abondance du plancton et la biodiversité des océans ? Hypothèse 1 : de manière directe : en observant les organismes présents  Loupe binoculaire, et clé de détermination pour identification Comptage des organismes présents sur cuves quadrillées

21 Cytofluorimétrie : identification de populations cellulaires et mesures de la quantité de cellules présentes dans un certain volume   présentation de la méthode

22 Hypothèse 2 : de manière indirecte : en mesurant la productiond’ O2  d’un certain volume d’eau   
Etalonnage nécessaire au préalable des capteurs d’O2 Mesure de la concentration en O2 en fonction de la profondeur 

23 Mesure du taux d’O2 : vitesse de production d’O2
Influence du pH et de la température sur la production d’O2 donc sur la population planctonique

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