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TARA Océans Les sciences autour de Tara. TARA OCEANS Une expédition unique Le 5 septembre 2009 le bateau Tara est parti de Lorient pour une expédition.

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1 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 détudier la vie microscopique des océans. Parce que le plancton : - cest 98% de la biomasse des océans qui est inconnue à ce jour - ce sont les origines de la vie sur Terre - cest 50% de lOxygène que lon respire - cest le premier puits de carbone de la planète - cest une source de bioactifs pour la médecine - il régule le climat et inversement Cette vie marine est aujourdhui 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 dagir et de répondre à ces questions des scientifiques internationaux de renom, avec à leur tête un français Dr Eric Karsenti, directeur dunité à lEMBL (Laboratoire européen de biologie moléculaire), sont venus à la rencontre dEtienne Bourgois et du Fonds Tara. Ils ont décidé de sassocier pour réaliser lexpédition Tara Oceans. Le programme Tara Oceans rassemble aujourdhui 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 na jamais été réalisée ; elle constitue une approche nouvelle. En effet, elle prend en compte lensemble des disciplines scientifiques dédiées à létude 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 DÉLÈVES 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 quà lEquateur, 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 dune même espèce de plancton est-il différent ? De quelle manière le plancton dépollue t-il lair ? 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 quil existe des filtres qui permettent disoler 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 quon peut mesurer les échanges gazeux dune 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 lADN des différentes espèces de plancton ?

9 De lîle de lascension, 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 dune 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 laide 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 : - 4 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 lon 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 Hypothèse : En produisant du O2 et en absorbant du CO2 : Echanges gazeux. Matériel : Echantillons deau de mer, capteur de dioxygène, régulateur de Lumière, lampe. PROTOCOLE : Mesure du taux de O 2 : - Expérience témoin : Echantillon deau de mer posé au bord dune fenêtre. - Expérience 1 :On mesure le taux de O 2 en fonction du temps et de la lumière. Pour cela, nous mettrons notre échantillon deau 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 deau de mer que dans lexpérience 1) dans une obscurité totale, et une autre (expérience 3 ) à la lumière constante. Groupe 3: De quelles manières le plancton parvient-il à réguler le climat?

13 Groupe 4: Est-ce que lintensité 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 deau de mer -une lampe à UV -une lampe classique -un microscope optique -un appareil de capture dimage microscopique -lames de Malassez

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

15 Groupe 1: Lacidification de locéan est – elle influencée par la pollution ? PROBLEMATIQUES AUTOUR DE TARA distinguer : les effets directs (par exemple lajout de CO2 agit directement sur léquilibre 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 Expériences envisagées (si nous avons le temps nécessaire): la distillation osmose inverse Groupe 2: Comment obtient-on de leau potable à bord de Tara ?

17 Groupe 3: Energie à bord de Tara Apparemment, Tara possède 2 éoliennes et 3 générateurs, Y a-t-il dautres sources dénergie ? Protocole expérimental envisagé (si nous avons le le temps nécessaire..) : essayer dutiliser léolienne 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 laquarium deau à température ambiante. Ensuite, on remplit une bouteille deau glacée (1), et lautre deau chaude (2). On place la bouteille (1) à droite de laquarium vers la surface de leau, en la maintenant en place avec un fil de fer. On place la bouteille (2) à gauche de laquarium vers le fond de leau en la maintenant en place avec un fil de fer. On injecte de leau chaude (colorée en rouge) à la surface de laquarium a laide dune pipette, et on injecte de leau froide (colorée en bleu) au fond de laquarium. On place le voilier en surface afin dobserver son mouvement. Une autre idée serait dutiliser une source de chaleur (du style une lampe) qui simulerait lénergie solaire et éclairerait la surface de leau dun côté de laquarium seulement.

19 Autre expérience envisagée (2): mise en œuvre dun protocole mettant en évidence linfluence de la salinité sur le courant même expérience avec laquarium en le remplissant deau douce, puis en y déversant de leau salée (38 g de NaCl /litre) colorée en rouge en surface

20 AVEC LE COM : RECHERCHE DE RÉPONSES Comment évaluer labondance 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 dun certain volume deau Etalonnage nécessaire au préalable des capteurs dO2 Mesure de la concentration en O2 en fonction de la profondeur

23 Mesure du taux dO2 : vitesse de production dO2 Influence du pH et de la température sur la production dO2 donc sur la population planctonique

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