Océans

La circumnavigation du Challenger (1872-1876) marque l’« an 1 » de l’océanographie. La moisson de Wyville Thomson et John Murray présentée ici (sondages, hydrologie, mesure des courants, dragages, chalutages, traits de plancton) est impressionnante : elle prouve l’existence d’une vie en profondeur, met en évidence des fosses et dorsales océaniques, la constance des proportions relatives des différents sels, l’origine pélagique des sédiments.

L’observation des propriétés physiques de l’océan a été révolutionnée ces dernières décennies par la mise en œuvre de techniques innovantes de mesure tant in situ que depuis l’espace. Cette étude illustre l’évolution des méthodes d’observations de l’océan depuis l’expédition du Challenger jusqu’à nos jours et montre comment ces observations ont été la base d’avancées majeures de notre connaissance des océans.

Depuis le XIXe siècle, l’océanographie chimique a progressivement évolué en biogéochimie marine, pour l’étude des upwellings côtiers, de l’océan Austral et du cycle du carbone de l’océan mondial. Ce texte offre les bases pour comprendre les concepts de Redfield, de production nouvelle, de production régénérée (Eppley et Peterson), de tapis roulant (Broecker), et le développement de programmes internationaux (JGOFS, etc.).

Les stations marines naissent à la fin du XIXe siècle mais l’océanographie émerge seulement dans les années 1960 avec une évolution rapide des techniques en milieu pélagique (pigments par chromatographie, cytométrie en flux, observation spatiale, détection optique du zooplancton). Le plancton est ici étudié pour son rôle dans le cycle du carbone et le picoplancton constitue un centre d’intérêt pour la génomique.

Dans l’océan, des zones pauvres (hypoxie) ou dépourvues (anoxie) en dioxygène prennent naissance sous les aires naturellement très productives (résurgences côtières) ou eutrophisées (mer Baltique). Dans ces eaux, ainsi que dans les systèmes hydrothermaux, la création de matière est due à la chimiosynthèse. Cette étude fait le point sur la découverte et l’importance des sources hydrothermales à l’échelle mondiale.

Du fait du changement climatique en cours, l’océan devient plus chaud, plus acidifié, et moins oxygéné. Ce texte décrit les impacts sur la chimie des carbonates et sur les coraux, sur la pompe biologique de carbone, sur la production phytoplanctonique (concept de Margalef), sur l’élévation du niveau marin et sur les services écosystémiques.

Grâce aux nouveaux outils (satellites, profileurs, planeurs, etc.), l’océanographie est désormais capable de décrire l’océan à (sous-)méso-échelle. Cette étude donne quelques éléments pour comprendre la physique à haute résolution et décrit l’impact des structures à (sous-)méso-échelle sur les différents niveaux trophiques. Elle présente également l’intérêt d’intégrer la dynamique à fine échelle dans les modèles de circulation générale.

Au XXIe siècle, l’océan est confronté à trois défis qu’analyse ce texte. La surpêche : serons-nous capables de garantir le renouvellement des ressources biologiques par une approche écosystémique des pêches ? L’exploitation des ressources minières en mer profonde, qui est désormais possible : est-elle envisageable dans le respect de la biodiversité des zones abyssales ? Et enfin, faut-il manipuler l’océan pour ralentir le changement climatique ?