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Terres arables

2013-05-06T10:44:00.000+02:00

Ce sont les terres labourables sur lesquelles on peut produire des aliments, des fibres, des sucres etc. celles que nous utilisons depuis le néolithique pour vivre. Lorsque nous étions peu nombreux elles étaient à profusion, elles deviennent rares et vont le devenir encore davantage puisque la population humaine ne cesse de croître. J’ai déjà dit dans mon livre qu’il faudrait augmenter de 18% la surface des terres arables pour nourrir les 9 milliards d’habitants qui sont projetés pour 2050. Serons- nous capables de satisfaire ces besoins ?

La répartition des terres arables n’est nullement en accord avec la répartition des populations sur notre planète ; les chinois par exemple qui représentent 20% de la population mondiale n’en possèdent que 7%*, on comprend qu’ils cherchent à acheter des terres dans d’autres pays car en s’enrichissant, ils souhaitent un accroissement de leur niveau de vie et notamment une amélioration de leur nourriture qu’ils ne pourront entièrement produire chez eux.

La France était particulièrement bien dotée en terres arables : Les Flandres, le Bassin Parisien, la Touraine et l’Anjou, le Bassin Aquitain, toutes ces plaines soumises à un climat tempéré avec une disponibilité en eau importante nous permettaient d’avoir un bilan agricole largement positif ; nous étions capables de nous nourrir et d’exporter. Cette situation s’est peu à peu dégradée. Nos villes ont pris de plus en plus de place dans ces plaines fertiles, elles se sont étendues sans limites, sans précautions. Il a fallu construire aussi des routes, des autoroutes, des lignes de chemin de fer, des aéroports ; ce n’est que récemment que l’on à exigé, dans les plans d’urbanisation, une densification de l’habitat et que toute occupation du sol par une nouvelle activité est soumise à enquête.

Les ceintures horticoles des villes ont été absorbées par l’habitat, nous importons ainsi la plupart de nos légumes. Le pourtour méditerranéen produisait en abondance des fruits de climat tempéré, une grande partie de ces terres est occupée maintenant par des résidences secondaires et l’arboriculture, qui n’est plus compétitive, disparaît. Nous sommes devenus aussi des importateurs de fruits. Saurons-nous garder notre place pour la production de céréales et de plantes industrielles ? Notre agriculture qui était notre première richesse est déclinante, pouvons-nous continuer à l’ignorer comme nous l’avons fait pour notre industrie ?

*Christina Larson, Science 8 février 2013, N°6120, pp 644-645.

-The Social Conquest of Earth*- de Edward O. Wilson, 2ème Partie

2013-04-05T10:55:00.000+02:00

Selon Wilson, les questions existentielles auxquelles il faut répondre ont été inscrites très simplement par Paul Gauguin sur un de ses célèbres tableaux Tahitiens : « D’où venons-nous ? Que sommes-nous ? Où allons-nous ? ». Le projet de Wilson dans son livre « la Conquête Sociale de la Terre » est de donner, au moins partiellement, une réponse scientifique à ces questions grâce notamment aux progrès des sciences biologiques.

« D’où venons-nous ? » Pour Wilson, le trajet évolutif d’une espèce est assimilable au franchissement d’un labyrinthe qui contient la bonne voie et de nombreuses impasses ; la plupart des joueurs, groupes de quelques milliers d’individus par génération, qui étaient engagés dans ce labyrinthe, ont décliné puis disparu, « nos ancêtres pré-humains n’ont pas été choisis, ils n’ont pas été plus grands, ils eurent juste de la chance ».

Le trajet qui à conduit à l’espèce humaine s’est fait par étapes qui peuvent être considérées comme des préadaptations.

- La première préadaptation fut la grande taille et la relative immobilité qui a caractérisé la trajectoire évolutive des mammifères bien différente en cela de celle des insectes sociaux.

- La seconde préadaptation de la lignée des premiers primates fut leur spécialisation à vivre dans les arbres avec, à cet effet, des membres aux extrémités préhensiles faites pour grimper (60 à 70 millions d’années).

- La séparation de la lignée des pré-humains (devenus australopithèques) de celle des singes (3 à 4 millions d’années) est caractérisée par la bipédie. Les australopithèques sont bipèdes permanents (au contraire des chimpanzés et des bonobos qui ne le sont que facultativement), la libération de leurs membres supérieurs va permettre de les affecter à la manipulation des objets (jets de pierres par exemple) et finalement la fabrication d’artefacts (pointes de lances etc.).

- L’étape suivante qui à conduit à l’eusociabilité à été la conquête du feu, on ne sait pas exactement quand cette étape fut franchie.

- Enfin la dernière étape, décisive selon Wilson car elle s’apparente aux nids des insectes eusociaux (fourmis, termites) qui sont défendus contre les ennemis, est le regroupement des êtres humains en campements. Des vestiges de campements ont été découverts chez Homo erectus, chez Homo neanderthalensis et chez les Homo sapiens primitifs.

Il y a 700 000 ans, le cerveau de Homo erectus évolue vers une grande taille, mais son profil est encore fuyant et ses arcades sourcilières proéminentes. Il faut arriver à 200 000 ans pour que les ancêtres d’Homo sapiens soient anatomiquement très proches de nous bien qu’ils aient encore des traits relativement lourds. Les Homo sapiens qui quitteront l’Afrique il y a 60 000 ans pour se disperser sur notre planète ont la même structure anatomique et le même aspect que le notre.

Au commencement les groupes humains sont très petits et dispersés ; avec les améliorations climatiques intervenues entre 60 000 et 50 000 ans, au moment ou Homo sapiens quitte l’Afrique, ces groupes deviennent plus grands ils sont aussi plus nombreux, les innovations culturelles se multiplient, les groupes plus innovants supplantent les autres car plus efficients dans la lutte entre groupes, ainsi la sélection inter groupe (voir précédent billet) va contribuer à l’évolution culturelle.

« Que sommes-nous ? » selon Wilson la nature humaine est faite « de règles épi-génétiques** » issues de l’interaction entre évolution génétique et évolution culturelle qui s’est produite pendant une longue période de notre préhistoire et qui ont persisté dans notre développement mental. Ces règles sont des « biais génétiques » dans la voie où nos sens perçoivent le monde, les options qui s’ouvrent à nous et les réponses qui nous paraissent les meilleures. Parmi les exemples qu’il nous donne, l’un des plus simples à analyser est l’aversion que nous pouvons avoir des serpents alors que nous ne craignons pas d’autres reptiles comme les tortues ou les lézards. L’être humain à payé un tel tribu aux morsures des serpents qu’il s’est créé en lui, il y a très longtemps déjà, une règle épi-génétique de méfiance qui s’exprime instantanément dès que nous voyons un serpent. Cette règle n’est pas un réflexe, elle nous laisse un choix.

Il examine ensuite l’origine des principales caractéristiques qui font la spécificité de l’être humain : le langage, la moralité et l’honneur, la religion, les arts. On peut ne pas être entièrement d’accord avec ces analyses mais les arguments de Wilson ont une cohérence surprenante.

« Où allons-nous ? » Wilson rappelle que « nous sommes une espèce biologique dans un monde biologique » issue du processus de la sélection naturelle. Nous sommes particulièrement bien adaptés aux conditions qui règnent sur notre planète et il est illusoire de penser que nous pourrions aller vivre ailleurs. Dès lors nous devons prendre soin de notre lieu de naissance. Si les changements provoqués par les destructions d’habitat, les espèces invasives, les pollutions, la surpopulation et les prélèvements, ne sont pas diminués nous perdrons la moitié des espèces encore vivantes et nos descendants seront méprisés. Il fait aussi un éloge de la connaissance issue de la science qui est irréconciliable avec l’enseignement donné par les religions.

La terre selon lui « pourrait devenir, au cours du vingt deuxième siècle, un paradis permanent pour les êtres humains, si nous le voulons ».

*Editeurs Norton & Company , 500 fifth Avenue, New York.

**Epi-génétique : des études, actuellement en plein développement, montrent que la transcription d’un gène peut non seulement dépendre de répresseurs où d’inducteurs faisant partie du génome, mais aussi de modificateurs épi-génétiques tels que méthylations de l’ADN, acéthylation et méthylation des histones (ces histones sont des protéines présentes dans l’empaquetage de l’ADN dans le chromosome). L’accrochage de ces radicaux est induit par le métabolisme et donc sous l’effet de la nutrition et de l’environnement, il peut être héritable ou non.

- The Social Conquest of Earth*- de Edward O. Wilson, 1ère Partie

2013-03-05T10:21:00.000+01:00

Ce livre (non traduit encore) « La conquête sociale de la terre » mérite deux billets tellement il est dense.

Mais qui est Edward O. Wilson* ? C’est un chercheur Américain mondialement connu pour ses travaux sur les fourmis, il a enseigné à Harward, écrit 26 livres et d’innombrables articles scientifiques il a reçu une centaine de récompenses en sciences et en lettres ; Evolutionniste il a longuement réfléchi à la singularité de l’être humain et essayé de débrouiller ce que cette singularité doit à l’évolution et à la biologie.

Nous allons nous intéresser dans ce premier billet à l’exposé de sa théorie sur l’origine des espèces « eusociales » (néologisme opposé à asocial). Il existe en effet un paradoxe qui avait été relevé dès l’énoncé de la théorie de Darwin : comment un individu peut-il être altruiste et vivre en société alors que pour survivre à la sélection naturelle il doit continuellement se protéger du monde extérieur (physique ou biologique) et donc être foncièrement égoïste ?

Pendant plus de cinquante ans on à donné à ce paradoxe une explication qui était la « kin sélection » que je traduis : « sélection par parentèle ». Un individu qui n’a pas de descendance va aider son plus proche parent à élever ses enfants car il partage avec ceux-ci une partie de son génome. Cet acte d’altruisme lui permet de ne pas être totalement absent génétiquement de la génération suivante. On voit par exemple dans une famille une tante qui ne s’est pas mariée, qui aide sa sœur à élever ses enfants ; consciemment ou non elle évite ainsi que tout son génome disparaisse de la génération suivante, il sera partiellement présent dans le génome de ses neveux. Si cette aide permet à sa sœur d’élever plus d’enfants qu’elle n’aurait pu le faire normalement, alors l’altruisme est favorisé de génération en génération chaque fois qu’une telle situation se présente et la création de groupes eusociaux devient possible.

Selon Wilson cette théorie est erronée il a émis (en collaboration avec d’autres chercheurs) une nouvelle explication. Un individu qui appartient à un groupe est soumis à deux forces de sélection naturelles celles qui le visent en tant qu’individu (découvertes par Darwin) et celles qui visent le groupe auquel il appartient, c’est une sélection à multi niveaux. La création de groupes eusociaux n’est pas le résultat du degré de parenté d’individu à l’intérieur du groupe mais de l’apparition de liens de cohésion autres, comme : l’entraide, le don de soi, la division du travail, la bonne communication, liens qui peuvent se former entre individus à l’intérieur du groupe et qui vont renforcer sa solidité lorsqu’il sera en compétition avec d’autres groupes.

L’individu dépend de la solidité du groupe auquel il appartient. Si le groupe est détruit par suite d’un conflit avec un autre groupe, les individus qui le composait n’auront pas de descendance (leur fitness génétique disent les anglo-saxons sera nulle).

Les premiers Homo sapiens vivaient en petites bandes de quelques dizaines d’individus qui luttaient entre elles pour s’approprier des territoires et leurs ressources ; or dans de tels conflits, le groupe le plus nombreux certes, mais aussi celui qui avait le plus de cohésion et dont les membres étaient prêts à se sacrifier, celui chez lequel l’altruisme était donc le plus répandu, avait beaucoup plus de chances de vaincre. Ainsi, la sélection de ces groupes plus performants, a fait que ces caractères partiellement héritables se sont répandus dans l’espèce humaine l’amenant ainsi à devenir peu à peu une espèce eusociale.

La sélection multi niveaux explique la nature conflictuelle de nos motivations. En tant qu’individus Darwiniens nous nous comportons égoïstement afin de faire face aux contraintes de la sélection naturelle, en tant qu’individus appartenant à un groupe à qui nous devons aussi notre survie, nous sommes portés à l’altruisme pour notre bonne intégration dans le groupe et la solidité de celui-ci.

*Editeurs Norton & Company , 500 fifth Avenue, New York

Faut-il sauvegarder les vieux grands arbres ?

2013-02-06T11:29:00.000+01:00

Il existe un a priori favorable pour les vieux grands arbres que l’on peut trouver dans les parcs des villes ou sur les places des villages ; on les protège, on les soigne, on essaie de prolonger leur vie au risque qu’ils ne deviennent dangereux par leur chute inopinée ou la chute d’une de leurs branches. Ce comportement est souvent d’ordre sentimental ou esthétique. Ils sont les témoins du temps qui passe.

Il y a aussi de vieux grands arbres dans les forêts, dans les savanes, dans les espaces agricoles ; dans ces cas ils ne font plus l’objet de soins de préservation, ils sont plutôt abattus parce qu’ils gênent ou parce qu’ils ont une grande valeur économique.

Quel intérêt y-a-t-il à conserver ces reliques forestières ? L’architecture de ces vieux grands arbres est complexe, il s’y mêle des parties vivantes et des parties mortes. Leur ramification étalée (peut-être sous l’effet de sa longue soumission à la pesanteur) est différente de celle des arbres jeunes à port plus érigé. Ils présentent aussi de nombreuses cavités qui sont des abris potentiels pour d’autres espèces, enfin ils produisent beaucoup de fleurs et de graines.

Ces vieux grands arbres ont en effet un rôle écologique majeur ; ils hébergent une quantité importante d’espèces nidificatrices : oiseaux, écureuils, abeilles etc. ; ils abritent toutes sortes d’insectes sous leur écorce et dans leurs anfractuosités ; ils créent dans leur voisinage un milieu favorable à la vie : litière épaisse, humifère, provenant de l’accumulation et de la décomposition de leurs feuilles, taux élevé d’humidité de l’air à leur voisinage du fait de leur évapo-transpiration, greniers de nourriture ; ils fournissent en grandes quantités : pollen, fleurs et graines pour la reproduction de leur propre espèce ; ils constituent enfin une énorme réserve de carbone.

Dans un article consacré à ces vieux grands arbres*, des chercheurs attirent l’attention sur leur disparition progressive du fait de défrichements pour récupérer de nouvelles terres agricoles, de coupes systématiques dans les forêts de production, d’incendies répétés. Ce déclin est préjudiciable à l’environnement ; ils insistent pour que des recherches soient entreprises, dans les zones refuges où ils persistent encore, afin d’analyser les conditions favorables à leur maintien.

*D.B. Lindenmayer et al, Science 7 décembre 2012, N°6112, pp. 1305-1306

Biodiversité

2013-01-09T11:06:00.000+01:00

Il faut préserver la biodiversité dit-on fréquemment, mais de quoi s’agit-il ? Que recouvre le terme : biodiversité ?

« Bios » signifiant « vie » en grec, la biodiversité est un terme qui est utilisé en écologie pour désigner la variation des espèces et de leurs habitats présents dans un espace donné.

La variation spécifique, c’est-à-dire le nombre et l’importance relative des espèces dans une communauté, est évidemment l’information qui illustre le mieux la richesse biologique de cette communauté et qui sera à la base du relevé des écologistes. Mais à un niveau plus élevé on prendra en compte la richesse en groupe taxonomiques plus larges comme le genre, la famille. Tout cela est déterminé par la richesse génétique qui est soumise à la sélection naturelle et qui peut-être déterminante pour le maintien ou la disparition d’une espèce ; trop de consanguinité, trop peu de représentants de celle-ci préfigurent sa disparition.

La diversité en espèces croit avec la surface échantillonnée. Il faut donc définir au départ les limites à l’intérieur desquelles on veut mesurer la biodiversité. On distingue la diversité locale, qui est le nombre d’espèces que l’on trouve dans une petite surface homogène, de la diversité régionale qui est le nombre total d’espèces que l’on dénombre dans tous les habitats d’une région. Cette distinction n’est en fait que la traduction de l’antagonisme entre liberté d’expansion et contraintes locales : les graines d’une plante calcifuge par exemple peuvent être dispersées par les oiseaux dans toute une région mais elles ne germeront que dans les sols non calcaires. L’espèce sera donc présente au niveau régional et absente dans les parties calcaires de la région.

Il est très difficile d’évaluer d’une manière exhaustive la biodiversité en un lieu donné car s’il est relativement aisé d’identifier les espèces de grande taille : arbres, plantes, animaux supérieurs etc., il est plus difficile de trouver et d’identifier les espèces de petite taille (insectes) ou microscopiques (bactéries). Un inventaire sera toujours incomplet et se limitera le plus souvent à quelques grands groupes (plantes, mammifères etc.).

Y-a-t-il, sur notre planète, une limite à l'activité humaine ?

2012-12-06T11:03:00.000+01:00

Posé de cette manière le problème paraît insoluble car l’activité humaine s’exerce dans de si nombreuses directions qu’il serait impossible de calculer la résultante de leur somme. Une autre approche, plus simple et néanmoins précise, est donnée par S.W.Running* c’est la production primaire nette (PPN) des plantes qui est une estimation de la masse de matière verte produite annuellement par le monde végétal recouvrant notre planète.

A partir de l’énergie solaire, l’eau et le gaz carbonique, la photosynthèse, qui à lieu dans les chloroplastes des plantes, fabrique des sucres. Ces sucres, sources d’énergie, permettent le fonctionnement du métabolisme et donc aux plantes de vivre et de se développer. A leur tour les plantes fournissent à l’espèce humaine, dans les limites de ce qu’elles produisent chaque année (et donc de la PPN), des aliments, des fibres, des biocarburants. La mesure de la couverture végétale de la planète, sa densité, combinée avec des observations journalières climatiques : intensité lumineuse, température, précipitations (contraintes essentielles de la croissance végétale), ces cinq paramètres, qui dérivent d’observations satellitaires, vont-être combinés pour établir cette PPN.

Calculée sur trente années, la PPN s’est établie à 53,6 Pg par an (1 Péta grammes = 10 puissance quinze grammes ou 1 000 000 de milliards de grammes ou 1 milliard de tonnes), avec une variation inter annuelle de 1Pg soit 2% environ. La PPN est relativement constante d’une année à l’autre et donc ce qui est disponible pour les besoins de l’homme (et des autres espèces évidemment) varie peu. La question qui se pose est la suivante : quelle part de PPN utilise l’homme actuellement ? En restera t-il encore assez pour nourrir les 9 milliards d’êtres humains qui sont attendus vers 2050 ?

Sur les 53,6 Pg, 53% ne seraient pas exploitables : système racinaire des plantes, réserves naturelles, zones inaccessibles au transport. L’homme utilise actuellement 38% de la PPN ; reste donc 10% environ pour les besoins futurs de l’humanité. Dès lors qu’il est prévu un accroissement de la population humaine de 40% d’ici 2050 et si l’on veut améliorer légitimement le standard de vie de 5 milliards d’êtres humains aujourd’hui dans le sous développement, les limites de la croissance, mesurées par la consommation de PPN, seraient atteintes, selon l’auteur de la publication, dans les prochaines décennies.

*S.W. Running, Science 21 Septembre 2012, N° 6101, pp. 1458-1459.

Les langues Indo-européennes

2012-11-06T10:41:00.001+01:00

Les langues sont parentes lorsqu’elles dérivent d’une langue commune ainsi trouve-t-on les familles : Indo-européenne, Ouralo-altaïques, Négro-africaines etc. Chacune de ces familles a une langue racine caractéristique (nous reviendrons plus loin sur celle de la famille Indo-européenne qui est celle qui nous intéresse ici), par ailleurs une famille peut-être subdivisée en sous familles; ainsi les sous familles du groupe Indo-européen dérivent de l’Anatolien, du Tokharien, de l’Arménien, du Grec, de l’Albanais, de l’Indo-iranien, du Balto-slave, du Germanique, de l’Italique et du Celte. Dans ces sous familles on placera facilement le Français issu de l’une des langues italiques (parlées dans l’Italie ancienne) : le Latin.

La famille des langues Indo-européennes est importante pour nous puisqu’elle rassemble toutes les langues européennes mais aussi l’iranien et l’Indo-aryen. Quelle est la langue racine des langues Indo-européennes ? Deux thèses sont en compétition : l’une place celle–ci dans le langage des populations semi nomades des steppes du nord de la mer Caspienne il y a 6000 ans, l’autre fait du langage des populations d’Anatolie (plateau central de la Turquie), là ou est apparue il y a 8000 ans l’agriculture, l'origine des langues Indo-européennes.

Pour trancher ce débat, des chercheurs* ont utilisé une méthode originale empruntée à la biologie qui consiste à construire un arbre phylogénique à partir des analogies et des différences présentes dans un fragment d’ADN qui code pour la même protéine chez un groupe d’espèces. Les différentes espèces sont placées sur cet arbre de manière à minimiser le nombre de modifications nécessaires pour passer d’une branche à l’autre. Pour le langage, les auteurs ont utilisé à la place de l’ADN, une série de termes du vocabulaire de base de 103 langages anciens et contemporains Indo-européens, leur arbre phylogénique étant établi à partir des gains ou de pertes de mots homologues au cours du temps. Cette approche phylogénique à été complétée par un modèle de diffusion spatiale continu (dont nous ne parlerons pas ici) pour adjoindre à l’approche phylogénique celle d’une dispersion géographique. La combinaison des deux modèles donnant à la fois une idée des parentés linguistiques mais aussi de leur dispersion géographique dans le temps.

Quelles sont les conclusions de cette étude : du point de vue de l’origine de la famille des langues Indo-européennes, ce ne sont pas les steppes du nord de la mer Caspienne qui seraient leur terre d’origine mais l’Anatolie (plateau central de la Turquie) là où l’agriculture est née; du point de vue de leur expansion, celle-ci accompagnerait l’expansion de l’agriculture d’abord vers l’Iran et l’Inde, puis vers l’Europe occidentale donnant les sous familles Balto-slave, Italique, Germanique et Celte. La formation des langues Indo-européennes s’étalerait ainsi tout le long du néolithique.

* Remco Bouckaert et al, Science 24 Août 2012, N°6097, pp.957-960.

L'huitre et sa coquille

2012-10-08T10:15:00.000+02:00

Le réchauffement climatique consécutif aux émissions de gaz à effet de serre et notamment au CO2 est peu à peu considéré comme un risque majeur menaçant l’équilibre biologique de notre planète. Il est un autre aspect, moins connu, de l’action néfaste de ces émissions, c’est l’acidification des océans.

Un quart du CO2 de l’air diffuse dans la couche d’eau superficielle des océans. Avec l’eau il forme de l’acide carbonique qui se divise en ions bicarbonate CO3H^-chargé négativement et en ions hydrogène (proton) H⁺ qui abaissent le pH de l’eau. Les ions bicarbonate à leur tour perdent un atome d’hydrogène pour devenir des ions carbonate qui s’associent avec le calcium ou le magnésium présents dans l’eau de mer et donnent du carbonate de calcium ou de magnésium qui seront utilisés par de nombreux organismes marin pour la formation de leur coquille. La baisse de la teneur en ions carbonate de l’eau de mer provoque une chute de l’état de saturation de différentes formes de carbonates comme la calcite et l’aragonite ; ces « calcaires » sont indispensables à la formation de la coquille de nombreux organites marins.

En été, dans l’Etat d’Orégon aux USA*, les vents soufflent du nord et poussent les eaux de surface de l’océan Pacifique vers le large ; les eaux profondes riches en CO2, du fait des transformations microbiennes qui s’y déroulent et des émissions anthropiques, viennent à la surface ; l’acidité de l’eau de mer s’accroit il s’ensuit une réduction des ions carbonates utilisés par les huitres pour fabriquer leur coquille. Les éleveurs de naissain d’huitres constataient d’importantes mortalités de larves (jusqu’à 80%) au cours de cette période et, très longtemps, ont cru a l’effet d’une bactérie parasite des huitres, jusqu’à ce qu’ils fassent appel à un spécialiste de l’acidification des océans. Les mesures faites par le spécialiste ont montré que la pression de CO2 dans l’eau de mer et le pH de celle-ci fluctuaient saisonnièrement et que la mortalité des larves était forte quand le pH était au plus bas. Il a conseillé de remplir les réservoirs, dans lesquels étaient élevées les larves avec l’eau de mer lorsque son pH est le plus élevé et ainsi la mortalité à presque disparu.

Depuis l’époque préindustrielle le pH de l’eau de mer est passé de 8,2 à 8,1. D’autres organites marins qui fabriquent une coquille sont affectés par cette acidification ; ainsi la capacité à ajouter du calcaire à leur coquille des coccolithophores du phytoplancton a baissé de 30% depuis la période préindustrielle. Des observations semblables ont été faites chez les foraminifères et les diatomées. Le piégeage du CO2 sous forme de carbonates, leur absorption par les organismes marins à coquille et leur transformation définitive en dépôts au fond des mers sont affectés par l’excès de CO2 d’origine anthropique. Notre responsabilité, dans l’émission des gaz à effet de serre, va au-delà du réchauffement climatique.

*R.F.Service, Science 6091, p.146-148, 13 Juillet 2012.

L'abeille et l'acarien

2012-08-03T10:38:00.000+02:00

Les abeilles ont de très nombreux ennemis, mais il en est un dont-on sous estime peut-être l’importance : le Varroa. Cet acarien (minuscule araignée), parasite externe de l’abeille, a entraîné durant ces 50 dernières années la mort de millions de colonies d’abeilles. C’est qu’en fait, en plus de son agressivité, il est vecteur de plusieurs virus à ARN qu’il transmet aux abeilles au cours de son alimentation parasitaire. C’est l’association acarien-virus qui est la cause de la destruction des colonies. Parmi ces virus, l’un d’entre eux d’ailleurs, le virus aux ailes déformées (car l’abeille contaminée présente des déformations alaires), est presque toujours retrouvé dans les colonies infestées par le Varroa.

Quel est le rôle de ce parasite externe de l’abeille sur la présence, la charge et la multiplicité des souches de virus des colonies infectées ? Telle-est la question que se sont posé des chercheurs* pour essayer de mieux évaluer les risques encourus par les ruches lorsque survient une invasion par le Varroa. Cet acarien est-il réellement un moyen d’expansion des virus ?

Pour réaliser cette étude, ils sont allés à Hawaï où l’abeille n’a été introduite qu’assez récemment (1857). L’archipel comporte des iles où le Varroa parasite de l’abeille n’est pas encore présent, des iles en début de contamination et des iles entièrement contaminées. Par des méthodes de biologie moléculaire, ils ont pu établir que dans les iles sans Varroa, le virus n’est présent que de 1 à 13% des ruches dans les ruchers testés mais ce pourcentage passe de 75 à 100% lorsque le Varroa est installé dans l’ile. Par ailleurs la charge en virus est multipliée par un million chez les abeilles portant le virus lorsqu’elles vivent sur les iles contaminées par le Varroa comparée à celle des abeilles contaminées par le virus sur les iles sans Varroa. Enfin, chose plus surprenante encore, la diversité génétique des souches virales diminue en fonction de l’ancienneté de la contamination de l’ile par le Varroa ; ainsi dans l’ile la plus anciennement contaminée on ne détecte plus qu’une souche virale. La présence du Varroa faciliterait la dominance de certaines souches qui auraient un meilleur avantage compétitif.

Les populations de Varroa sont contrôlées par des applications d’acaricides mais il n’y a pas disparition du parasite qui persisterait dans les colonies en même temps que le virus. Selon ces auteurs, l’association virus-Varroa pourrait être à l’origine de la mort de millions de ruches dans le monde entier dès lors que Varroa et virus aux ailes déformées sont présents simultanément.

*Stephen J. Martin et al. Science, 8 juin 2012, N° 6086, pp.1304-1306.

PS. Il n’y aura pas de billet en septembre. Bonnes vacances.

Ce que dit le sel de la mer

2012-07-03T09:42:00.000+02:00

Le réchauffement de la planète au niveau du sol et de la basse atmosphère par l’effet de serre, doit intensifier le cycle de l’eau car l’air chaud est plus riche en eau et peut ainsi redistribuer plus d’humidité. Quelle est l’importance de ce phénomène ? Comment le mesurer ?

Obtenir des observations pluviométriques globales, réparties sur le long terme, est difficile car les données de qualité n’existent que sur des relevés terrestres faits essentiellement dans l’hémisphère nord. Par ailleurs les pluies sont des phénomènes répartis de manière sporadique dans l’espace et dans le temps et il est difficile sur de petits changements observés par les réseaux météorologiques d’en déduire sans risque d’erreur des changements sur les moyennes régionales. Des chercheurs* ont eu l’idée géniale, pour mesurer l’intensification du cycle de l’eau, de recourir à une donnée qui dépend directement de l’importance de l’évaporation et des précipitations : la richesse en sel des couches superficielles de l’eau de mer.

Les océans couvrent 71% de la surface du globe et reçoivent 80 % des pluies. Les eaux de surface des océans ne s’échangent qu’avec une extrême lenteur avec les eaux profondes ; leur teneur en sel reflète donc, assez étroitement, le niveau d’évaporation ou de dilution par la pluie auxquelles elles sont soumises. Mesurer l’évolution de la teneur en sel c’est mesurer en définitive l’intensification du cycle de l’eau. Les données, sur la température de l’eau et sa teneur en sel, auxquelles ces chercheurs ont eu recours proviennent avant 2000 de relevés réalisés au cours de campagnes de mesures à partir de bateaux océaniques et après 2000 celles fournies par les balises automatiques du programme Argo (3500 balises réparties sur tous les océans).

Il apparaît, au cours de ces 50 dernières années, que la salinité s’est accrue dans les zones de latitude moyenne (subtropicales) où l’évaporation domine ; elle a diminué dans celles où les chutes de pluie sont importantes : régions tropicales, tempérées et polaires. Selon le mécanisme « ce qui est riche devient plus riche » les régions océaniques salées deviennent de plus en plus salées alors que les régions douces deviennent de plus en plus douces. Les auteurs de l’étude concluent à une intensification globale du cycle de l’eau de 8% pour 1°C d’accroissement de la température suggérant que l’intensification pourrait atteindre 16 à 24% pour un accroissement prévisible de 2 à 3°C de la surface de la terre au cours des 50 prochaines années.

Une accentuation du cycle de l’eau renforce les évènements extrêmes comme la sècheresse ou les inondations ce qui en soi est plus grave que l’accroissement de la température dû à l’effet de serre car il va affecter les productions agricoles, aggraver l’instabilité climatique et sans doute entraîner des déplacements de population.

*Paul J. Durack et al. Science, Avril 2012, N° 6080 PP. 455-458

A ceux qui pensent ne pas avoir la main verte

2012-06-07T09:35:00.000+02:00

Vous échouez dans la culture de vos fleurs ou de votre jardin ? Je vais, cette fois-ci, abandonner mes billets scientifiques et tenter de vous venir en aide.

J’ai déjà dit dans le billet du 6 avril dernier que, pour vivre, les êtres vivants avaient besoin de trois choses : de l’énergie, de l’eau et des nutriments ; examinez scrupuleusement si chacun de ces trois besoins ont été donnés à votre culture et vous découvrirez vite l’origine de vos échecs.

L’énergie est fournie à la plante par la photosynthèse au cours de laquelle le rayonnement solaire (énergie lumineuse) va permettre dans les chloroplastes foliaires la synthèse de sucres (énergie chimique) qui seront « brûlés » par la plante pour réaliser son métabolisme. Les besoins des plantes en lumière sont variables ; certaines sont très exigeantes et ont besoin d’une exposition directe aux rayonnements solaires, d’autres s’accommodent d’une semi-pénombre notamment les plantes de sous bois. Une plante insuffisamment éclairée s’étiole : ses tiges sont grêles ses feuilles sont pauvres en chlorophylle. Une plante de pénombre placée directement au soleil risque des brulures et a une faible croissance. Sachez que dans un appartement éclairé artificiellement, l’intensité lumineuse est voisine de 1000 lux, en plein soleil celle-ci peut atteindre 50 000 lux. Vos plantes d’appartement sont souvent sous éclairées ; il peut en être de même dans un jardin entouré de bâtiments, certaines espèces cultivées y auront de faibles rendements car insuffisamment éclairées.

L’eau est prélevée dans le sol par les racines et s’évapore au niveau des feuilles par les stomates. Si l’on excepte les deux extrêmes : les plantes adaptées à l’aridité (crassulacées et plantes grasses) et les plantes aquatiques dont le système racinaire est continuellement immergé, celles que nous cultivons ont un système racinaire qui ne supporte ni le manque d’eau prolongé ni l’immersion permanente. Le manque d’eau entraîne d’abord la fermeture des stomates puis le flétrissement ; ce dernier traduit une perte de turgescence des tissus aériens par déshydratation. Un début de flétrissement est signe d’un manque d’eau qu’il faut rapidement corriger. A l’inverse, les plantes que nous cultivons ne supportent pas la présence permanente d’eau libre autour de leurs racines car les racines respirent et ont donc besoin d’oxygène, privées longuement d’oxygène elles s’asphyxient et meurent. Finalement arroser une plante nécessite du doigté : apporter trop d’eau ou pas assez lui est néfaste.

Les nutriments sont les éléments minéraux nécessaires à la plante pour assurer son maintien et sa croissance. Ce sont : l’azote, le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium et le fer. La plante trouve ces éléments en solution dans l’eau du sol sous forme d’ions (les sels minéraux s’ionisent dans l’eau, ainsi le nitrate de potassium NO3K donne un ion nitrate NO3 chargé négativement et un ion potassium K chargé positivement ; les engrais chimiques ne sont en fait que des sels minéraux qui s’ioniseront dans l’eau du sol). Un sol peut-être plus ou moins riche en chacun de ces éléments ; si l’un d’entre eux est en quantité insuffisante il va être limitant pour la croissance de la plante d’où l’idée de corriger ces insuffisances par des fumures. Dans un sol naturel, celui de votre jardin par exemple, les sels minéraux nécessaires à l’alimentation de vos plantes existent déjà, mais en quantités variables, la correction par des fumures n’est pas obligatoire dès lors que l’on se satisfait de rendements raisonnables. On pourra se contenter d’apports d’engrais à azote organique (fumier, compost). L’azote organique, minéralisé lentement par les bactéries du sol, donnera des ions ammonium et des ions nitrate directement absorbables par les racines. Pour les plantes cultivées en pots, la situation est différente, les nutriments du sol sont rapidement utilisés et vous ne pourrez obtenir de bons résultats qu’en apportant, avec les arrosages, des solutions d’engrais chimiques que vous trouverez dans le commerce et qui contiennent tous les nutriments nécessaires à la plante.

Out of Africa

2012-05-10T10:06:00.000+02:00

Homo sapiens, l’homme moderne, est apparu il y a plus de 200 000 ans en Afrique. Il y a environ 20 000 ans il était installé définitivement sur l’Eurasie. Dans quelles conditions a-t-il conquis notre continent ? Ceci fait l’objet d’une étude intéressante de deux chercheurs Anglais, étude publiée dans la revue Science*.

Il y a 20 000 ans, notre planète était soumise à la dernière glaciation : glaciation dite de Würm. Celle-ci avait commencé il y a 50 000 ans environ avec des épisodes de froid plus ou moins longs et intenses et une expansion glaciaire croissante qui atteignit son aire maximale à 20 000 ans.

Homo sapiens avait des prédécesseurs en Eurasie : Homo erectus d’abord, il y a 2 millions d’années, suivi d’Homo heidelbergensis (du nom du premier squelette mis à jour à Heidelberg en Allemagne) 600 à 400 000 ans, enfin Homo neanderthalensis. Ce dernier considéré longtemps comme le seul occupant de l’Eurasie il y a 200 000 ans était accompagné en fait d’un autre groupe d’hominidés : les Dénisovans qui vivaient en Sibérie et que l’on considère maintenant comme un groupe frère des Néanderthaliens. Soumis aux rudes conditions de la glaciation, les hommes de Néandertal s’étaient réfugiés en Espagne dans les Balkans et les pays du Levant c’est là qu’ils furent en contact avec les premiers Homo sapiens venus d’Afrique.

L’expansion d’Homo sapiens hors d’Afrique s’est faite en trois phases selon ces auteurs :

Une première tentative a eu lieu entre 120 000 à 90 000 ans en direction du Levant en passant par le Sinaï. Mais il semble, que devant le froid et l’aridité du climat, cette première expansion ait été stoppée et suivie d’une contraction (retour vers l’Afrique ou maintien en Arabie des populations migrantes).
L’expansion suivante a eu lieu il y a 60 000 ans ; Homo sapiens s’est répandu vers l’Asie occidentale puis vers l’Asie orientale et l’Australie atteinte il y a 45 000 ans.
La troisième phase a concerné l’Europe. Les premiers hommes modernes y sont arrivés il y a 40 000 ans c'est-à-dire en pleine période glaciaire du Würm. A 26 000 ans, au moment du dernier épisode maximum glaciaire, Homo sapiens était seul en Europe.

La contraction de la place des Néanderthaliens puis leur disparition ont coïncidé avec l’arrivée des hommes modernes. Une cohabitation et même des inter croisements ont eu lieu entre les deux espèces puisque, dans notre ADN, subsistent des fragments d’ADN ancien provenant des Néanderthaliens. La disparition de ces derniers est-elle une conséquence de l’antagonisme des deux espèces où une inadaptation des hommes de Neandertal au froid intense de cette période glaciaire ? Les deux thèses existent ; bien que, du fait de ses caractères de rusticité, l’homme de Neandertal ait pu paraître bien armé pour résister au froid.

*J.R. Steward et C.B. Stringer, Science 16 mars 2012, pp. 1317-1321.

Les origines de la photosynthèse

2012-04-05T11:32:00.003+02:00

Les êtres vivants ont besoin pour vivre, d’énergie, d’eau et de nutriments. Chez les algues et les végétaux terrestres, l’énergie est fournie par la photosynthèse ; ces organismes possèdent en effet dans leurs cellules des organelles : les chloroplastes qui captent l’énergie solaire et fabriquent avec elle les sucres qui sont les carburants de la cellule. Mais d’où viennent ces plastes ?

Ces plastes proviennent d’une bactérie (cyanobactérie) qui par un processus primaire d’endosymbiose a été intégrée dans une cellule eucaryote primitive (analogue aux infusoires flagellés que l’on trouve dans les eaux douces ou marines ou à des protistes parasites comme les trypanosomes). Dans le cytoplasme eucaryote, l’appareil photosynthétique de la bactérie a acquis une double enveloppe et est devenu un chloroplaste. On trouve maintenant ce plaste dérivé des cyanobactéries chez algues unicellulaires biflagellées primitives (glaucophites), chez les algues rouges (rhodophytes), les algues vertes et les plantes terrestres. Ces trois lignées formeraient un groupe monophylétique (ayant un même ancêtre commun) le groupe des Plantae, ce qui suppose que l’endosymbiose primaire s’est faite chez un unique ancêtre commun.

Pour confirmer cette source monophylétique, un groupe de chercheurs* a analysé le génome d’une algue microscopique biflagellée appartenant au groupe primitif des glaucophytes : l’algue Cyanophora paradoxa. Ils ont pu ainsi, par comparaison des génomes et des transcriptomes (protéines transcrites), mettre en évidence une seule origine cyanobactérienne du plaste chez toutes les Plantae. Cyanophora paradoxa garde aussi les caractéristiques ancestrales communes aux plantes et aux algues que sont la synthèse de l’amidon, le métabolisme fermentaire, et la présence de proteines de tranfert plastidial. En définitive leur analyse du génome de Cyanophora paradoxa renforce sérieusement l’origine endosymbiotique et monophylétique des Plantae.

Pour montrer l’importance de cette endosymbiose qui s’est produite il y a plus d’un milliard d’années, il faut rappeler que tous les organismes vivants supérieurs, non chlorophylliens, utilisent pour leurs besoins énergétiques les sucres provenant des espèces photosynthétiques, leur existence (ainsi que celle des êtres humains évidemment) dépend aussi de la photosynthèse.

*Dana C. Price et al., Science 17 Février 2012, pp.843-847.

Comment réduire de 80% les émissions de gaz à effet de serre avant 2050

2012-03-12T09:56:00.004+01:00

Réduire de façon majeure les émissions de gaz à effet de serre est un objectif louable et privilégié par de nombreux pays, mais quelles transformations faudra-t-il engager pour atteindre ce but ? Il n’y avait pas jusqu’ici d’étude complète sur ce sujet ; celle-ci n’a été faite que récemment, par un groupe de chercheurs américains*. Ces chercheurs ont analysé les changements d’infrastructures, de technologie et de gouvernance qu’il serait nécessaire d’appliquer d’ici 2050, pour réduire de 80% ces émissions en Californie, Etat américain classé 6ème puissance économique mondiale. Je me contenterai ici de donner les principales conclusions de cette publication particulièrement bien documentée et d’un haut niveau scientifique.

Les bases de l’étude sont les suivantes : il faut réduire dès 2050 de 80% les émissions de gaz à effet de serre en dessous du niveau de 1990 (les recommandations du Panel Intergouvernemental du Changement Climatique ou IPCC sont de stabiliser la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre à 450 parties par millions d’équivalents dioxyde de carbone CO2e ; à cette concentration les effets sur le réchauffement de la planète ne seraient encore pas trop graves). Comment cet objectif pourra-il être atteint en tenant compte à la fois des technologies existantes mais aussi les technologies nouvelles qui ont des chances d’être vulgarisées d’ici 2050 ? Enfin quel sera le coût de ces transformations ?

Selon les auteurs de la publication, trois systèmes de transformation énergétique sont nécessaires.

Améliorer l’efficacité énergétique notamment en évitant les pertes (isolation des habitats, économies d’éclairage etc.) ; en réduisant les émissions de CO2 non attribuables aux combustions énergétiques (CO2 émis par les cimenteries), les gaz à effet de serre non CO2 provenant de l’agriculture ou du traitement des déchets (méthane, oxydes d’azote, gaz utilisés comme réfrigérants). Pour tout cela l’efficacité énergétique devra être améliorée de 1,3% par an pendant 40 ans.

« Décarboniser » l’énergie électrique. En ayant recours à l’énergie renouvelable (photovoltaïque, éolienne etc.) mais aussi à l’énergie nucléaire et aux énergies fossiles pour lesquelles il sera procédé à l’enfouissement du CO2 quelles émettent.

Toutes les machines fonctionnant actuellement aux énergies fossiles devront être remplacées par des machines électriques (notamment les automobiles) de façon à ce que l’électricité représente 55% de l’énergie d’usage final (15% actuellement).

L’augmentation considérable des besoins électriques qui s’en suivra fait que l’utilisation exclusive de l’électricité issue des énergies renouvelables ne permettra pas, du fait de son irrégularité, de satisfaire tous ces besoins. Le recours à l’énergie nucléaire et aux énergies fossiles, mais décarbonisées, sera encore nécessaire.

Les biocarburants sont, dans l’étude, réservés aux applications pour lesquelles l’électrification n’est pas envisageable notamment le transport aérien. Dans la mesure où le niveau commercial serait atteint pour les technologies de fabrication d’alcool à partir de cellulose et de biodiesel à partir de la culture d’algues, il existe assez de matière première pour que ces biocarburants puissent fournir 20% des besoins énergétiques du transport.

Toutes ces transformations, qui nécessitent le remplacement de la plupart des usages directs du pétrole et du gaz par l’électricité décarbonisée, auront un coût. Ce coût est heureusement compensé partiellement par des économies comme l’arrêt de l’utilisation des énergies fossiles ou les gains apportés par l’innovation et le développement de technologies nouvelles. En définitive, les auteurs évaluent le coût net de ces transformations à 0,5 % du produit intérieur brut (PIB) annuel jusqu’en 2020, à 1,2 % du PIB jusqu’en 2035, et a 1,3% du PIB jusqu’en 2050. Il est noté que l’électricité décarbonisée obtenue coûtera 2 fois plus que son coût actuel.

*J.H. Williams et al. Science 6 janvier 2012 pp. 53-59.

Global Population Speak Out (GPSO) ou parlons franchement de la population mondiale

2012-02-23T20:55:00.000+01:00

Le mouvement GPSO auquel j’adhère depuis sa création organise, chaque année en février, une campagne pour alerter le public de l’absence de discussions sur les problèmes de surpopulation.

Notre but est de créer une prise de conscience générale des problèmes qu’entraîne la croissance incontrôlée de la population humaine : menaces sur les équilibres biologiques de notre planète, difficultés économiques et relationnelles qui mettent à l’épreuve les groupes humains.

Il faut aussi favoriser l’acceptation généralisée du contrôle des naissances par l’éducation, par l’augmentation du niveau de vie des populations défavorisées, par les soins donnés aux enfants, par la mise à disposition de moyens contraceptifs bon marché sinon gratuits.

Cette année le GPSO propose une vidéo que je vais inclure ci-dessous. Elle est malheureusement de langue anglaise, mais accessible si l’on possède quelques rudiments d’anglais.

Notez que vous pouvez accéder au mouvement GPSO en visitant le site : http://www.populationspeakout.org/

Démocratie par indifférence ou ignorance !

2012-02-06T10:08:00.010+01:00

Une minorité « active » peut-elle imposer sa vision sur les décisions d’un groupe humain ou animal ; autrement dit, peut-elle manipuler les décisions du groupe à son propre intérêt ou à ce qu’il croit être la bonne solution ?

Des chercheurs* ont publié à ce sujet une étude qui va à l’encontre de l’opinion et des inquiétudes que l’on peut avoir à ce sujet. Leur étude comprend un volet théorique et un volet expérimental. Nous ne nous attarderons pas sur le volet théorique assez complexe mais le volet expérimental mérite d’être décrit.

Les auteurs utilisent pour leur expérience une espèce de poisson capable d’acquérir un comportement simple qui consiste à se diriger vers une cible par apprentissage. Les expérimentateurs vont diviser leur réserve de poissons en trois groupes : un groupe sera éduqué à se diriger vers une cible bleue, un deuxième groupe vers une cible jaune et un troisième groupe ne recevra aucun apprentissage. Il s’agira de voir, lorsqu’on constituera une population comprenant une majorité de poissons éduqués à se diriger vers la cible bleue, une minorité constituée de poissons éduqués à se diriger vers la cible jaune et des poissons n’ayant reçu aucune éducation, quel sera le comportement de ces derniers lorsqu’ils seront lâchés de la même ligne de départ vers les deux cibles : iront-ils vers la cible bleue comme les poissons majoritaires en nombre, vers la cible jaune comme les poissons minoritaires ou adopteront-ils un troisième comportement ?

L’étude théorique est confirmée par l’étude expérimentale : les individus non informés ou indifférents au projet majoritaire ou au projet minoritaire vont suivre le groupe le plus nombreux, ils vont conforter la majorité et en ce sens auront un comportement démocratique.

Ainsi chez les groupes d’animaux sociaux comme ces poissons dont nous venons de décrire le comportement, les oiseaux vivant en bandes, les ongulés vivant en troupeaux, les êtres humain, tous individus faiblement liés, chez lesquels l’intérêt personnel peut être en conflit avec l’intérêt du groupe et donc avec la prise de décision favorable à ce dernier, la possibilité pour une minorité de manipuler l’ensemble du groupe est peu vraisemblable. Ce comportement relativise l’efficacité des minorités agissantes qui pensent arriver à leur fin par leur seul activisme.

*Lain D. Couzin et al., Science 16 décembre 2011, p. 1578-1580

Une erreur de l'écologie politique

2012-01-11T10:14:00.007+01:00

Depuis le désastre de Fukushima les écologistes verts n’ont cessé de harceler le « lobby » de l’énergie nucléaire, de manifester pour obtenir la fermeture des centrales atomiques et l’arrêt de toute activité industrielle liée à cette énergie (fabrication de Mox, transport de déchets ultimes etc.) au point que certains états comme l’Allemagne, l’Italie et bien d’autres encore ont renoncé à cette énergie et s’apprêtent même à démanteler leur centrales en activité. En France des partis politiques ont mis dans leur programme la réduction progressive de la production de l’électricité à partir de l’atome.

Certes Fukushima est un désastre, mais un désastre qui était prévisible : il était stupide de construire des centrales au bord d’un océan où les raz de marée sont fréquents. Les pertes humaines, très nombreuses, ne sont pas dues à la radioactivité dégagée par l’explosion de la centrale mais à la vague géante issue du raz de marée. La surface contaminée est importante mais infiniment petite par rapport à celle du japon sinon à celle de notre planète. Fallait-il donc, au vue de cela, condamner une énergie dont le grand mérite est de ne pas émettre des gaz à effet de serre !

Je voulais surtout en venir à ce qui me parait plus important et dire ce dont on ne parle pas assez et pour lequel on ne manifeste jamais.

Il y a d’abord la démographie galopante de l’espèce humaine. C’est pourtant à cause d’elle que l’environnement est le plus affecté, que même la vie de l’être humain devient plus difficile notamment lorsque les ressources locales sont insuffisantes ou lorsque pour des raisons économiques il ne peut accéder à d’autres ressources. L’écologie politique s’est-elle intéressée un jour au fait démographique, a-t-elle proposé que l’on discute seulement de ce problème, n’est-il pas considéré comme trop délicat pour qu’on en parle !

Il y a ensuite l’émission des gaz à effet de serre. Cette émission ne cesse de croître car si les pays développés tentent médiocrement de réduire leurs émissions, le relai est pris par les pays émergents. Déjà la Chine émet tout autant que les Etats-Unis, l’Inde devient un émetteur important et le Brésil suit. On commence à se rendre compte que le climat se détériore, l’augmentation de la température fait disparaître les plus grands glaciers, les zones de bordure de mer sont de plus en plus exposées aux inondations, la désertification s’accentue en zone tropicale, le climat est plus instable. Alors que fait l’écologie politique en parle-t-elle, manifeste-t-elle ! Et pourtant c’est bien plus grave que Fukushima car toute la planète est affectée.

Fukushima est un évènement spectaculaire qui frappe les esprits ; la surpopulation, les émissions de gaz à effet de serre sont des faits discrets, insidieux auxquels on n’attache pas d’importance, mais justement par leur impact sur notre avenir ne vaudrait-il pas mieux s’en occuper en premier lieu.

Les bactéries de notre intestin

2011-12-05T10:53:00.001+01:00

Notre intestin héberge plusieurs trillions (1.1018) de bactéries qui ont un rôle essentiel dans notre métabolisme mais qui peuvent aussi affecter notre système immunitaire. On a trouvé des communautés anormales bactériennes dans plusieurs maladies humaines comme le syndrome inflammatoire de l’intestin où le cancer du côlon.

D’un individu à l’autre, la composition des communautés microbiennes (microbiome) est très différente ; mais on s’est rendu compte qu’y prédominent trois variants ou « enterotypes » représentés par les genres Bacteroides, Prevotella et Ruminococcus.

Des chercheurs* ont essayé de voir, en étudiant la composition de la flore bactérienne d’individus ayant des habitudes alimentaires différentes, dans qu’elle mesure celles-ci pouvaient intervenir sur la composition de leur microbiome intestinal. Ils ont montré d’abord que si Bacteroides et Prevotella sont dominantes respectivement dans deux habitudes alimentaires spécifiques, il n’en est pas de même pour Ruminococcus qui ne peut être strictement associé à une quelconque habitude alimentaire.

Les Bacteroides sont fortement présentes chez les individus dont l’alimentation est riche en protéines animales, certains acides aminés et les graisses saturées donc des nourritures riches en viande, alimentation typique des pays occidentaux. Au contraire les Prevotella sont inféodées aux individus dont l’alimentation est riche en hydrates de carbone (notamment en sucres simples) et en fibres, alimentation typique des sociétés agraires.

Les auteurs ont essayé de voir si ces communautés microbiennes de l’intestin demeurent stables lorsque l’on inverse l’alimentation pendant 10 jours chez les deux types d’individus. Dans le très court terme (24 heures) il apparaît des changements significatifs et rapides dans la composition de leur microbiome mais l’amplitude des changements est modeste et non suffisante pour inverser les entérotypes, la situation initiale se réinstalle très vite. En fait la composition du microbiome ne peut être modifiée qu’à très long terme. Ainsi, si l’un des entérotypes était associé à une pathologie, ce ne serait que par une prescription diététique à long terme que l’on pourrait espérer la corriger.

*Gary D. WU et al. Science, 7 Octobre 2011, pp 105-108.

Sept milliards !

2011-11-07T10:24:00.002+01:00

Selon le service démographique des Nations Unies nous venons de franchir, fin octobre, le cap des sept milliards d’êtres humains. Les prévisions pour 2050 dépassent maintenant les neuf milliards d’habitant (9,3 milliards) si l’on s’en tient à la projection moyenne. Certes depuis 1950 le taux de fertilité global a baissé de moitié (5 à 2,5), mais si cette décroissance est réelle dans les pays développés elle masque des disparités régionales aigües. L’Afrique sub-saharienne, le Pakistan, gardent un taux de fertilité très élevé (plus de 5 enfants en moyenne par femme) et d’une manière générale la croissance de la population humaine, jusqu’en 2050 au moins, se fera dans les pays en voie de développement avec des taux les plus élevés dans les pays les plus pauvres de la planète.

Les Malthusiens considèrent que cette croissance est en désaccord avec la disponibilité en ressources alimentaires, les malnutritions et les famines devraient être plus fréquentes à mesure que la population humaine augmentera.

Les anti-malthusiens affirment que notre planète peut nourrir plus de 10 milliards d’êtres humains ; ils sont soutenus par les économistes qui jugent que l’activité économique ne peut créer des emplois que si elle est croissante, cette croissance étant stimulée lorsque les populations sont jeunes car elles ont des besoins plus importants et que par ailleurs elles peuvent subvenir au coût très élevés des personnes âgées qui ne sont plus dans les circuits de production.

Ces positions (que je simplifie d’ailleurs) ne tiennent compte que du bien être de l’espèce humaine, mais qu’en est-il du reste du monde vivant ? Depuis que la croissance de l’espèce humaine est devenue exponentielle, les agressions contre celui-ci n’ont fait que croître. Pour se nourrir et se protéger, l’homme à éliminé la plupart des espèces apicales ; en développant l’agriculture il a accaparé d’immenses espaces où la diversité à été réduite ; pour s’abriter, il a construit des villes qui sont des déserts minéraux ; pour se déplacer et échanger il a multiplié les routes, autoroutes, voies ferrées, zones portuaires, aéroports qui non seulement minéralisent le sol mais favorisent la prolifération des « machines » de transport et donc les émissions de gaz à effets de serre. On pourrait citer encore la malfaisance des industries, des pollutions et la liste ne serait pas encore close.

Alors que souhaitons-nous pour les générations futures ? Que la planète devienne « une surface minérale où l’homme sera seul avec les seules espèces qui lui sont utiles » comme je le dis dans mon livre, ou que nous fassions encore une bonne place au monde vivant ?

Ce dernier choix doit nous préoccuper dès maintenant, les silences qui ont occulté les problèmes posés par la croissance de la population humaine ne sont plus de mise. Il faut en parler pour une prise de conscience globale ; pour que les Etats, petit à petit, mettent en place des politiques démographiques en accord avec leur situation.

Vous pouvez participer à l’action de Global Population Speak Out (GPSO) association internationale se proposant d’inciter les médias à parler davantage de ces problèmes en appelant le site internet : http://www.populationspeakout.org/resources/for-everyone.

Effet puits de carbone des forêts

2011-10-19T11:25:00.002+02:00

Par photosynthèse les arbres (comme tous les organismes photosynthétiques d’ailleurs) utilisent l’énergie solaire pour fabriquer, avec de l’eau et du CO2 de l’air, leurs sucres (éléments énergétiques) et leurs structures carbonées. Regroupés en forêts, ils constituent par leur masse et leur permanence des puits de carbone (C).

Les forêts accumulent, sous les frondaisons, des litières constituées de feuilles mortes, de branches et même d’arbres morts tombés au sol. Ces litières qui se dégradent très lentement sous l’effet d’organismes saprophytes et de bactéries constituent elles aussi des puits de carbone.

L’importance relative du puits de carbone associé aux arbres d’une forêt ou celui associé à leur litière dépend du climat. Chez les forêts boréales par exemple, le froid ralentit la dégradation de la litière celle-ci constitue un puits de carbone plus important que celui constitué par la forêt elle-même ; c’est le contraire pour les forêts tropicale où la dégradation de la litière est très rapide ; chez les forêts tempérées la situation sera intermédiaire.

Des chercheurs* ont essayé d’évaluer sur deux décennies (1990-1999 et 2000-2007) l’importance de l’effet puits de C attribuable aux forêts (litière comprise) et son évolution du fait des déforestations et de mise en culture des terres ainsi libérées durant la même époque. Voyons quels sont leurs principaux résultats :

- Forêts boréales (1135 millions d’hectares). Le puits de C qui leur est attribuable est resté stable au cours des deux décennies il est équivalent en moyenne à 0,5 milliards de tonnes de C par an (MtC/an) et représente 22% des capacités forestières globales de la planète.

- Forêts tempérées (767 millions d’hectares). Leur capacité puits de C s’est accrue au cours des deux décennies passant de 0,67 à 0,78 MtC/an, soit respectivement 27 et 34% des capacités forestières globales.

- Forêts tropicales intactes (1392 millions d’hectares). Leur capacité à diminuée au cours des deux décennies passant de 1,3 à 1,0 MtC/an. Les déforestations (en réduction cependant au cours de la deuxième décennie) ont entraînées une perte de capacité puits mais aussi des émissions de C (sources de C) par passage d’un biome forestier à un biome agricole ou de prairie. Ces émissions ont été compensées seulement en partie par des replantations. En définitive : effets négatifs des déforestations compensés partiellement par l’effet puits des replantations ont entraîné des émissions de carbone de 1,5 et 1,1 MtC/an au cours des deux décennies. Effets puits et effets source (du fait des déforestations) se compensent ainsi globalement pour les forêts tropicales ; Seules donc, au cours de ces deux décennies, les forêts boréales et tempérées ont assuré une capacité puits de C positive de 1,2 MtC/an et 1,3 MtC/an.

Si l’on s’intéresse maintenant au budget global :

- sources (émissions de C) : combustions des énergies fossiles, émissions volcaniques, changements de biome par déforestations.

- puits (absorption de C) : Forêts, océans, atmosphère.

L’atmosphère a reçu 3,2 MtC/an au cours de la première décennie, et 4,1 MtC/an au cours de la deuxième soit une augmentation de 0,9 MtC/an. L’effet de serre n’a donc fait que s’aggraver.

*Yude Pan et al. Science 19 août 2011, 6045, p.988-993

Effets de la destruction des espèces apicales par l'homme

2011-09-23T11:52:00.004+02:00

Dans le précédent billet, j’avais résumé une expérience dans laquelle on avait ajouté des prédateurs au sommet d’une chaîne alimentaire aquatique afin de voir ce qui en résulterait sur tous les autres niveaux de la chaîne. C’est cependant la situation inverse qui est la plus fréquente, l’homme a détruit ou continue de détruire les animaux de grande taille qui sont le plus souvent les prédateurs de sommet de chaînes alimentaires. Quelles sont les répercutions de la disparition de ces espèces apicales sur le reste de la chaîne alimentaire ? Une revue bibliographique a été faite sur ce sujet dans Science du mois de juillet dernier*.

La théorie écologique souligne que les modifications les plus importantes des écosystèmes sont provoquées par les changements affectant l’abondance et la distribution des espèces apicales. Ceci tient à la propagation en cascade (cascade trophique) des impacts consommateurs-proies le long du réseau alimentaire. La perte des espèces apicales réduit la longueur de la chaîne alimentaire altérant tous les autres chaînons qui la composent.

La destruction de nombreuses espèces apicales ayant commencée il y a déjà plusieurs décades, il est difficile d’avoir une idée exacte des modifications du milieu naturel qui en a résulté ; par ailleurs le processus modifiant l’équilibre initial est lent et donc difficile à apprécier. On a cependant relevé plusieurs effets attribuables à la disparition de ces espèces dont les principaux sont les suivants :

Liaison entre la fréquence des incendies et l’herbivorie.

En Afrique de l’Ouest par exemple, l’introduction vers 1800 d’un parasite qui a décimé gnous et buffles a induit une diminution de l’herbivorie. L’augmentation de la biomasse des herbages qui en a résulté a alimenté les incendies en période sèche.

Maladies.

Il existe des liens entre l’intensité de prédation et l’incidence des maladies. Ainsi la destruction des lions et léopards en Afrique a permis le développement des populations de babouins qui en contact plus fréquent avec les populations humaines leur ont transmis leur parasites intestinaux.

Influences physiques et chimiques.

Par exemple, la présence ou l’absence de poissons prédateurs dans les lacs va modifier la densité du phytoplancton qui à son tour affecte la production primaire due à la photosynthèse. De ce fait le niveau d’absorption du CO2 va varier de telle sorte que le lac sera source de CO2 quand les poissons prédateurs sont présents, ou puits de CO2 quand ils sont présents.

Effets sur les sols.

Les herbivores ongulés sont susceptibles de compacter les sols et de les modifier par leurs fèces et leur urine. La grande prairie Américaine a sans doute vu sa composition floristique se modifier avec la disparition presque complète des buffles chassés par l’homme.

Effets sur l’eau.

La présence de loups protège les arbres et buissons du bord des cours d’eau d’un surpâturage par les herbivores de grande taille ce qui favorise l’ombrage et le rafraichissement du courant, la réduction de l’érosion des berges et la création d’abris pour les poissons.

Espèces invasives.

N’ayant pas de prédateurs dans le nouveau territoire qu’elles viennent de coloniser, leur expansion est explosive. Nous avons plusieurs cas en France d’invasions d’espèces venues d’autres continents dont il est difficile de venir à bout : frelon asiatique, écrevisse américaine, ragondin. Il faut aussi rappeler le développement incontrôlé d’espèces proies dont l’homme à éliminé le prédateur : chevreuils, sangliers etc. Elles rendent indispensable la pratique de la chasse !

Biodiversité.

La disparition d’un prédateur apical va entièrement modifier la biodiversité de l’espace dans lequel il vit. La destruction par exemple des loups permet l’expansion de leurs proies : les herbivores ; ces derniers vont accroître leur pression d’herbivorie sur les arbres et les buissons. Il en résulte peu à peu une évolution du paysage vers la prairie.

La destruction par l’homme de la plupart des espèces apicales de grande taille, a produit un remaniement considérable des biomes de notre planète. Leur état actuel ne donne aucune idée de ce qu’ils pouvaient être antérieurement.

*J.A. Estes et al. Science15 juillet 2011 pp 301-306

Et si nous modifions une chaîne alimentaire

2011-08-04T09:49:00.008+02:00

Au sommet de celle-ci, il y a les poissons « piscivores » ou carnassiers (brochets et perches), qui se nourrissent de petits poissons (gardons par exemple) mais aussi de leurs propre descendance encore juvénile (cannibalisme).

En dessous on trouve les petits poissons qui se nourrissent de zooplancton (telles les daphnies).

Enfin ce zooplancton se nourrit de phytoplancton constitué par les algues unicellulaires photosynthétiques (type Chlamydomonas).

Notons que seules les algues sont autotrophes, capables par photosynthèse de fabriquer leurs sucres et donc leur énergie nécessaire à leur métabolisme; toutes les autres espèces, en remontant la chaîne alimentaire, sont hétérotrophes (incapables de synthétiser les sucres) donc dépendantes des algues pour vivre.

Un groupe de chercheurs* s’est appliqué à rechercher des signes d’alerte témoignant d’une modification induite par l’addition de nouveaux prédateurs en supplément de ceux existant déjà en tête de la chaîne alimentaire. Pour cela, pendant deux années, ils ont ajouté graduellement, dans un lac à dominance de poissons planctivores (petits poissons), des perches prédatrices se nourrissants de ces petits poissons pour déstabiliser la chaîne alimentaire et induire une « cascade trophique ». Des mesures régulières et fréquentes ont été faites pour détecter si la densité de chaque espèce intervenant dans la chaîne alimentaire présentait des changements non linéaires au cours de la manipulation.

Un lac voisin de structure analogue au lac manipulé, à servi de témoin.

Il ne s’agit pas ici de donner tous les résultats de cette étude qui est assez complexe notamment en ce qui concerne la mise en évidence des modifications paramétriques signes d’alerte d’un changement en tête de la chaîne alimentaire. Nous nous contenterons de rapporter ce qui s’est passé au cours de cette manipulation.

L’apport de perches supplémentaires à déclenché en premier lieu un recrutement de jeunes perches qui sont devenues piscivore comme le sont les perches adultes. Cependant ces perches, passées hâtivement du stade juvénile au stade adulte, ont disparu du lac dès la fin de la première année.

Les petits poissons qui étaient au départ présents dans tout le lac, sont devenus grégaires et se sont rassemblés dans des refuges au bord du lac pour éviter la prédation. Leur fréquence à diminuée après chaque apport de perches prédatrices. Le zooplancton n’a pas vu sa densité s’accroître, mais la taille des espèces qui le constituent (daphnies notamment) s’est accrue (ce qui témoigne sans doute d’un plus long vieillissement). Enfin le phytoplancton, dont la densité était mesurée par le teneur en chlorophylle a des eaux du lac, a présenté de fortes oscillations après l’apport des poissons prédateurs puis s’est stabilisée.

Un an après le dernier apport des prédateurs, le lac traité à retrouvé le même nombre de planctivores (petits poissons), la même masse de zooplancton, et de phytoplancton que le lac témoin.

Une chaîne alimentaire est donc très stable dans la mesure où la modification de l’un de ses chaînons n’est pas permanente. L’homme, ignorant au début ces équilibres, les a souvent détruits en supprimant totalement les espèces qui pouvaient lui nuire (notamment celles en haut de la chaîne). La restauration d’une chaîne altérée pose le problème de l’acceptation par l’homme du retour à l’état sauvage absolu dans le milieu où la chaîne alimentaire s’était établie.

*S R Carpenter et al., Science 27 Mai 2011, 6033,p.1079-1082

Qui a-t-il de commun entre une algue unicellulaire et une plante supérieure

2011-07-03T12:09:00.003+02:00

Au bas de l’échelle on trouve les chlorophytes et charophytes correspondant respectivement aux algues monocellulaires et pluricellulaires ; ils se multiplient par spores et n’ont pas d’appareil vasculaire. Un peu plus haut se placent les bryophytes ou mousses ; ils se multiplient aussi par spores et ne possèdent pas d’appareil vasculaire. Toujours en gravissant l’échelle, viennent les lycophytes dont les espèces les plus représentatives sont les sélaginelles ; ils présentent encore une multiplication par spores mais possèdent une ébauche d’appareil vasculaire. Enfin les euphyllophytes peuvent se multiplier par spores : fougères, mais surtout par graines : gymnospermes et angiospermes ; ils ont tous un système vasculaire lignifié.

Ces grands groupes d’espèces autotrophes (capables, grâce à la fonction chlorophyllienne, de synthétiser leurs sucres et donc de produire leur énergie) résultent d’un processus évolutif qui à partir des algues monocellulaires à conduit aux plantes à graines (gymnospermes et angiospermes) qui tiennent une grande place dans notre environnement. Il y a donc, dans le génome de chacune des espèces appartenant à ces grands groupes, des gènes qui témoignent de cette évolution. Quelle est l’importance du bloc initial ? Quels sont les nouveaux gènes qui ont apporté les innovations ? Quels sont ceux qui ont disparus ? Ceci à fait l’objet d’une publication d’un groupe de chercheurs dans la revue Science* dont voici quelques conclusions.

Il leur fallait d’abord combler une lacune ; ne possédant pas de carte génétique d’une espèce du groupe des lycophytes, ils ont séquencé le génome de Sellaginella moellendorffii. Cette sélaginelle a un génome comprenant 212,6 millions de paires de bases. Le génome haploïde possède 22 285 gènes codant pour une protéine.

Après ce séquençage, ils disposaient (grâce à des séquençages réalisés par d’autres chercheurs) des génomes d’au moins une espèce de chaque grand groupe : l’algue monocellulaire Chlamydomonas, la mousse Physcomitrella, la sélaginelle qu’ils avaient eux-mêmes séquencée, et une quinzaine d’espèces des plantes supérieures. Ils ont identifié alors les gènes présentant des homologies dans chaque groupe et établi un arbre phylogénétique.

On peut résumer celui-ci de la façon suivante : 3814 gènes** présents chez Chlamydomonas et dans toutes les lignées, correspondent à la série minimale issue de l’ancêtre commun de toutes les plantes vertes et sont à l’origine des fonctions essentielles. On passe de l’algue unicellulaire Chlamydomonas à la mousse Physcomitrella par un doublement approximatif du nombre de gènes. La transition entre la mousse non vasculaire et la sélaginelle vasculaire nécessite 516 nouveaux gènes mais une perte de 89. Enfin le passage de la sélaginelle aux plantes supérieures se fait par un apport de 1350 nouveaux gènes et une perte de 442. Ainsi les gènes qui sont à l’origine des fonctions caractéristiques de chaque groupe sont au nombre de 3814 pour l’algue unicellulaire, 6820 pour la mousse, 7247 pour la sélaginelle, 8155 pour les plantes supérieures. Evidemment un représentant de groupe possède le stock de base des gènes du groupe qui le précède plus ceux qu’il a acquis par évolution.

* Jo Ann Banks et al, Science 20 mai 2011 p 960-963

** On peut aussi parler de familles de gènes car certains peuvent être présents à plusieurs exemplaires.

Où en sommes nous des émissions de gaz à effet de serre ?

2011-06-10T11:16:00.004+02:00

Selon l’Agence Internationale de l’énergie, les émissions de CO2 ont franchi en 2010 un seuil jamais atteint jusqu’ici de 30,6 milliards de tonnes. Après un creux en 2009 lié à la crise économique, les émissions en 2010 sont en augmentation de 5% par rapport au précédent record de 2008 (29,3 milliards de tonnes).

Que deviennent les avertissements des scientifiques sur les risques encourus pour notre climat face à la pression économique ? Les bourses qui gèrent les droits d’émission de CO2 ont-elles réellement un impact sur les émissions ? Quoiqu’il en soit, les objectifs de limiter l’augmentation de la température à 2°C à l'horizon 2050 sont bien irréalistes.

Pouvait-on prévoir le raz de marée qui a dévasté la centrale de Fukushima ?

2011-05-19T10:31:00.012+02:00

Ce billet veut rappeler que nous négligeons ou ne savons pas profiter entièrement des expériences passées même si elles s’appuient sur des données scientifiques. Il est basé sur une publication parue dans la revue Science*.

En 2001, un géologiste japonais Koji Minura publiait un article dans lequel il avait essayé d’établir l’intensité d’un tremblement de terre qui s’était produit, d’après des documents historiques, en l’an 868 de l’ère chrétienne (tremblement de terre de Jogan). Ce tremblement de terre avait détruit une ville fortifiée du nord du Japon et avait été suivi d’un important raz de marée (tsunami) qui avait inondé la plaine côtière de Sendaï située à une cinquantaine de km au nord de Fukushima.

Koji Minura avait fait des recherches d’indices dans la plaine de Sendaï ; elles avaient permis d’établir que les eaux du raz de marée avaient pénétré à 4km à l’intérieur des terres. Dans sa publication le géologiste évaluait à 8,3 l’intensité du tremblement de terre et concluait qu’il pouvait se renouveler sur une périodicité millénaire, « la possibilité d’un fort raz de marée frappant une nouvelle fois la plaine de Sendaï, est très élevée» concluait l’auteur.

Cet article ne pouvait interpeler les constructeurs de la centrale qui date de 1971, mais il était connu du groupe d’experts qui a réexaminé en 2008 la résistance de celle-ci aux séismes. La protection vis-à-vis d’un raz de marée dont la vague atteindrait 5 à 7 mètres a été jugée suffisante. Malheureusement la vague survenue le 11 mars 2011 avait 14 mètres de haut !

Pourquoi cette publication a-t-elle été négligée ? L’article avait été publié dans une revue à faible impact, les experts n’ont ainsi peut-être pas mesuré son importance. Les travaux de rehaussement des protections de la centrale n’étaient-ils pas trop coûteux alors que la probabilité d’un nouveau séisme de très forte intensité était incertaine ? Quoi qu’il en soit, les experts ont négligé entièrement une expérience passée bien établie par un document scientifique.

André Malraux disait : « il faut mettre en conscience le plus d’expérience possible » ; le faisons nous réellement !

*Science 1^er Avril 2011, p22-23, D. Normile