Cycles biogéochimiques et écosystèmes continentaux

Georges Pédro

Description

Depuis deux siècles, la poussée démographique et les développements industriels et agricoles provoquent un profond déséquilibre des cycles biogéochimiques de la planète. La vie est dépendante d'un grand nombre des éléments de la classification périodique. Certaines parties du cycle biogéochimique de ces éléments ont été explorées et une connaissance approfondie des mécanismes qui les font intervenir dans certains processus biologiques a été acquise : comprendre comment les éléments chimiques voyagent d'un règne à un autre permettra de déterminer une nouvelle approche de la nutrition, de la santé, de l'environnement et du climat. L'Académie des sciences a mené une réflexion multidisciplinaire pour établir l'état de l'art en ce domaine, tant du point de vue des connaissances fondamentales que de celui de la recherche et de ses structures.

Ce rapport s'intéresse au comportement de différents éléments chimiques de la biogéosphère au cours de l'histoire de la planète, et plus particulièrement depuis que se manifeste une anthropisation accélérée (développement de la civilisation industrielle).

Cet ouvrage se présente en quatre parties:
- 1ère partie: approche par éléments: -carbone -nutriments -éléments majeurs de la lithosphère -radionucléides
- 2ème partie: approche par milieux: -écosystèmes peu anthropisés -milieux à pression anthropique accentuée
- 3ème partie: secteurs de recherche à développer: -les micro-organismes, clé des recyclages -nature, rôle et fonctions des matières organiques dans les sols -spécialisation des éléments chimiques
- 4ème partie: nécessité de recourir à des modélisations et à des observatoires: -développement de la modélisation -mise en place et gestion de réseaux d'observation de longue durée.

Sujets

• Sciences de la nature
• Sciences de la terre
• Science de la Terre
• Sciences de la Terre
• Science
• Sciences et techniques
• Earth Sciences

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 01 novembre 2007
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759801022
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 25 Mo

Extrait

Cycles biogéochimiques
et écosystèmes continentaux
RAPPORT SUE LA SCIENCE ET LA TECH
Animateur : Georges Pédro
ACADÉMIE DES SCIENCES
M
SCIENCES
17, avenue du Hoggar
Parc d'activités de Courtabœuf, BP 1 12
91 944 tes Ulis Cedex A, France Rapports sur la science et la technologie
- Sciences et pays en développement. Afrique subsaharienne francophone
RST no 2 1 , 2006.
- La recherche spatiale française
RST no 22,2006.
- L‘épidémiologie humaine. Conditions de son développement en France,
et rôle des mathématiques
RST no 23, 2006.
- La maîtrise des maladies infectieuses. Un défi de santé publique,
une ambition médico-scientifique
RST no 24,2006.
- Les eaux continentales
RST no 25, 2006.
- La Fusion nucléaire : de la recherche Fondamentale à la production
d’énergie ?
RST no 26,2006.
Imprimé en France
0 2007, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 1 12, Parc d’activités de Courtabœuf,
91 944 Les Ulis Cedex A
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l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, et d’autre part, les courtes ci-
tations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont
incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des pho-
tocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français
d‘exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : O1 43 26 95 35.
ISBN 978-2-86883-938-1 Le Comité interministériel du 15 juillet 1998, à l‘initiative du ministre de I’Édu-
cation nationale, de la Recherche et de la Technologie, a confié à l’Académie
des sciences l’établissement du rapport biennal sur l’état de la science et de la
technologie.
Pour répondre à cette demande, l’Académie des sciences a mis en place en
son sein le Comité (c Rapport Science et Technologie )) (RST), chargé de choisir
les sujets d’étude et de suivre les travaux.
Chaque thème retenu est conduit par un groupe de travail animé par un
membre ou un correspondant de l‘Académie, entouré d‘experts.
Chaque rapport est soumis au Comité RST, à un Groupe de lecture critique,
et à l’Académie des sciences.
Depuis 1999, vingt-six rapports ont ainsi été édités et remis au ministre délé-
gué à la Recherche. ,
I
Alain ASPECT
Membre de l’Académie des sciences - Directeur de recherche au Centre
national de la recherche scientifique, professeur à l’École polytechnique
Jean-François BACH
Secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences - Professeur à l‘université
René-Descartes
Jean-Michel BONY
Membre de l‘Académie des sciences - Professeur à l‘École polytechnique
Christian BORDÉ
Correspondant de l‘Académie des sciences - Directeur de recherche au Centre
national de la recherche scientifique
Édouard BRÉZIN
Président de l‘Académie des sciences - Professeur à l’université Pierre-et-
Marie-Curie et à l’École polytechnique
Geneviève COMTE-BELLOT
Correspondant de l’Académie des sciences - Professeur émérite de l’École
centrale de Lyon
François CUZIN
Membre de l’Académie des sciences - Professeur à l’université de Nice-Sophia-
An ti polis
Jean DERCOURT
Secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences - Professeur émérite
à l’université Pierre-et-Marie-Curie
Christian DUMAS
Membre de l’Académie des sciences - Professeur à l’École normale supérieure
de Lyon
Michel FARDEAU
Correspondant de l’Académie des sciences - Professeur au Conservatoire na-
tional des arts et métiers, directeur médical et scientifique à l‘institut de myologie
(Hôpital de la Pitié Salpêtrière) CYCLES BIOG~OCHIMIQUES ET ÉCOSYSTÈMES CONTINENTAUX
vi I
Jules HOFFMANN
Vice-président de l’Académie des sciences - Directeur de l’Institut de biologie
moléculaire et cellulaire de Strasbourg
Jean-Pierre KAHANE
Membre de l’Académie des sciences - Professeur émérite à l’université Paris-
Sud Orsay
Daniel KAPLAN
Membre de l‘Académie des sciences - Directeur de la société Fastlite
Henri KORN
Membre de l’Académie des sciences - Professeur honoraire à l‘institut Pasteur
et directeur de recherche honoraire à l’Institut national de la santé et de la
recherche méd ica le
Nicole LE DOUARIN
Secrétaire perpétuelle honoraire de l’Académie des sciences -
Professeur honoraire au Collège de France
Jean-Louis LE MOUËL
Membre de l’Académie des sciences - Physicien à l’institut de physique
du globe de Paris
François MATHEY
Membre de l‘Académie des sciences - Directeur de recherche au Centre
national de la recherche scientifique, professeur à l’École polytechnique
René MOREAU
Membre de l’Académie des sciences - Professeur à l’Institut national
polytechnique de Grenoble
Olivier PIRONNEAU
Membre de l’Académie des sciences - Professeur à l’université Pierre-et-Marie-
Curie
Jean-Pierre SAUVAGE
Membre de l’Académie des sciences - Directeur de recherche au Centre
national de la recherche scientifique
Philippe TAQUET
Membre de l‘Académie des sciences - Professeur au Muséum national
d’histoire naturelle
Moshe YANIV
Membre de l’Académie des sciences - Professeur à l’Institut Pasteur et directeur
de recherche au Centre national de la recherche scientifique COMPOSITION DU COMITÉ RST I vii
Coordination éditoriale :
Jean-Yves CHAPRON
Directeur du service des Publications de l'Académie des sciences, assisté de
Joëlle FANON Jean Dercourt
Secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences
Le Conseil interministériel de la recherche et de la technologie a confié à
l‘Académie des sciences la mission d’établir un état biennal de la Recherche et
de la Technologie, qui identifierait, dans un esprit d’aide à la décision, les défis
scientifiques à relever dans un contexte international. Déjà vingt-six ouvrages
ont été publiés au titre de cette collection et remis au ministre chargé de la
Recherche.
L‘environnement sur la planète Terre et son évolution sous l’influence des ac-
tivités humaines sont devenus des préoccupations majeures pour les citoyens et
des gouvernements. La part des arguments scientifiques est, d’emblée, apparue
comme essentielle, tant comme donnée étayant les diagnostics que comme base
pour les solutions destinées à remédier aux effets néfastes de ces activités.
La communauté internationale s‘est fortement structurée et, à l’initiative de
I‘ICSU (Conseil international pour la science), des programmes de recherche ont
été lancés, comme le Programme mondial de recherche sur le climat (WCRP)
et le Programme géosphère biosphère (IGBP), dont les résultats
sont synthétisés par le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’évolution des
climats (GIEC, ou IPCC). Le rôle de la communauté française y est important.
L‘Académie, en créant dès 1989 un Comité permanent de l’environnement ))
a prêté une particulière attention à ce domaine. La liste complète des rapports
de l‘Académie ayant trait aux questions environnementales est donnée à la fin
de cette préface. Parmi les premiers travaux, l’effet de serre, la pollution des
nappes d‘eau souterraines, le comportement de l’ozone dans la troposphère et
dans la haute atmosphère ont été explorés. Par la suite, citons entre autres, des
rapports sur l’impact de la flotte aérienne et sur la gestion des déchets.
Parallèlement, des études ont été conduites sur l’évolution de différents mi-
lieux : on retiendra l’évolution des réserves vivantes océaniques et les eaux
continentales.
Le sujet des cycles biogéochimiques et écosystèmes continentaux correspond
à la prise de conscience encore plus aiguë de la valeur de notre environnement
mais aussi de sa fragilité. CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES ET ÉCOSYSTÈMES CONTINENTAUX
L‘Académie avait déjà abordé l’étude de l’impact de quelques éléments traces
dans les sols (Contamination des sols par /es é/éments en traces : /es risques et
leur gestion. Académie des sciences, 1998, P.H. Bourrelier et J. Berthelin coord.
Éditions Tec & Doc Lavoisier), ouvrage plusieurs fois cité dans le présent rapport.
Avec le présent rapport, une nouvelle étape est proposée. Cette étude, coor-
donnée par Georges Pédro qui a su réunir des spécialistes nombreux, met en
évidence l‘importance de ce milieu qu’est le sol et sa fragilité extrême : il est à
la base de l’ensemble des échanges entre espèces minéralogiques et chimiques
et de leurs bouleversements sous l‘influence des variations climatiques.
Signalons au passage que toutes les études soulignent le très faible nombre de
données sur lesquelles sont construits les modèles qui parlent de l’évolution tem-
porelle en ce domaine. Les dispositifs de relevés des données pendant quelques
décennies sont donc indispensables, en particulier en milieux continentaux.
À la suite des auditions qui ont été menées, il semble qu‘il faille dépasser
les simples appréhensions devant le siècle qui s’ouvre, même si elles sont bien
compréhensibles, et en modifier l’éclairage.
Ainsi, depuis deux siècles, la poussée démographique, et les développements
industriels et agricoles qui s’y ajoutent, provoquent un profond déséquilibre des
cycles biogéochimiques globaux. La vie est dépendante d‘une très grande partie
des éléments de la classification périodique et ceux-ci ont un cycle biogéochi-
mique dont certaines parties ont été explorées, en particulier par les sciences
de l’univers. Simultanément, chimistes, botanistes et biologistes étudient la com-
plexation spécifique, le transport et le transfert d’un élément à travers une mem-
brane, les systèmes enzymatiques, les clusters métalliques intervenant dans la
photosynthèse, etc. Une connaissance très approfondie des mécanismes fai