La palynologie et la reconstitution des paléoclimats

Philippe Sorrel, sédimentologue et palynologue à l’université Lyon I, nous a présenté, le mercredi 18 mars 2015, une conférence sur la palynologie et la reconstitution des paléoclimats et des paléoenvironnements, soit des climats et environnements anciens.
Ses études portent principalement sur l’Asie centrale.

Tout d’abord : qu’est-ce qu’un pollen ?

La palynologie 1

C’est un organe de reproduction des plantes. Il est situé sur les étamines et plus précisément sur les anthères, qui sont de véritables sacs polliniques. Les étamines sont l’organe reproducteur mâle. Le pollen, afin de permettre la fécondation, passe par les stigmates du pistil, jusqu’à atteindre les ovules dans le carpelle. Cependant, même si la plante contient le pistil et les étamines, l’autoreproduction c’est-à-dire la reproduction au sein de cette même plante sans l’intervention du pollen d’une autre plante, est la reproduction la plus simple mais n’est pas la plus efficace. Il existe deux autres modes de reproduction : l’anémogamie et l’entomogamie. La première se fait à l’aide du vent. En effet, le vent va transporter le pollen d’une plante et le déposer sur le pistil d’une autre plante de même espèce. Cependant ce mode concerne souvent des plantes ligneuses produisant une quantité importante de pollen car une grande partie du pollen est déposé ailleurs et seulement une faible part arrive sur l’étamine concernée.
L’autre mode comprend l’intervention d’animaux, souvent des insectes. Ceux-là vont se nourrir du nectar de la plante et en même temps du pollen se collera à eux. Lorsque l’insecte se nourrira de nouveau d’un second nectar, il déposera le pollen conservé précédemment sur les étamines de cette seconde plante. Cependant la plante doit mettre en avant des caractéristiques attirantes pour l’insecte comme un bon nectar, des couleurs vives etc.
Il existe aussi l’hydrogamie. Ce mode de reproduction se fait grâce au transport des grains de pollen par l’eau.

Maintenant voyons comment se passe l’étude des pollens.
Tout d’abord, on peut se demander comment l’étude des pollen quelques milliers, voire millions d’années plus tard, est possible. En effet, l’on peut penser que celui-ci se dégrade et s’abîme au cours du temps ! Mais non, il est constitué d’une membrane externe riche en sporopollénine, qui est extrêmement résistante aux attaques chimiques, aux températures extrêmes et à la pression. En effet cette membrane présente, en termes de composition chimique, une forte similitude avec la carapace de certains insectes ! Cependant, les pollen restent sensibles à l’attaque de l’oxygène et des pH basiques, c’est-à-dire ceux compris entre 7 et 14. De par leur résistance remarquable, l’on peut facilement les étudier des centaines d’années plus tard afin de reconstituer les paléoclimats mais aussi les paléoenvironnements tels que les forêts tropicales ou la toundra et la taïga. En effet, si un pollen est prédominant par rapport à un autre, on peut alors en déduire l’espèce majoritaire à cette époque, et ainsi, en étudiant ses tolérances écologiques, l’on peut étudier les climats et altitudes de cette époque.

La palynologie 2

Étudions maintenant le protocole de carottage : il s’agit de carotter dans différents contextes comme
les forêts, les prairies, les lacs, les mers, ou les tourbières, et ce verticalement. En effet l’étude verticale
permet de connaître la constitution du sol sur une plus longue période, c’est en réalité plus efficace.
Les carottages peuvent aller de quelques centimètres à quelques mètres.
Il y a ensuite des préparations chimiques afin de mettre en œuvre une identification des pollens et
ensuite une reprise des données sur informatique.
Les critères d’identification sont la forme du pollen, l’ornementation, et les apertures.
Cependant le carottage reste une étape difficile dans l’étude des pollen. L’équipement requis pour carotter une tourbière est léger et facile à transporter. C’est un tout autre problème pour carotter en milieu océanique ouvert…

Malheureusement, certains pays en voie de développement ne possèdent pas de tels équipements
de par leur coût important, c’est pourquoi le forage manuel est adopté en fonction du milieu que l’on décide d’étudier. Il est par exemple difficile de carotter un lac avec un système entièrement automatisé.
Par ailleurs, les moyens mis en œuvre pour les missions de carottage sont souvent financés par des projets/équipes européens/américains, donc le type de matériel utilisé ne dépend pas du pays d’investigation.

Mais, une fois le carottage effectué, comment sont classés les pollen ?
Il existe en effet différents niveaux de détermination, qui vont aider les chercheurs à classer les pollen trouvés. Cela reste une étape difficile dans l’étude des pollens où l’attention et le sérieux des chercheurs sont de rigueur, puisqu’ils doivent classer les pollens selon différents critères comme l’embranchement, la classe, le genre, l’espèce et surtout en fonction de leurs caractéristiques propres (apertures, ornementation et structure de l’exine, etc.) Ce travail minutieux exige une grande patience, ce qui témoigne de la réelle passion des chercheurs.

Enfin, nous pouvons nous demander si cette étude des paléoclimats par carottage reste efficace. En effet, comme nous l’avons vu en début d’article, les pollens, petits et légers sont transportés facilement, notamment grâce au vent, aux animaux et à l’eau. Or, l’étude n’est plus pertinente si les pollen ne proviennent pas de l’endroit même où le carottage a eu lieu puisqu’ils témoignent du climat plus ou moins voisin et faussent alors les résultats. Cependant, nous avons pu voir sur des diagrammes polliniques que 60% des pollen étudiés témoignent de la végétation locale, 30% de celle du voisinage et 10% de la végétation régionale. Ainsi, nous pouvons dire que l’étude des pollen par carottage reste un moyen efficace d’étudier les paléoclimats et paléoenvironnements mais qu’il est nécessaire de prendre certains biais (ainsi que les limites de la méthode, comme pour toute autre méthode) en compte dans l’interprétation des résultats.
Chaque méthode présente des avantages, mais aussi des inconvénients, des limites. C’est pourquoi la complémentarité des méthodes est cruciale lorsque l’on étudie un carottage, dans le but de reconstruire les changements environnementaux / climatiques passés. Afin de dépasser les limites inhérentes à chaque méthode.

Au terme de cet article, nous pouvons dire que les pollen sont bien des marqueurs essentiels pour l’étude des paléoclimats et paléoenvironnements. Il s’agit donc de comprendre le passé pour mieux appréhender le futur.

Jessica FRESSARD – Claire OUTTERS
(TS2 – Spécialité SVT)
Cet article a été écrit dans le cadre de l’EDD et des cours de M.A Limone et V. Terrasse

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