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

Origine et exploitation des combustibles fossiles : problèmes liés à leur utilisation

Avant les vacances de Printemps, le mardi 22 avril 2014, la classe de 2°4 a eu la chance d’assister à une conférence sur les combustibles. Celle-ci fut présentée par M. Davide Olivero, géologue, professeur à la faculté de Lyon 1 de Villeurbanne, qui est intervenu pendant 2h.

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Il a commencé par nous expliquer que lorsque l’on parle de combustibles, on pense directement au mot « problème ». En effet, ce sont la plupart du temps des énergies non renouvelables qui polluent fortement (en utilisant ces combustibles, en 2011 la Chine, les Etats-Unis et l’Europe ont rejeté 34 076 327 382 tonnes de CO2) et sont donc néfastes pour l’environnement. Ce renvoi de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmente la production de gaz à effet de serre et donc entraîne une augmentation de la température. D’ici 2100, les hausses de température varieront entre 0,3 et 4,8 °C, ce qui débouchera sur une fonte des glaces et donc la hausse du niveau des mers et océans.
Les combustibles fossiles sont des hydrocarbures, contenant du carbone et de l’hydrogène, ce sont des ressources naturelles localisées parmi les roches sédimentaires du sous-sol. Ils se présentent sous des formes diversifiées : le pétrole, le gaz naturel et le charbon.
M. Olivero nous a expliqué leur formation : de l’accumulation de la matière organique à sa transformation en hydrocarbures, puis leur migration à travers les couches géologiques jusqu’à la formation des gisements exploitables.
Pétrole, gaz naturel et charbon, énergies non renouvelables, représentent 89% de la consommation humaine contre seulement 11% pour les énergies renouvelables comme la biomasse, l’hydroélectricité, l’éolien, le solaire ainsi que la géothermie, jugés peu efficaces.
Parmi les énergies non renouvelables utilisées par l’homme, on trouve aussi le gaz de schiste, qui est un gaz non conventionnel. Celui-ci est piégé dans les roches sédimentaires et ne subit pas de migration primaire (où des fluides s’échappent de la roche si la pression est suffisante). L’utilisation de ce gaz aux Etats-Unis est actuellement de 14% et selon les études réalisées, celle-ci devrait passer à 45% d’ici 2030. Mais l’’exploitation du gaz de schiste n’est pas sans danger pour l’environnement : pollution des nappes phréatiques, des rivières, nombre important de puits nécessaires et impact sur les paysages…
La croissance démographique entraîne une augmentation de la consommation des énergies non renouvelables. Par exemple, depuis le 1er janvier, 2 572 398 423 tonnes de charbon ont été consommées.
Si celle-ci continue de s’accroître, dans 40 ans, le pétrole, qui représente 32% de la consommation, aura disparu, dans 60 ans le gaz sera épuisé et dans 120 ans il n’y aura plus de charbon. En résumé, d’ici un siècle, toutes les énergies non renouvelables seront épuisées si leur utilisation continue d’augmenter. De plus, en brûlant ces énergies on renvoie du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, ce qui modifie le cycle du carbone. Cela entraine une forte pollution, qui débouche sur un dérèglement climatique portant fortement atteinte à la faune et la flore.

C’est pour toutes ces raisons qu’il est indispensable de mettre en place des systèmes écologiques tournés vers le développement durable si nous voulons protéger notre planète.

Ce travail a été réalisé en lien avec les cours de SVT (A. Portelli) dans une démarche d’éducation au développement durable (EDD).
La classe de 2nde4

Un exemple de formation de combustible fossile : le gaz naturel

On appelle combustible fossile un combustible riche en carbone, issu de la décomposition d’êtres vivants, morts et enfouis dans le sol depuis plusieurs millions d’années. Il s’agit du pétrole, du charbon et du gaz naturel. Ces sources d’énergie ne sont pas renouvelables car elles demandent des millions d’années pour se reformer et parce qu’elles sont utilisées beaucoup plus rapidement que le temps nécessaire à les reformer.

Le gaz naturel est en fait un mélange d’hydrocarbures, essentiellement constitué de méthane.

Il y a quelques dizaines de millions d’années, des restes fossilisés de végétaux aquatiques se sont accumulés au fond des océans. Au cours du temps, des couches de sédiments se sont déposées au-dessus de cette « strate riche ».  Les ères défilent : le nombre de ces couches s’amplifie et elles s’épaississent. Des bactéries s’y glissent et se chargent d’effectuer les transformations qui engendreront la formation d’un composé solide appelé kérogène, alors encore sous forme de petits grumeaux. Ce kérogène se mélange aux sédiments, afin de créer la roche mère. Ceci représente une couche de la composition de la croûte terrestre. Puis, ces épaisseurs de kérogène se multiplient et la température augmente. On constate qu’entre 2500 et 5000 mètres de profondeur, et sous l’action des températures en hausse, le kérogène se transforme en gaz accompagné de pétrole liquide. Dès 4000 mètres, on trouve exclusivement du gaz (méthane en particulier).

L’expulsion du gaz et du pétrole s’opère lors de la migration primaire. Celle-ci se caractérise par une pression très forte en partie due à la température. La roche mère reste avec les grumeaux, tandis que les gaz sont éjectés.

                                                                       Céline DIONIZIO & Morgan SARRY (2nde 7)

Article rédigé à la suite de la  conférence de Monsieur Davide OLIVERO, maître de conférences à l’Université Claude Bernard à Lyon, le vendredi 30 mars dans le cadre du cours de SVT.

Le réchauffement climatique

Il y a une vingtaine d’années, de nombreux scientifiques s’interrogeaient sur l’existence ou non d’un « réchauffement climatique » avéré. Les observations et mesures effectuées ces dernières années ont levé le doute sur cette question : augmentation lente, supérieure à 0,6°C en un siècle, des températures moyennes enregistrées par les stations météorologiques du monde entier, diminution de l’étendue et de l’épaisseur de la banquise arctique, recul des glaciers, augmentation significative du niveau de la mer, autant d’indices sont venus confirmer la réalité du réchauffement climatique. Nous verrons alors les causes naturelles de ce réchauffement climatique et l’implication de l’Homme dans ce phénomène.

Tout d’abord, la Terre reçoit une énergie lumineuse provenant du Soleil. Une fraction de cette énergie est renvoyée dans l’espace par les nuages et par le sol. L’énergie restante est accumulée par l’atmosphère et la surface terrestre. Cette dernière émet un rayonnement infrarouge, partiellement absorbé par l’atmosphère et la surface terrestre, dont la fraction qui s’échappe dans l’espace compense exactement l’énergie solaire accumulée, de façon à stabiliser la température moyenne de la Terre. Si l’atmosphère absorbe davantage le rayonnement infrarouge, la Terre rayonne moins d’énergie qu’elle n’en absorbe et se réchauffe, ce qui augmente son rayonnement, jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint, à une température supérieure à la température initiale. C’est ce qu’on appelle l’effet de serre. Bien que ce phénomène soit souvent hâtivement désigné comme responsable du réchauffement climatique, il s’agit en réalité d’un phénomène naturel lié à la présence de gaz atmosphériques. En effet tous les gaz absorbant le rayonnement infrarouge sont des gaz à effet de serre, les principaux étant le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau, le méthane, le protoxyde d’azote mais aussi l’ozone. Leur efficacité dépend à la fois de leur capacité d’absorption par molécule et de leur concentration.

Cependant, depuis un siècle, activité industrielle et expansion démographique ont concouru à modifier la composition de l’air. Imperceptiblement pour nous et sans effets nocifs apparents, la concentration de certains composants mineurs de l’atmosphère augmente. Mais ces gaz ne sont pas pour autant inactifs. Ils piègent le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre et contribuent ainsi à l’effet de serre. Cet accroissement résulte des activités humaines. En effet, le dioxyde de carbone est produit en très grande quantité lors de la combustion des hydrocarbures qui constituent l’essentiel des carburants utilisés dans les centrales thermiques, pour les transports routiers, aériens et maritimes. Actuellement 87% de l’énergie produite proviennent des combustibles fossiles. C’est cet effet de serre additionnel induit par les activités humaines qui est responsable du réchauffement climatique observé depuis quelques années. Ceci a conduit les scientifiques à estimer qu’il y a « une influence perceptible de l’homme sur le climat global ».

En conclusion, les causes à l’origine du réchauffement climatique sont multiples : c’est à la fois le résultat de l’effet de serre, dû à la présence naturelle de certains gaz dans l’atmosphère terrestre mais aussi les émissions de gaz supplémentaires liées à des activités humaines tel que l’usage de combustible fossile. Ainsi les conséquences d’un réchauffement climatique dont on sait maintenant qu’il risque de s’amplifier et de se prolonger risquent d’être lourdes pour l’humanité.

Cet article a été rédigé à la suite de la conférence de Monsieur Davide OLIVERO, maître de conférences à l’Université Claude Bernard à Lyon, le vendredi 30 mars dans le cadre du cours de SVT.

Davide Olivero

Hadjeras Kenza & Jacquet Mélanie  (2nde 7)

Les glaciations quaternaires

Depuis la création de la Terre, il y a eu de nombreuses glaciations. La plus récente, qui a débuté il y a plus d’un million d’années, est appelée quaternaire. Durant cette période, quatre ères glaciaires ont eu lieu mais il y a tellement longtemps (- 600 000 ans), que nous possédons peu d’informations. Les deux plus récentes, plus proches de notre époque, nous permettent de mieux comprendre l’ampleur de ce phénomène.

Ainsi lors de la période RISS (de -180 000 à 100 000 ans), les glaciers, beaucoup plus étendus qu’aujourd’hui, s’étendaient jusqu’à Lyon, où les températures étaient alors extrêmement froides : -45°C en été.

L’ère glaciaire qui a suivi, appelée WURM est la plus récente. Elle a commencé il y a plus de 70 000 ans après environ 30 000 ans d’ère interglaciaire, et s’est terminée il y a 10 000 ans. A cette époque, le niveau de la mer était beaucoup plus élevé. La banquise arrivait alors jusqu’au Portugal et les États-Unis étaient entièrement couverts de glace. En fait, tout l’hémisphère Nord était gelé.

Nous nous trouvons depuis 10 000 ans dans une période interglaciaire comme il en existe, de durée plus ou moins longue, après chaque période glaciaire.

Toutefois ces glaciations sont inévitables, et on peut affirmer que dans une durée indéterminée, la Terre en subira une nouvelle. Plusieurs facteurs sont à l’origine de ces refroidissements extrêmes.

Parmi eux, citons notamment la disparition progressive du Golf Stream, qui protège pour l’instant l’Europe. Si cela se produit, les températures en France chuteraient jusqu’à atteindre celles de la Sibérie actuelle.

Le film « Le jour d’après » met en scène le scénario-catastrophe qui pourrait se produire lors d’une glaciation. Toutefois, il est impossible que ce phénomène se produise si soudainement, en effet il faut toujours plusieurs milliers d’années pour cela.

Certes nous ne pouvons éviter la future période glaciaire, mais des études ont prouvé que l’activité humaine a des répercussions et accélère, notamment avec les gaz à effet de serre, l’arrivée dune prochaine glaciation.

 

Marion LAVAL – Marion JORBA

Ce travail a été réalisé dans le cadre des cours de SVT avec Mme Berger.

La Terre : conceptrice de matériaux depuis plus de 4,5 milliards d’années.

Depuis sa création notre planète consomme et produit d’énormes quantités de matières et grâce aux mouvements tectoniques et à l’activité volcanique en surface, ces matériaux émergent, recouvrent le sol de la terre et s’accumulent depuis 4,5 milliards d’années.

Ces matériaux, de part leur composition chimique variée, offrent une grande diversité d’utilisation. Ainsi, depuis la nuit des temps, l’homme a appris à s’en servir. On peut, par exemple,  penser au silex utilisé par les hommes préhistoriques, aux pierres ayant servi à la construction des pyramides, ou encore aux pierres précieuses qui servent de valeurs sûres à l’économie.

Chaque pierre à son usage et ses propres caractéristiques.

Lors de notre sortie au musée de Saint-Jean-des-Vignes nous avons pu nous rendre compte de la diversité d’usages des pierres de la région, principalement dans le domaine de la construction comme peuvent en témoigner les maisons en pierres dorées avoisinantes. Cette zone du beaujolais comporte l’une des plus grandes variétés de roches différentes, ce qui permet d’en faire un usage plus large, comme par exemple dans la voirie ou dans les combustibles.

Pour extraire ces pierres, d’immenses carrières ont été creusées à flanc de montagne, mais les filons ne sont pas éternels et, tôt ou tard, la veine s’épuisera. Les entreprises exploitantes sont donc tenues de réhabiliter les zones d’exploitation en réintégrant de la végétation pour ne pas laisser un trou béant au beau milieu du paysage.

La zone est ainsi réaménagée suivant des critères écologiques profitables à la faune et à la flore.

Grâce à ces interventions, l’homme peut profiter des ressources de notre planète mais il est tenu de faire quelque chose en retour pour la protéger.

Louise Chevrier, Cyndy Haar, Estelle Steiner  1ère S3.

Ce travail a été effectué en relation avec les cours de SVT de C. Larcher et cet article fait suite à une visite de la classe aux « Pierres Folles » de Saint-Jean-Des-Vignes.

 

Des « pierres folles » mais précieuses !

Les pierres géologiques de St-Jean-des-Vignes nous ont éblouies par leurs diverses utilisations toutes plus frappantes les unes que les autres. Leur diversité peu commune en font des pierres incontournables dans la création de bijoux architecturaux de tous types…

St-Jean-des-Vignes, petit village situé dans le département du Rhône et la Région Rhône-Alpes ,  se trouve dans l’ancienne région historique du Beaujolais ;  l’Espace « Pierres folles » propose une rétrospective de l’histoire du Beaujolais à travers la géologie,  les fossiles, le sol et les ressources naturelles de la région. Une visite guidée s’impose pour découvrir l’étonnante richesse géologique que l’on retrouve en application constante dans l’architecture de ce village  haut en couleurs.

La découverte du musée géologique-paléontologique se révèle incontournable dans l’approche des différentes structures rocheuses présentes dans le sous sol de cette région. Leur diversité est frappante ; on découvrira qu’elles se distinguent en trois catégories : les roches sédimentaires, les roches métamorphiques et les roches ignées dite volcaniques. Ce musée, tel un écrin de pierres, se présente comme la vitrine de ce qui nous attend aux détours des villages.  Toutes plus « précieuses » les unes que les autres, elles se retrouveront utilisées, transformées puis sublimées dans la création de divers ouvrages.

La plus réputée des roches sédimentaires, la fameuse « Pierre Dorée » se retrouvera ciselée et parfaitement intégrée dans des constructions typiques de la région. Voilà comment une ressource géologique va créer  l’identité d’un village… On citera aussi le fameux calcaire oolithique divinement mis en valeur dans la construction de monuments  à l’image de la Collégiale Notre-Dame des Marais et la Cathédrale St-Jean à Lyon. Ainsi, voilà comment les « Pierre Folles » se retrouvent juchées  sur un symbole spirituel.

Les roches sédimentaires, majoritairement utilisées pour la construction, peuvent cependant se retrouver dans la production de céramique grâce à l’argile ; certes cette exploitation moins « tape à l’œil » mais non moins essentielle, est transformée dans la région par les usines Lafarge, figure emblématique du fleuron industriel régional. Une multitude de « cailloux » se prêtent à bien d’autres utilisations notamment dans la construction de marches d’escaliers, de dallages, de lavoirs… c’est dire si elles se révèlent prolifiques…

Les roches métamorphiques, issues de la mise en place du granite  trouveront elles aussi une application magistrale dans l’architecture régionale. Attribuons une « mention spéciale » au microgranite largement présent dans le Haut Beaujolais pour la construction du musée d’Amplepuis ou encore l’église de Thizy.

Enfin, les roches volcaniques (rhyolite, basalte…)  se retrouveront dans l’élaboration du matelas routier et du ballast de chemins de fer, étalés et offerts à la vue de chacun.

Force est de constater que la typologie des sous sol va sculpter l’aspect des constructions… Des ressources naturelles données vont donc configurer le patrimoine architectural.

Ces « Pierres Folles », le sont-elles vraiment ?  Si elles le sont, c’est dans leurs extravagantes exploitations!

Cylia Mansouri,  Charlène Munch, Marine Mejean et Elsa Thollet. (1èreS3)

Ce travail a été effectué en relation avec les cours de SVT de C.  Larcher et cet article fait suite à une visite de la classe aux « Pierres Folles » de Saint-Jean-Des-Vignes.