Biomes polaires Flashcards
Biome polaire
- Couvert de glace saisonnier ou pluri-annuel (protège du vent)
- Lumière faible pour une grande partie de l’année (soleil + glace)
- Forte stratification en été (fonte des glaces = eau douce)
- Algues de glace et bloom estival court et intense par endroit
- Réseau alimentaire relativement simple
Géographie comparée
- Océan polaire au nord, continent polaire au sud
- L’océan arctique est plus froid que l’océan austral
- Mais les terres périphériques sont plus hospitalières qu’en Antarctique
Cycle solaire extrême dans l’Arctique
- Obscurité ou clarté de 24 hr aux latitudes supérieures à 66.5°
- Cycle moins prononcé dans l’océan austral (latitude plus basse)
- Influence la production primaire et l’activité des prédateurs visuels
- L’ensoleillement hivernal faible se combine au couvert de glace pour limiter la lumière disponible pour les algues et les plantes.
Types de glace en milieux polaire
Glace de mer ou banquise: Glace flottante résultant de la congélation de l’eau de mer. Elle peut être:
• annuelle (se forme et fond à l’intérieur d’une année) ou
• pluri-annuelle (persiste pendant 2 ans ou plus)
• dérivante (mobile sous l’action des vents et courants)
• fixe (assujettie à la côte, ex: dans une baie)
Glacier: Glace d’eau douce (accumulation de précipitations) qui recouvre la terre ferme et peut aboutir à l’océan (jusqu’à 3-4 km d’épaisseur)
Barrière (ou plateforme) de glace: Extension tabulaire d’un glacier qui recouvre l’océan (100 à 1000 mètre d’épaisseur)
Iceberg: Fragment de glace d’eau douce. Il peut être de forme irrégulière (provient du terminus d’un glacier) ou tabulaire (provient d’une barrière de glace). Hauteur de 1 à 75 m - 90% du volume total est submergé.
> En bloquant l’évacuation de la glace saisonnière, les grands icebergs peuvent retarder ou supprimer les floraisons de phytoplancton en mer de Ross
> Ils appauvrissent le réseau alimentaire, perturbent le benthos et nuisent aux manchots empereur qui doivent compléter leur voyage alimentaire à temps.
Hausse du niveau de la mer
Voir diapo 9 (Partie I)
Glace de mer (ou banquise)
Voir diapo 10 à 13 (Partie I)
Albédo: crucial pour le climat
L’albédo est la fraction de la radiation solaire incidente qui est réfléchie par une substance donnée.
- 00 = aucune réflexion (absorption totale)
- 00 = réflexion complète (aucune absorption)
La quantité de radiation qui pénètre dans l’eau ou le sol dépend de:
• Épaisseur et compaction de la neige
• Épaisseur et type de glace
• Nature et biomasse du couvert végétal
Rétroaction positive (amplification)
- La glace et surtout la neige réfléchissent les radiations solaires vers l’espace
- Une perte partielle de la glace expose l’eau à l’atmosphère.
- L’eau a un albedo très faible, elle absorbe les radiations solaires et se réchauffe
- L’eau plus chaude fait fondre plus de glace et réchauffe l’atmosphère
- Ceci explique pourquoi les pôles réagissent vite au réchauffement
Âge et épaisseur de la glace en hiver
Historiquement la glace multi-annuelle atteignait au
moins 5 ans d’âge et environ 4-5 m d’épaisseur dans l’Arctique central
Aujourd’hui l’épaisseur de la glace dépasse rarement
1.0 – 1.5 m, sauf à proximité de l’archipel canadien = transition vers couvert de glace annuel
Perte de volume (Arctique)
Le volume de glace a diminué de 74% (il reste environ 26%) (représente une perte de 12 500 km3)
Défis pour les organismes
• Résister aux changements et aux extrêmes de salinité.
• Les températures froides sont plus coûteuses pour les organismes endothermes que pour les ectothermes. Ces derniers doivent toutefois éviter la congélation lorsque les températures sont trop froides.
• Arrêt complet de la photosynthèse = pas d’énergie nouvelle pour le réseau alimentaire (croissance et reproduction).
• Les endothermes comme les ectothermes sont affectés par l’absence de nourriture nouvelle et de lumière en hiver.
> Adaptations et stratégies
- Prévenir le gel
- Constitution de réserves énergétiques (lipides)
- Maintenir l’activité métabolique au minimum
Le biome polaire est une réserve unique en terme de biodiversité!
Adaptations au froid
Mammifères marins: couche de gras épaisse (isolation)
Organismes pélagiques ou sympagiques: certaines espèces possèdent des composés antigels qui inhibent la croissance des cristaux de glace (protéines)
En profondeur la température se trouve souvent au dessus du point de congélation organique (trait pointillé rouge). Plusieurs organismes migrent dans ces zones durant l’hiver.
Les canaux de saumure (ou interstices)
Les organismes ne vivent pas dans la glace à proprement parler, mais dans les canaux de saumure, soit parce qu’ils y sont incorporés à l’origine ou parce qu’ils y migrent activement.
La taille des canaux limite la grosseur des organismes qui peuvent y vivre ou y entrer (virus, bactéries, algues de glace, microzooplancton).
Les canaux se rétrécissent dans les couches supérieures de la glace (ou dans la glace de plusieurs années).
- -> À l’intérieur de ces canaux de saumure l’eau reste liquide, car beaucoup de sel
- -> En général la taille des canaux diminue avec la porosité de la glace
- -> Proche de l’eau, les canaux de saumure sont plus larges, donc pourrait avoir des algues
Distribution verticale de la saumure
L’essentiel de la saumure se trouve à la base de la glace, mais il y en a quand même un peu dans les strates supérieures.
Conditions extrêmes dans la saumure
La température et la salinité des canaux de saumure sont beaucoup plus élevées que dans l’eau sous jacente. Cette différence s’accentue dans la partie supérieure de la glace.
Voir diapo 5 (Partie II)
Algues de glace
Jusqu’à 100 espèces différentes dans une carotte de glace
Algues attachées à la glace
analogue d’un benthos inversé
> Sert de substrat
L’hiver pas beaucoup de lumière, devient avantageux de se fixer sur la glace
Communautés intersticielles (méiofaune)
a. Amphipodes
b. Turbellariés (plathelminthes)
c. Copépodes planctoniques (larves)
d. Copépodes harpacticoïdes
e. Nématodes
f. Polychètes
Communautés sympagiques
- Les communautés associées à la banquise côtière (assujettie à la côte en zone peu profonde) possèdent plusieurs traits communs avec les communautés du fond. Les organismes utilisent la glace durant une partie de leur cycle vital.
- Les organismes associées à la glace pérenne ou dérivante l’utilisent soit pour la totalité de leur cycle vital soit comme refuge ou source de nourriture occasionnelle.
Utilisation de la glace par les polychètes
Les adultes de S. squamata vivent dans le sédiment, mais relâchent leurs larves dans la colonne d’eau. Celles-ci colonisent la glace et s’y développent en juvéniles, qui éventuellement retournent vers le sédiment.
Voir diapo 9 (Partie II)
Stratégies de reproduction des copépodes pélagiques
Reproduction dépend des réserves de lipides
> Calanus hyperboreus
• Réserve de lipide = survie hivernale + reproduction
• OEufs relâchés en profondeur de janvier à avril
• Leur flottabilité positive les amène en surface
• Lipides = première source d’énergie
Reproduction dépend de la nourriture
> Calanus Glacialis
• Réserve de lipide = survie hivernale seulement
• Reproduction requiert alimentation le plut tôt possible au printemps (glace)
• oeufs relâchés en surface en mai et juin
Cycle annuel dans l’Archipel Canadien
Les algues de glace commencent à croître à la fin mars et atteignent un maximum à la fin mai. Elle sont larguées durant la fonte ou par ablation (friction).
En général, les agrégats d’algues de glace chutent très rapidement vers le fond et recouvrent les organismes benthiques ou le sédiment.
Un bloom de phytoplancton vient ensuite
Voir diapo 11 (Partie II)
Les isotopes stables (Arctique)
Voir diapo 12 (Partie II)
Consommateurs principaux du benthos
- Morse
- Baleine grise
- Oiseaux
- Narval
Migrations verticales en hiver des morues
Les morues adultes restent au fond, possiblement pour limiter la prédation par les phoques et s’alimenter sur des copépodes pélagiques (bioluminsecents).
Les morues juvéniles migrent dans la couche intermédiaire la nuit, possiblement pour réduire la compétition avec les morues adultes et minimizer la prédation par les phoques immatures.
Plongée des phoques annelés
Les phoques immatures (cercles noirs) sont limités dans la profondeur de leur plongée -> visent les morues juvéniles
Les phoque matures peuvent plonger profondément et ont une plus grande acuité visuelle (peuvent aussi utiliser leurs vibrisses pour détecter le poisson) -> visent le maximum d’aggrégation
Les plongées tendent à être plus profondes le jour
Réseau alimentaire arctique
Voir diapo 18 (Partie II)
Écologie du phoque annelé
Le phoque annelé a besoin de la glace pour se nourrir et aussi pour mettre bas. Avec ses griffes il peut maintenir des trous ouverts dans la glace (jusqu’à 2
mètres d’épaisseur).
A partir du milieu de l’hiver il laisse la neige s’accumuler sur les trous pour former un abri contenant une ou plusieurs galeries. C’est une protection contre le froid extrême et l’ours polaire.
Écologie de l’ours polaire
L’ours pourrait s’adapter au changement, mais seul le phoque procure une diète assez grasse pour maintenir un poid «santé» en hiver (endothermie).
Les ours polaires n’hibernent pas. Seules les femelles en gestation entrent en dormance dans une tanière (terrestre). La glace de mer n’est pas essentielle à la
reproduction, mais à l’alimentation.
L’ours peut parfois détecter l’odeur diffuse d’un abri et tentera de le trouver en sautillant sur la neige
En général un ours ne consommera que la peau et le gras du phoque annelé, laissant la viande derrière (renard arctique).
L’ours polaire: « gestion » d’une ressource
19 populations reconnues, chacune avec des effectifs de 1000 à 2000 individus.
On estimait que la chasse non-réglementée était la principale source de mortalité chez certaines populations. L’accord de Norvège impose des quotas en 1973.
En 2005, le gouvernement du Nunavut augmente les quotas car les «effectifs sont en hausse». Ces informations sont basées sur la présence accrue des ours près des villages, mais celle-ci est reliée à la fonte précoce et au manque de nourriture.
Diminution du poids des femelles
> Le poids influence le nombre de petits que peut avoir une femelle
Biomagnification des contaminants liposolubles
Même si certaines zones de l’Arctique sont relativement propres, la prédominances des lipides comme réserve d’énergie et comme isolant favorise l’accumulation et la biomagnification des contaminants lipophiles. C’est enjeu de santé publique pour les habitants du nord.
Réseau alimentaire antarctique: différences
- Importance moindre des algues de glace
- Le krill est l’herbivore dominant (au lieu des copépodes)
- Près des côtes les manchots remplacent les oiseaux marins
- Le phoque léopard est un carnivore tertiaire
- L’orque remplace l’ours comme prédateur au sommet
