Ex. 2 Les biomes polaires Flashcards
Cycle solaire extrême aux pôles
• Obscurité / Clarté de 24h 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
Limitation de la quantité d’énergie disponible aux algues et plantes
Géographie comparée avec l’océan Austal
Océan polaire au nord vs. Continent polaire au sud
L’océan arctique est plus froid que l’océan austral
Mais ses terres périphériques sont plus hospitalières que l’Antarctique
Quelles sont les mers principales dans l’antarctique
Weddell et Ross
L’environnement physique de l’Arctique
2 bassins profonds:
• Canadien
• Eurasien
7 mers: • Beaufort • Chukchi • Sibérie orientale • Laptev • Kara • Barents • Groenland
Dimension humaine de l’Arctique et les enjeux à considérer
• La dimension humaine de l’Arctique
Plus de 4 millions d’individus habitent l’Arctique
105 000 habitants dans l’Archipel canadien (50% Inuit)
Ressources marines = base sociale, culturelle et spirituelle
Enjeux à considérer
Altérations de l’environnement
Prévisibilité des conditions environnementales
Accès à la ressource (incluant sécurité des déplacements)
Changements dans la distribution et la condition des animaux
Modernisation et développement économique
Arctique: Glace saisonnière et pérenne
Minimum de septembre: glace pérenne 1 à 2 mètres Maximum de mars: + glace saisonnière 3 à 5 mètres Historiquement (en bleu), la partie submergée de la glace atteignait jusqu’à 4 m dans l’Arctique central Cette épaisseur de glace à diminué de 1.3 m en moyenne depuis la fin des années 1970
Voir diapo 8
Océan Austral: glace de mer saisonnière
diapo 9
Quelles sont les 3 banquises tabulaires majeures ?
Ross
Ronne-Filcher
Larsen C
Dans l’Arctique les icebergs sont relativement
petits et non tabulaires
se détachent des glaciers côtiers lors de leur
avancée dans la mer
Effet des grands icebergs tabulaires sur les organismes
En bloquant l’évacuation de la glace saisonnière, les grands
icebergs tabulaires retardent ou suppriment les floraisons de
phytoplancton en mer de Ross
appauvrissent le réseau alimentaire
empêchent les manchots empereur de compléter leur voyage
alimentaire à temps mortalité de milliers de femelles et de
nouveaux nés
Étapes de formation de la glace de mer
- Frasil
- Glace en crêpe
- Glace en crêpe agglomérée
- Banquise jeune
Apogée et déclin de la glace de mer
La glace croit vers le bas et s’épaissit
progressivement durant l’hiver et le printemps
La glace saisonnière s’épaissit jusqu’à la
fin Mai atteint un maximum d’environ 2 m
Albédo: un point crucial pour le climat
L’albédo est la fraction de la radiation solaire
incidente réfléchie par une substance donnée
0.00 = aucune réflexion (absorption totale)
1.00 = réflexion complète (aucune absorption)
La quantité de radiation qui pénètre dans l’eau
ou le sol dépend de:
Épaisseur & Compaction de la neige
Épaisseur & Type de glace
Nature & Biomasse du couvert végétal
Rétroaction positive
• 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 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 sont très sensibles au réchauffement
Perte de glace en Arctique
-11,5 % par décennie
Perte globale de 2,5 million km^2
Il y a beaucoup de variabilité naturelle dans la quantité totale et la
distribution spatiale de la glace de mer d’une année à l’autre
L’année 2007 a battu de loin tous les records précédents
l’ouest du bassin canadien et les mers russes occidentales étaient
entièrement libres de glace en septembre
le passage du Nord-Ouest était ouvert alors que le passage du
Nord-Est était partiellement bloqué
Navigation, politique et environnement
Économie de temps et d’énergie
Accès aux ressources énergétiques
Prévisions pour l’Arctique
C’est le couvert de glace pérenne qui est atteint
La glace est toujours présente durant l’hiver, mais elle :
- devient saisonnière
- se forme plus tard
- fond plus tôt
Diapo 21
Changement dans l’âge de la glace
Historiquement dans l'Arctique central la glace multi-annuelle atteignait jusqu’ à 4 – 6m ! Aujourd'hui l'épaisseur de la glace dépasse rarement 1.5 – 2m, sauf à proximité de l'archipel canadien
Communauté sympagiques
• Définition
Les communautés sympagiques sont composées :
d’organismes dont le cycle vital dépend entièrement de la glace pérenne
d’organismes qui utilisent la glace de façon épisodique ou occasionnelle
Les communautés associées à la banquise côtière (assujettie à la
côte en zone peu profonde) possèdent plusieurs traits communs
avec les communautés du fond
Certaines espèces réalisent une partie de leur cycle vital dans la
glace et une autre sur le sédiment du fond
Plusieurs organismes colonisent la glace lorsqu’elle se forme, soit :
- parce qu’ils s’y retrouvent coincés
- parce qu’ils y migrent activement
D’autres organismes utilisent la glace plus tard dans l’année
En région peu profonde plusieurs algues, bactéries et petits herbivores
vivant sur le fond durant l’été se retrouvent dans la glace durant l’hiver et
le printemps
Communautés interstitielles
a. Amphipodes
b. Turbellariens
c. Copépodes planctoniques
d. Copépodes harpacticoïdes
e. Nématodes
Exemples d’utilisation de la glace de mer
Krill, gammarus wiltizkii, poissons de glace, morue arctique
Antarctique: le krill
Espèce clé des réseaux alimentaires (taille: jusqu’à 6 cm)
Biomasse estimée à ~900 millions de tonnes
Forme de larges essaims (450 km, 2 millions de tonnes)
Les œufs coulent jusqu’au fond, les larves remontent pour s’alimenter sous
la glace au printemps.
Pêcherie commerciale de ~100 000 tonnes par an (Japon et Russie)
La morue Arctique
Espèce clé dans le réseau alimentaire Arctique
Petit poisson: taille adulte d’environ 30 cm
Distribution circumpolaire (pêchée dans les mers russes)
Optimum de température = [1 - 4º C]
Fraie sous la glace en janvier-février
L’incubation des œufs dépend de la température (50 à 160 jours)
Les premières proies des larves seraient sympagiques
Juvéniles et adultes s’alimentent surtout en milieu pélagique
Cycle annuel dans l’Archipel Canadien
Les algues de glace commencent à croître
en avril et atteignent un maximum à la fin mai
Elle sont larguées durant la fonte
Une date de fonte précoce peut supprimer
le développement des algues de glace et
devancer la floraison phytoplanctonique
diapo 33
Réseau alimentaire arctique
Les ours polaires n’hibernent pas seules les femelles gestantes entrent en dormance dans une tanière La glace de mer n’est pas essentielle à la reproduction, mais à l’alimentation Un ours ne consommera que la peau et le gras du phoque annelé, laissant la viande derrière (renard arctique) Il pourrait s’adapter au changement, mais seul le phoque (ou le morse…) lui procure une diète assez grasse pour maintenir un poids «santé» (endothermie) Dans l’ouest de la Baie d’Hudson le poids corporel moyen des femelles a diminué de 50 kg (sur 300kg = 17% de masse corporelle)
Petite histoire de l’ours polaire
5 populations majeures dans l’Arctique
canadien, chacune avec des effectifs de 1000
à 2000 individus
On croyait que la chasse non-réglementée
était la principale source de difficultés chez
certaines populations
L’accord de Norvège impose des quotas en
1973
En 2005, le gouvernement du Nunavut
augmente les quotas de chasse 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
Nombre d’interventions
« Bel » exemple de gestion déficiente…
Quelques faits saillants sur les phoques annelés
Le phoque annelé a besoin de la glace pour se nourrir
ainsi que 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
Protection contre le froid extrême et l’ours polaire
L’ours peut parfois sentir un abri et tentera de le trouver
en sautillant sur la neige
Une seule population (mer d’Okhotsk) peut mettre bas
sur la terre ferme, mais il est peu probable que l’espèce
dans son ensemble résiste au changement…
Réseau alimentaire Antarctique
Espèces de baleines différentes de celles de l’Arctique
L’orque remplace l’ours comme prédateur au sommet
Le phoque (léopard) peut être un carnivore tertiaire
Les manchots remplacent largement les oiseaux marins
Le krill remplace en bonne partie les copépodes
Défis et adaptations des organismes
Températures inférieures au point de congélation organique
Obscurité totale l’hiver (photosynthèse et prédation visuelle)
Saison productive courte
Salinité extrême dans les canaux de saumure
Salinités et températures extrêmes (glace)
Seules les espèces très tolérantes aux grandes variations
ainsi qu’aux extrêmes de température et de salinité peuvent
coloniser la glace
Survivre à l’hiver polaire
Les températures froides sont plus coûteuses pour les organismes
endothermes que pour les ectothermes
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 en hiver
Prévenir le gel
Constitution de réserves énergétiques
Maintenir l’activité métabolique au minimum
Adaptations et stratégies :
Le biome polaire est une réserve unique en terme de biodiversité
Stratégies thermiques : Classification selon la source de
chaleur corporelle
Ectothermes: Animaux produisant peu de chaleur métabolique et possédant une
forte conductance thermique (= « mal isolés »)
la température corporelle est déterminée par la température ambiante
Endothermes: Animaux produisant beaucoup de chaleur métabolique et possédant
une faible conductance thermique (= « bien isolés »)
la température corporelle maintenue dans une fenêtre optimale est déterminée par la
production de chaleur produite par l’organisme lui-même
Ectothermes
I: colonisation des écosystème dont la
température est supportable pour l’organisme
A & I : processus métaboliques fonctionnels
lorsque température le permet
A: faible dépense énergétique car pas de
thermorégulation
I: performances physiques inférieures
(résistance/endurance)
A : résilience face à une faible quantité et
fréquencedenourriture
Endothermes
A: colonisation de tous les mlieux A: processus métaboliques fonctionnels en tout temps (indépendamment du milieu) A: performances physiques supérieures A: Reproduction interne ou chaleur parentale I: forte dépense énergétique en lien avec la thermorégulation I : besoin régulier de nourriture
Point de congélation
Danger potentiels: formation de cristaux de glace, rupture des cellules
mortalité
Il est probable que certaines espèces du sud puissent envahir un Arctique
plus chaud, mais elles devront quand même aussi pouvoir survivre aux hivers
rigoureux
Certains organismes de la banquise ou marins de surface
possèdent des composés antigels (protéines) qui inhibent la
croissance des cristaux de glace
En profondeur la température se trouve
souvent au dessus du point de congélation
organique Plusieurs organismes migrent
dans ces zones profondes durant l’hiver
Reproduction: deux stratégies principales
Reproduction dépendante des réserves de lipides
ex: 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 dépendante de la nourriture
ex: Calanus Glacialis
• Réserve de lipide = survie hivernale seulement
• Reproduction requiert alimentation le plus tôt
possible au printemps (glace)
• Oeufs relâchés en surface en mai & juin
Dynamique des glaciers en milieu côtier
L’eau stockée dans les glaciers est équivalente à 8 m (7 m au Groenland) d’eau répartie dans l’ensemble des océans Un glacier rétrécit si les pertes dues à la fonte et à l’écoulement vers la mer excède les gains par précipitation c’est le cas de la majorité des glaciers de l’Arctique La fonte des glaciers de l’Alaska compte pour la moitié du retrait global des glaciers La dynamique d’écoulement vers la mer est la principale source d’incertitude
Anomalies: Fonte des glaciers
Source majeure d’eau douce pour la surface de l’océan
Glaciers nord-américains: perte d’environ 500 km3
Affecte la stratification verticale (densité) et la circulation thermohaline
Calotte glacière groenlandaise
Source majeure d’eau douce pour la surface de l’océan
Glaciers nord-américains: perte d’environ 500 km3
Affecte la stratification verticale (densité) et la circulation thermohaline
Glacier alpins
Suivi scientifique de 30 glaciers alpins dans 9 régions du monde
-15,5 m
Voir diapo 50
La circulation thermohaline
Circulation océanique résultant du déplacement vertical de l’eau
suite aux différences de densité causées par les variations de
température et de salinité
• Mécanismes de contrôle
1- Échanges de chaleur avec l’atmosphère
2- Formation de la glace de mer
3- Évaporation et dilution des eaux de surface
Le grand tapis roulant océanique
•Au sud-est du Groenland et en mer du Labrador le refroidissement et la
formation de glace augmente fortement la densité des eaux, qui plongent
jusqu’au fond et s’écoulent vers le sud
•Ceci engendre un appel d’eau en surface (comblé par les eaux chaudes
du sud)
•Dans le Pacifique nord et l’océan indien, la circulation induite par le vent
et la bathymétrie fait remonter les eaux profondes vers la surface
Baisse de température et solubilité des gaz
Résultat net
• stockage de CO2 dans l’océan sous forme de bicarbonate
• oxygénation de l’océan (serait anoxique sans ce phénomène)
Entreposage océanique du CO2 anthropique
Environ 48% dans l’océan global
Environ 25% dans l’Atlantique Nord
Hausse de température et solubilité
Résultat net
- Perte de CO2 océanique et accumulation dans l’atmosphère
- Désoxygénation progressive de l’eau
Circulation thermohaline & Réchauffement
Diapo 57
