5,1,2/ Outils de mesure
c’est l’accumulation d’indices convergents
qui permet à la communauté scientifique de reconstituer un modèle
des climats passés. Ci-dessous la boitàOut' du paléoclimatologue.
1/
Températures
On constate que, depuis les années 1960, les
anomalies de température par rapport à la température référence
de l’année 1960 ont tendance à être de plus en plus positives.
Autrement dit, la température semble globalement augmenter depuis
1960. Cette augmentation se limite à quelques dixièmes de degré,
ce qui peut sembler anecdotique, mais qui cependant engendre des
modifications environnementales de tout type.
2/
Peintures
Le peintre flamand Pieter Breughel nous montre
dans son tableau des chasseurs dans la neige (1565), où l’on voit
en arrière-plan des patinoires en plein air.
(Pieter Breughel. Winter Landscape with Skaters
and Bird Trap. 1565. huile / toile 37 x 55,5 cm Brussels)
Le nom Groenland, signifie littéralement « Terre
verte » était un pays où pouvaient paître les troupeaux des
colonisateurs vikings. Les Vikings se sont installés au Groenland
durant une phase de (relatif) réchauffement, nommé “l’optimum
médiéval” aux alentours de l’an mil, où l’hémisphère Nord
connut une longue série d’étés secs et chauds, particulièrement
favorables aux récoltes, ainsi qu’un net recul des glaces à
l’extrême nord de l’océan Atlantique.
Peintures rupestres Chauvet, Lascaux, Cosquer,
Niau
site
|
i
|
date
|
époque
|
Le Portel
|
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11.600 ± 150 BP
|
Magdalenian
|
Trois-Freres
|
|
13.000 ± BP
|
Rouffignac
|
|
13.000 ± BP
|
Niaux
|
|
14.000 ± 11.500 BP
|
Le Cap Blanc
|
|
15.000 ± 14.000 BP
|
Altamira
|
|
17.000 ± 13.000 BP
|
Cosquer (Phase 2)
|
|
19.000 ± BP
|
Solutrean
|
Lascaux
|
|
20.000 ± BP
|
Le Placard
|
|
21.000 ± 20.000 BP
|
Cougnac
|
|
25.000 ± 14.000 BP
|
Gravettian
|
Pech-Merle
|
|
25.000 ± 16.000 BP
|
Gargas
|
|
27.000 ± BP
|
Cosquer
|
|
27.000 ± BP
|
Chauvet
|
|
32.000 ± 30.000 BP
|
Aurignacian
|
La grotte Chauvet (36 000 ans) est une grotte
ornée paléolithique située sur le territoire de la commune de
Vallon-Pont-d'Arc (sud de l'Ardèche, France). Découverte en 1994,
elle a d'abord été nommée grotte ornée de la Combe d'Arc (du nom
du lieu-dit où elle se trouve) mais porte aujourd'hui le nom de son
inventeur Jean-Marie Chauvet.
https://www.bradshawfoundation.com/clottes/index.php
3/
Vivant
l’aire de répartition d’un papillon dont le
développement nécessite une température minimale. On constate que,
depuis le début du XXe siècle, cette température a été atteinte
dans des pays qui ne la présentaient pas habituellement. L’élévation
de température permet donc la colonisation du Royaume-Uni par le
Tircis qui va concurrencer les espèces endémiques et peut-être
même les remplacer.
► Les vendanges correspondent à la période
où les grains de raisin, arrivés à maturité, sont récoltés
pour les transformer en vin. Cette maturité dépend notamment de
l’ensoleillement reçu et de la température pendant l’été,
saison de croissance du fruit.
4/
Eaux
Le glacier progressant vers la vallée dans les
périodes froides : plus il fait froid, plus le front du glacier sera
à faible altitude ; et, inversement, il remonte vers les sommets
dans les périodes chaudes.
Le permafrost est une couche de sol qui reste
gelée toute l’année pendant au moins deux années
consécutives. Ces sols représentent presque 25 % des sols de
l’hémisphère nord
La variation du niveau marin reflète le volume
des océans et est déterminée par des marégraphes, puis
complétée par de l’altimétrie satellitaire depuis 1993.
5/
Pollens
Le terme de « palynologie » (du grec :
παλ́υνειν, répandre, saupoudrer, lui-même tiré de :
π́αλη, farine, poussière pollinique), créé en 1944
Manuel p.297
TP observation de pollens au microscope :
https://forum.mikroscopia.com/topic/242-la-jacinthe-pollen/
; doc
en pdf
Les grains de pollen et les spores des végétaux
terrestres sont disséminés en grande quantité chaque année et ont
une enveloppe résistant à la décomposition : ils s’accumulent
donc dans les sédiments continentaux.
Certaines espèces végétales ne se
développent que dans des climats particuliers. Les pollens produits
lors de leur reproduction possèdent une paroi très résistante,
ce qui favorise leur conservation. Certaines zones comme les
tourbières conservent ainsi les pollens produits dans les environs
au cours du temps. L’analyse des pollens en fonction de la
profondeur, donc du temps, permet alors de reconstituer les climats
du passé.
Diagramme pollinique simplifié de la tourbière
de la Pile, proche de Lyon
On peut repérer deux périodes plus chaudes qui
sont datées de –20 000 ans à l’actuel et de –105 000 ans à
–65 000 ans. Avec le même raisonnement, on peut délimiter une
seule période froide allant de –65 000 ans à –20 000 ans.
L’époque la plus froide observable sur ce diagramme est située
entre –25 000 ans et –20 000 ans où les herbacées sont les plus
développées au détriment des arbres qui ne supportent pas les
températures trop basses et négatives sur de longues périodes.
6/
Fossiles
paleo-, de παλαιός /
palaiós,
« ancien » ;
-ontos, de ὄντος /
óntos, participe présent au génitif
du verbe εἰμί / eimí,
« être » : « étant » ;
-logie, de λόγος /
lógos, « l'étude, le discours ».
La paléontologie
peut être définie comme la science des fossiles
sciences participatives :
https://phosphatieres.com/
https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/Img689-2020-10-12.xml
https://www.agso.net/Les-phosphatieres-du-Quercy.html
https://geoltheque.obs-mip.fr/fichesortie/a-la-recherche-des-paysages-du-passe-dans-le-sud-quercy/
Un cénogramme est un graphique permettant de
caractériser un biotope à partir de la masse des mammifères
adultes qui l'habitent.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cénogramme
Graphique obtenu en disposant par ordre croissant
de taille les espèces d'une communauté classées par groupe
trophique.
https://vitrinelinguistique.oqlf.gouv.qc.ca/fiche-gdt/fiche/8463520/cenogramme
Il s'agit de représenter, en deux dimensions, les
masses moyennes des adultes des espèces de mammifères répertoriées
dans un milieu donné (les carnivores et chiroptères étant exclus).
Les espèces sont classées par ordre décroissant de cette masse
moyenne. On reporte chaque espèce dans un repère cartésien,
l'abscisse correspondant au rang de l'espèce dans le classement,
l'ordonnée au logarithme de la masse moyenne de l'espèce.
https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/paleontologie-nous-mammiferes-1720/page/8/
L’Holocène est le nom donné à la période
interglaciaire qui a succédé au dernier cycle glaciaire. Cette
période tout de suite chaude par rapport à ce qui précède, a
débuté il y a environ 12 000 ans et elle est encore en cours de nos
jours. D’un point de vue archéologique, l’Holocène regroupe
toute l’histoire postérieure au Paléolithique et commence avec
celle du Mésolithique. L’environnement est tout d’abord
transformé par le réchauffement climatique naturel et la reconquête
végétale qui l’accompagne. Depuis le Néolithique et l’invention
de l’agriculture, l’impact de l’homme sur l’environnement
s’amplifie en lien avec l’augmentation de la population. Sur le
site d’Étiolles, cette période néolithique est marquée par des
couches de colluvions, c’est-à-dire des sédiments déposés en
bas de pente suite à l’érosion, ici principalement agricole.
Paléolithique : Période de la Préhistoire.
On distingue : le Paléolithique inférieur (780 000 ans à 250 000
ans en Europe), le Paléolithique moyen (250 000 à 35 000), le
Paléolithique supérieur (35 000 à 9500 ans).
https://archeologie.culture.gouv.fr/etiolles/fr/node/6565#holoc_ne_4642
L’anthropocène est un ensemble de
transformations environnementales dues aux activités humaines ayant
des conséquences sur l’habitabilité de la planète, pour les
humains et le reste de la biodiversité.
principe
d’actualisme
"Théorie postulant que les lois régissant
les phénomènes géologiques actuels étaient également valables
dans le passé" Foucault
&
Raoult Dictionnaire de Géologie, Masson.
La paléoécologie (paléo = ancien) se base
fréquemment sur l'écologie des espèces actuelles pour reconstituer
un paléoenvironnement. Par exemple, la découverte de Foraminifères
planctoniques ou de Radiolaires dans une strate conduira à
émettre l'hypothèse que les sédiments qui les contiennent se sont
déposés en milieu marin. En effet, les espèces actuelles
correspondantes sont sténohalines (= vivant dans une eau à salinité
bien définie) et ne se rencontrent pas dans des eaux peu ou pas
salées.
Un tel raisonnement implique d'admettre que les
espèces considérées vivent actuellement dans le même milieu que
par le passé. L'hypothèse formulée doit être testée par
confrontation avec les autres indices dont on dispose
(minéralogiques, lithologiques...)
Certaines espèces peuvent alors être considérées
comme des témoins de milieux de sédimentation : on parle alors de
fossiles
de faciès.
Exemples d'application du principe d'actualisme :
https://svt.ac-versailles.fr/IMG/archives/docpeda/banques/Limay/docs/actualis.htm
Exploiter des bases de données pour reconstituer
les paléoceintures climatiques.
https://cache.media.eduscol.education.fr/file/SVT/16/2/RA20_Lycee_G_T_SVT_Theme2_BaseDonneesPaleontologique_1313162.pdf
Paleobiology Database (PBDB) est un site internet
public, développé depuis 2000 et soutenu par la NSF1, permettant
l’exploitation d’une base de données très riche de
paléontologie.
Cette base de données paléontologique est le
fruit du travail collaboratif et pluridisciplinaire de chercheurs du
monde entier.
Accès à Paleobiology database (pbdb)
Le lien : https://paleobiodb.org/
7/
Sédiments
Manuel p.299
TP observation de microfossiles au microscope
Le carottage consiste à récupérer un volume
(souvent un cylindre) de sédiment en place, c'est-à-dire
enconservant l’intégrité et la position des différentes couches
qui le composent. Le principe est simple : on fait entrer un tube
creux dans le sédiment puis on le remonte. Les carottes sont coupées
en deux dans la longueur : une moitié est utilisée pour analyse,
l’autre est conservée pour archive.
Il existe ainsi plusieurs carothèques dans le
monde, dont une au CNRS à Gif sur Yvette.
Les carottes sont étiquetées, emballées dans un
film plastique et protégées dans un tube en plastique.
Les carottes sont coupées en deux dans la
longueur : une moitié est utilisée pour analyse, l’autre est
conservée pour archive.
Il existe ainsi plusieurs carothèques dans le
monde, dont une au CNRS à Gif sur Yvette.
Les carottes sont étiquetées, emballées dans un
film plastique et protégées dans un tube en plastique.
Sur le navire sont réalisées différentes
observations et mesures :
Description de la carotte
Analyse spectrale
Photographie
Analyse des propriétés physiques
Echantillonnage
Observation de la fraction supérieure à
150µm, après lavage et tamisage (observation des microfossiles)
Plus tard à terre, d’autres études pourront
être réalisées à partir des carothèques.
Différentes équipes vont sur le même
échantillon obtenir des données diverses et complémentaires qui
vont permettre de reconstituer les conditions du dépôt : les
assemblages de fossiles, les concentrations en diverses isotopes, la
nature des sédiments…
On pourra retrouver la température de l’eau, le
sens du courant…
Les boues sont des sédiments fins (grain ≤
64µm).
En domaine océanique, on distingue :
— les boues calcaires, à Globigérine,
— les boues siliceuses, à Radiolaires, à
Diatomées
— les boues rouges des grands fonds,
essentiellement formées d’argiles.
Les sédiments océaniques profonds sont un
mélange d’apports éoliens (poussières continentales, notamment
désertiques, transportées par le vent qui se déposent dans
l’océan), de particules transportées par les courants
(sédimentation hémipélagique) et de particules d’origine
biologique produites près de la surface et qui sédimentent à la
mort des êtres vivants (sédimentation pélagique).
La sédimentation peut être carbonatée :
Ptéropodes
Coccolithophoridés
Foraminifères
La sédimentation peut aussi être siliceuse :
La sédimentation pélagique a pour origine la
zone photique de l’océan, c’est-à-dire la zone sous la surface
dans laquelle la lumière est présente. Elle est estimée à quelque
chose de l’ordre de 100 à 200 tests/ m2/jour.
La craie est formée de Coccolithophoridés à 90
% , végétaux unicellulaires très petits (2 à 10 µm) aux
squelettes calcaires.
Les coccolithophoridés, présents sur Terre
depuis plus de 200 Millions d’années, sont des algues
unicellulaires exclusivement marines. Ces microalgues font partie du
nanoplancton, c'est-à-dire que leur taille est comprise entre 5 et
50 microns. Elles se caractérisent par leur squelette externe en
carbonate de calcium. Cette sorte de « coquille » appelée la
coccosphère est composée de plus petits éléments sphériques :
coccolithes.
Coccolithophoridés, algues unicellulaires de
petite taille (0,01mm) entourés d’une enveloppe sphérique
(Coccosphère) formée d’un assemblage de plaques calcaires
généralement en forme de disques (Coccolithes).
On distingue selon le nombre de loges
— Les Foraminifères uniloculaires,
— Les Foraminifères biloculaires,
— Les Foraminifères pluriloculaires (parmi
lesquels les Fusulinidés, les Miliolidés et les Nummulitidés). Les
Globigérinidés sont un groupe de Foraminifères dont la taille est
de l’ordre de 0,5 à 1mm. Ils sont particulièrement abondants au
voisinage de l’Equateur.
Le test est facilement conservé dans les
sédiments et leur abondance ainsi que leur sensibilité aux
conditions environnementales en font d’excellents marqueurs
stratigraphiques et climatiques.
Le terme de microfossile s’applique à des
fossiles ne pouvant s’étudier qu’à la loupe ou au microscope.
Les foraminifères sont présents dans les océans
depuis au moins 550 millions d’années, et nombreux à l’état de
fossile dans les sédiments marins. L’analyse de leurs coquilles et
des matières qui les entourent permet d’en apprendre beaucoup sur
les conditions du milieu.
Reconstituer un climat avec les Foraminifères
— Abondance dans le sédiment et diversité : le
contenu des sédiments dépend de leur latitude d’origine :
Aux latitudes tropicales, le sédiment est
très riche en micro fossiles, et la fraction détritique est
négligeable ou absente. On observe de nombreux Globigérinidés, de
tailles et de formes diverses. La biodiversité est importante.
Aux latitudes polaires, le sédiment présente
une fraction détritique supérieure ou égale à 50%. Les fossiles
sont rares et de taille réduite. La biodiversité est limitée.
On pourra donc en première approximation utiliser
comme règle pour reconstituer le climat que plus les eaux sont
chaudes, plus les microfossiles sont abondants, grands et divers et
la fraction détritique réduite.
La réduction de la part du détritique par
rapport au biogénique s’explique par deux phénomènes :
- d’une part les êtres vivants sont de plus en
plus abondants lorsqu’on va vers les zones chaudes. Il y a donc une
sorte de dilution du détritique par le biogénique. C’est une
diminution relative.
- la fraction détritique correspond à ce qui est
abandonné par les glaces, donc plus on s’éloigne des zones
polaires, moins il y en a de façon absolue.
On peut dans certains cas distinguer au niveau
macroscopique dans une carotte les périodes chaudes et les périodes
froides : plus il y a de biogénique, donc de carbonate, plus le
sédiment est clair, et plus il y a de détritique, plus il est
foncé.
— Le sens d’enroulement des coquilles des
Foraminifères s’observe sur la face ventrale, c’est-à-dire du
côté où se trouve l’ouverture et se lit du proloculum (la
première loge) vers l’ouverture.
Par exemple : enroulement dextre (sens inverse des
aiguilles d’une montre).
Le sens d’enroulement peut être différent en
fonction de facteurs environnementaux tels que la température. Ainsi
Neogloboquadrina pachyderma est un foraminifère dont l’enroulement
du test (coquille) est :
à enroulement dextre (vers la droite) lorsque
l’eau de surface est chaude.
à enroulement senestre (vers la gauche) lorsque
l’eau de surface est froide.
La détermination du sens d’enroulement permet
donc dans une certaine mesure de reconstituer des variations
climatiques.
— Les préférences écologiques des différentes
espèces de Foraminifères
La répartition des Foraminifères est liée à la
température de l’eau, et constitue donc un indicateur de la
température :
Par exemple : les globigérines se répartissent
dans les eaux chaudes. Les radiolaires par contre se répartissent
dans les eaux froides, donc aux latitudes plus élevées.
De manière plus fine dans l’Atlantique nord
actuellement, on peut répartir les Foraminifères en cinq grandes
provinces et associer à chaque province une ou plusieurs espèces de
Foraminifère :
Groupe Espèces
Arctique Neogloboquadrina pachyderma (senestre)
Subarctique N. pachyderma (dextre), Globigerina
bulloides, G quinqueloba
Subtropical Globigerinoides ruber
La température de surface variant avec la saison,
la répartition en latitude des Foraminifère va aussi varier
saisonnièrement. Il ne faudra donc pas s’étonner de voir dans un
même sédiment des espèces de climat différent, l’une ayant pu
se déposer l’été, l’autre l’hiver.
