Océanographie physique et biogéochimique

Cette unité aborde l’étude des facteurs chimiques contrôlant la variabilité spatio-temporelle de la structure et du fonctionnement des producteurs primaires marins. Il s’agit d’appréhender les relations liant la croissance des producteurs primaires (bactéries, phytoplancton, macrophytes benthiques) à la disponibilité en nutriments inorganiques (modèle de Monod, modèle à quota de Droop). Le cours développe les caractéristiques du domaine marin vis–à–vis de la nutrition minérale des macronutriments (C, N, P et Si) et des métaux-traces (principalement Fe) pour illustrer les concepts de facteur limitant (loi de von Liebig) et de co-limitation nutritionnelle. L’objectif est aussi de permettre la formulation des lois mathématiques à partir des différents modèles conceptuels en vue de leur application dans le traitement des données océanographiques et/ou en modélisation numérique,

1. Introduction (nutrition minérale et biodiversité – le paradoxe du plancton, caractéristiques d’une culture en milieu fermé, principe de la culture continue, modèles à un compartiment, à deux compartiments, à plus de deux compartiments),

2. Utilisation du carbone minéral dissous (rappel des processus de la photosynthèse oxygénique, nécessité et mécanismes de la concentration du CO2 à l'échelle cellulaire, limitation par équilibre diffusion/absorption, morphogenèse de la calcification),

3. Utilisation des macronutriments par les producteurs primaires planctoniques (absorption et assimilation de l’azote, sources azotées préférentielles, diazotrophie des cyanobactéries, absorption et assimilation du phosphore, mobilité des organismes et compétitivité vis-à-vis du phosphore, métabolisme du silicium et morphogenèse du frustule des diatomées), compétition entre espèces (rapport nutritif optimal, coexistence et dominance, compétition dans un milieu variable, co–limitations nutritionnelles),

4. Utilisation des métaux-traces (fonctions physiologiques des métaux, biodisponibilité des métaux, mécanismes d’absorption des métaux, relation avec la spéciation, compétition interspécifique et rôle des ligands, mécanismes de régulation de la concentration intracellulaire, compétition entre métaux et toxicité),

5. L'herbier de Posidonia oceanica : Le cycle de l'azote et du phosphore chez Posidonia oceanica, un écosystème exportateur de C.

Cette unité apporte les fondamentaux indispensables à la compréhension des processus physiques et biogéochimiques contrôlant les cycles des éléments biogènes (N, P, Si, S), leur quantification et l’établissement des bilans élémentaires de l’échelle régionale à l’échelle globale. Les cycles des éléments majeurs sont présentés ainsi que les couplages entre les éléments et entre les grands domaines (atmosphère, continent, océan) dans une approche comparative entre les évolutions passées (dernières transitions glaciaire/interglaciaire) et le changement climatique en cours.