Sciences de la mer et ressources marines

Questions de recherche

Mieux connaître le milieu martin et élaborer une planification stratégique des espaces maritimes, basée sur les principes de la gestion intégrée de la mer et des littoraux.

La dynamique interne de la Terre

La dynamique interne de la Terre s’exprime dans les structures qui caractérisent le plancher océanique telles que les dorsales, les zones de subduction, les volcans et plateaux sous-marins, les zones de fracture, les zones d’accumulation sédimentaire ou d’érosion sous-marine. Étudier la partie solide la plus externe du globe terrestre, y compris sous les mers, répond à la fois au besoin de connaître le fonctionnement fondamental du système terre et à deux enjeux sociétaux majeurs :

- la prévention des risques naturels, en particulier pour les populations des îles et celles vivant sur le littoral ;
- les ressources minérales et énergétiques. La France qui possède la deuxième zone économique exclusive (ZEE) du monde ne peut négliger une telle question.

L'océan, régulateur du climat

La compréhension des fluctuations du climat et de la dynamique océanique à différentes échelles spatio-temporelles est devenue absolument nécessaire, non seulement en termes d’accroissement de connaissances, mais pour répondre aux besoins économiques et sociaux d’anticipation des risques. Les changements globaux actuels ne peuvent être compris, et a fortiori modélisés, qu’en connaissant la réactivité et la capacité de régulation du système climatique global (dont l’océan fait partie), et en connaissant bien la « matrice » d’évolution naturelle sur laquelle s’exercent les changements d’origine anthropique. L‘amélioration des modèles de climat nécessite de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents, les rétroactions et effets de seuil et les forçages qui les induisent. Il s'agit de mieux comprendre et de mieux simuler, par des modèles globaux et régionaux, les fluctuations du climat, comme celles des circulations océaniques, pour une gamme d'échelles spatiales et temporelles de plus en plus étendues.

Diversité et dynamique des environnements marins

La compréhension du fonctionnement dans le temps et dans l’espace des écosystèmes marins, y compris microbiens, en lien avec les flux biogéochimiques, les chaînes trophiques et le changement global (température, acidification, contamination, destruction d’habitats…) est un défi pluridisciplinaire. Les enjeux sont à la fois de comprendre la productivité marine, sa variabilité dans l’espace et dans le temps et sa prévisibilité (et à terme celle des ressources biologiques), et ceux du rôle de la vie marine et de sa complexité dans les interactions avec le CO2 atmosphérique (pompe biologique à carbone). Cette compréhension s'avère tout spécialement nécessaire pour les systèmes incluant de grands réseaux trophiques souvent soumis à des pressions anthropiques variées, comme ceux qui, du fait des productivités qui leur sont associées, jouent un rôle important dans le bilan global du cycle du carbone.

La diversité marine des gènes aux espèces

La vie marine est extraordinairement variée. Pour autant, elle est assez mal connue et ses futurs possibles le sont encore moins, y compris pour les services écosystémiques qui lui sont associés, alors qu’ils prendront une place de plus en plus importante dans les années qui viennent. On estime à 75 % les espèces marines qui restent à découvrir. Plusieurs « boîtes noires » sont d’immenses réservoirs de biodiversité (nématodes, bactéries, virus...) qu'il faut explorer. Par ailleurs on ignore encore presque tout des services écosystémiques associés à cette biodiversité. La compréhension des fonctions associées est un enjeu majeur, non seulement pour notre connaissance du changement global, mais aussi pour une exploitation durable des ressources océaniques. Comprendre comment les organismes réagissent face aux changements globaux suppose de traiter d’adaptation, d’acclimatation, de plasticité, tout comme d'aborder la question de la structuration spatiale de la biodiversité marine. Ceci passe par le déploiement d’approches expérimentales et par le développement de modèles prédictifs et de scénarios.

Les organismes marins contribuent à renseigner de grandes questions de biologie fondamentale telles que la régulation de la division cellulaire, l’évolution des patrons de développement, les bases moléculaires de l’immunité… L'émergence de nouveaux modèles biologiques permettant d’explorer des voies métaboliques originales, ou les mécanismes conduisant à la multicellularité, doit se poursuivre.

Les interfaces et milieux remarquables

Le système « Mer » est intégré au système « Terre » avec lequel il échange par plusieurs interfaces : par la surface (atmosphère, glace), par la côte et les milieux qui lui sont associés (estuaires, lagunes, lagons, etc.) et par le plancher sous-marin qui possède lui aussi sa diversité (petits fonds, plateaux, pentes, dorsales, abysses, etc.). Ces milieux sont des lieux de transfert d’énergie, de matière, de biomasse. Leur spécificité se traduit à la fois dans les processus qui peuvent s’y produire, et dans les écosystèmes qu’ils abritent, ce qui leur confère une vulnérabilité accrue. Le domaine côtier, où la pression anthropique est actuellement la plus forte, en est un cas singulier important.

Trois milieux méritent une attention particulière, car les connaissances fondamentales y sont encore lacunaires du fait de leur accès difficile ou de leur complexité.

En domaine profond, les pressions anthropiques s’exercent de manière de plus en plus prégnante (pêcheries, exploitations pétrolières et minières, stockage de déchets…) sur des écosystèmes plus divers et complexes qu’on ne le pensait (marges, canyons, plaines, dorsales…) et dont le fonctionnement ne répond pas aux pas de temps observés dans d’autres secteurs de l’océan.

En domaine polaire, le changement climatique se manifeste de façon particulièrement rapide. Des perturbations importantes affectent l’ensemble des « équilibres », avec des rétroactions sur le climat global via la circulation océanique et atmosphérique et le niveau moyen des mers. Les environnements marins polaires abritent une biodiversité originale (traits d'histoire de vie) caractérisée par un endémisme élevé. Comment ferait-elle face à un réchauffement ? Les recherches sur les adaptations physiologiques aux conditions des régions polaires ou des zones profondes sont d’un intérêt exceptionnel pour la biologie. Par quel cheminement évolutif la vie s’est-elle adaptée à des eaux très froides ou à des environnements hydrothermaux atypiques ? Ces adaptations reposent sur des systèmes de régulations géniques et métaboliques, voire sur des molécules originales (protéines antigel, enzymes thermostables…) qui doivent être étudiées et qui pourraient être exploitées.

L’importance des domaines littoraux et côtiers tient d’une part à leur complexité (variabilité physique, sédimentaire, chimique et biologique) et aux services écosystémiques que l’homme en tire et en espère (ressources alimentaires et énergétiques, habitats, loisirs…). Suite au Grenelle de la Mer, le 8 décembre 2009, le comité interministériel de la mer a adopté le Livre Bleu de la stratégie nationale pour la mer et les océans. Il confirme que la zone côtière est un espace continu entre la terre et la mer pour la conduite des politiques publiques et réaffirme la cohérence nécessaire des actions menées sur terre et en mer. L’enjeu associé est d’arriver à une planification stratégique des espaces maritimes, basée sur les principes de la gestion intégrée de la mer et des littoraux, prenant en compte les différents usages (exploitation des ressources vivantes, minérales et énergétiques, tourisme).

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