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Soutenance

Vanni ALOISI (LOCEAN)

Titre : Les processus de bio-calcification dans le contexte du cycle géologique du carbone

Date et heure : Le 02-12-2011 à 14h30

Type : HDR

Université qui délivre le diplôme : Université Pierre et Marie Curie

Lieu : UPMC, 4 place Jussieu, Paris - Amphi 45A - RdC Tour 45
Membres du jury :

Damien Cardinal

Christian France-Lanord

Emmanuelle Vennin

François Baudin

Jérôme Gaillardet

Daniel Ariztegui

Résumé :


L’intervention des organismes dans la formation de minéraux carbonatés est un aspect fondamental du cycle géologique du carbone. Depuis plus de 2500 millions d’années, l’enfouissement sédimentaire des carbonates d’origine biologique a influencé la chimie de l’océan et la teneur en CO2 de l’atmosphère. Dans les prochains siècles, les émissions anthropiques de CO2 vont rendre l’océan plus acide, entrainant une baisse de la bio-calcification, avec des conséquences négatives pour certains écosystèmes marins.


Ce mémoire présente les travaux que j’ai entrepris depuis la thèse de doctorat ; ils portent à la fois sur des processus de bio-calficication dans le sens large du terme (carbonates diagénetiques microbiens, stromatolites, algues calcifiantes) et sur le lien possible entre bio-calcification et taux de saturation en CaCO3 de l’océan de surface.


Une partie importante de ces recherches a été menée dans le cadre du projet ANR « MICROCARB - Genèse des sédiments carbonatés microbiens » (2006 – 2008, UMR 5125 PEPS, Lyon) en développant une approche pluridisciplinaire qui unit la description géochimique de carbonates biogéniques, des expériences de bio-calcification et la modélisation biogéochimique. Les principaux résultats publiés ou en cours de publication sont les suivants : (1) Les carbonates sédimentaires formés par diagénèse microbienne des silicates détritiques et par oxydation microbienne du méthane constituent un puits de carbone considérable qui n’était pas comptabilisé auparavant dans les modèles du cycle géologique du carbone. (2) La photosynthèse cyanobactérienne augmente considérablement le taux de saturation en CaCO3 dans des stromatolites actuels, induisant la précipitation d’aragonite. Ce processus est très probablement responsable de la formation des stromatolites dits « microsparitiques » particulièrement abondantes dans le Protérozoïque (2500 - 545 millions d’années). (3) La nucléation de CaCO3 en présence de bactéries a été reproduite en laboratoire montrant que ce processus est catalysé par la formation de globules organiques nanométriques d’origine bactérienne. (4) Peu avant la transition Précambrien – Cambrien (545 millions d’années), lorsqu’apparaissent les premiers squelettes carbonatés, l’océan de surface était vraisemblablement très sursaturé en CaCO3, rendant la bio-calcification un processus thermodynamiquement favorable.


Dans le cadre de mon détachement à l’Ifm-Geomar de Kiel (Allemagne) (2008 - 2010), j’ai étudié deux aspects du cycle du carbone dans l’océan du futur : (1) la réponse de l’algue calcifiante Emiliania huxleyi a l’acidification de l’océan provoquée par la hausse du CO2 atmosphérique et (2) le devenir du CO2 injecté dans les sédiments marins dans le cadre du stockage du CO2 anthropique dans le sous-sol. Un résultat marquant est que l’acidification de l’océan favorisera la photosynthèse et diminuera la calcification dans Emiliania huxleyi qui est le principal producteur de CaCO3 dans l’océan moderne. Un contrôle fondamental sur cette évolution sera exercé par le changement de la géométrie des cellules d’Emiliania huxleyi. A moyen terme (quatre ans), je souhaite développer davantage l’étude de l’évolution conjointe de la vie et de la Terre.

Contact :
galod@locean-ipsl.upmc.fr
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