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A l'occasion du One Ocean Summit, Mer et Marine donne la parole aux chercheurs de l'Institut de l'Océan de l'Alliance Sorbonne Université. Jean-Pierre Gattuso montre ici la vulnérabilité des océans face à une potentielle raréfaction de l'oxygène s'y trouvant.

 

Il n’y a rien de plus fondamental pour l’Homme que la disponibilité de l’oxygène. Nous ne prêtons pas attention à l’oxygène dont nous avons besoin, nous respirons tout simplement. Mais d’où vient cet oxygène ? Des affirmations telles que “une inspiration que nous prenons sur deux provient de locéan” ou “locéan fournit 50 % de loxygène que nous respirons” sont devenues un mantra qui veut souligner la dépendance des humains vis-à-vis de l’océan et le risque que représente une moindre disponibilité en oxygène dans un océan dégradé. Ce mantra a été répété par des politiciens de haut niveau (l’ancien Secrétaire d’État américain Kerry, le Président français Macron, la Première ministre adjointe Lövin, le Secrétaire général des Nations-Unies Guttierez), les Nations-Unies, la Commission européenne, des organisations non gouvernementales, des communicants, des médias, des rapports scientifiques de premier plan (le rapport du Groupe 2 du GIEC en 2014) et de respectables institutions scientifiques. Ces affirmations sont cependant inexactes ; elles ne représentent pas la véritable origine de l’oxygène que nous respirons et, ce faisant, induisent le public en erreur sur les raisons pour lesquelles nous devons prendre très au sérieux notre rôle de gardiens de l’océan.

 

 

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D’après l’Union internationale pour la conservation de la nature (2019)

 

L’atmosphère terrestre n’a pas toujours été aussi riche en oxygène qu’aujourd’hui. Elle contient à présent environ 21 % d’oxygène, mais elle en contenait moins de 0.001 % du niveau actuel dans la première moitié des 4.5 milliards d’années de l’histoire de la planète. C’est l’apparition de plantes microscopiques dans l’océan, le phytoplancton, puis des plantes supérieures sur les continents, qui ont provoqué une spectaculaire augmentation de l’oxygène dans l’atmosphère terrestre. Cet oxygène provient de l’hydrolyse de l’eau par la photosynthèse. L’oxygène que nous respirons a pour origine l’eau et a été produit par la photosynthèse passée. Il a ensuite été relativement stable à un niveau élevé durant les 500 derniers millions d’années.

Aujourd’hui, environ la moitié de la photosynthèse a lieu dans l’océan et l’autre moitié sur les continents ce qui implique que la production d’oxygène dans le système Terre est répartie de manière approximativement égale dans l’océan et les continents. L’océan est donc responsable d’environ 50 % de l’oxygène produit sur la planète.

Cela représente une très grande quantité d’oxygène, mais la plus grande partie est respirée par des microorganismes et des animaux, dans la colonne d’eau ou dans le sédiment. La production nette d’oxygène dans l’océan est donc proche de 0. L’oxygène est donc essentiellement recyclé dans le système et la biologie n’en produit qu’une infime quantité. L’oxygène que nous respirons actuellement ne provient donc pas de la photosynthèse d’aujourd’hui.

Il y a une petite fuite dans ce recyclage car une infime fraction, environ 0.1 %, de la production primaire de l’océan échappe à la dégradation et est stockée dans les sédiments marins. Ce mécanisme, que l’on dénomme la pompe biologique du carbone, peut éventuellement donner lieu à des combustibles fossiles (charbon, gaz et pétrole). Cette fuite explique la formidable augmentation de l’oxygène dans l’atmosphère au cours de l’histoire géologique de la planète. Notons que sur les continents également une infime partie de la production primaire est stockée dans les sols. L’oxygène que nous respirons trouve donc son origine dans sa très lente accumulation dans l’atmosphère grâce à l’enfouissement de la matière organique sur de longues échelles de temps (plus de 100 millions d’années), et non par la production actuelle d’oxygène que ce soit dans l’océan ou sur les continents.

Aujourd’hui, le contenu en oxygène de l’air diminue très faiblement, mais de façon significative. Cette diminution est provoquée par la combustion des combustibles fossiles et non par les impacts de l’homme sur la biosphère terrestre et marine. Par ailleurs, l’océan perd de l’oxygène au profit de l’atmosphère, en raison de son réchauffement qui diminue la solubilité de l’oxygène dans l’eau de mer et modifie la circulation océanique, ce qui contrebalance en partie la diminution liée à l’utilisation des combustibles fossiles.

Qu’en est-il de l’évolution future de l’oxygène dans l’air ? Le célèbre géochimiste américain, Wally S. Broecker a conclu dans les années 1970 que si nous brûlions toutes les réserves de combustibles fossiles connues, nous utiliserions moins de 3 % de notre stock d’oxygène. Il concluait “ les affirmations selon lesquelles cette ressource importante est en sérieux danger de diminution ne sont absolument pas valides”. Si nous devions couper ou brûler l’ensemble des forêts et oxyder tout le carbone de la végétation des sols dans le monde, cela ne conduirait qu’à une faible diminution de l’oxygène de l’air. Et si la photosynthèse océanique (et continentale) devait s’interrompre, nous pourrions continuer à respirer pendant des millénaires.

La diminution de l’oxygène atmosphérique, même dans le pire scénario impliquant une utilisation massive de combustibles fossiles et une déforestation intense n’aurait qu’un faible impact sur l’énorme réservoir atmosphérique d’oxygène. Des modèles montrent que le contenu en oxygène de l’air (20.9 % aujourd’hui) diminuerait de manière infime durant les prochains 100 000 ans. Il n’y a donc pas lieu d’être inquiet concernant la disponibilité en oxygène pour les animaux (y compris l’Homme) qui respirent de l’air.

S’il n’y a aucun problème de disponibilité en oxygène dans l’air, il existe un véritable problème dans l’océan (voir la figure). L’océan est vulnérable car il contient moins de 1 % de l’oxygène présent dans l’atmosphère. Certaines zones, que l’on qualifie de minimums d’oxygène, ont peu ou pas d’oxygène. On s’attend à une extension future de ces zones, qui deviendraient inhospitalières pour les poissons et de nombreuses autres espèces. Les 1000 premiers mètres de l’océan hauturier a perdu 0,5 à 3,3 % de son stock d’oxygène sur la période 1970-2010 et le volume des zones à faible quantité d’oxygène a augmenté de 3 à 8 %. Cette perte d’oxygène est en partie due à une augmentation de la stratification de la colonne d’eau qui ralentit le mélange des eaux de surface avec les eaux profondes. La pollution des zones côtières et le réchauffement de l’eau participent également à l’accroissement des zones pauvres en oxygène.

Une récente étude a montré que les zones pauvres en oxygène de l’océan hauturier ont augmenté de plusieurs millions de kilomètres carrés et que des centaines de sites côtiers ont à présent une disponibilité en oxygène suffisamment faible pour limiter la distribution et l’abondance de nombreux animaux et modifier les cycles biogéochimiques. La désoxygénation altère donc la biodiversité et le réseau trophique, avec un impact négatif sur la sécurité alimentaire et la subsistance de l’Homme.

En conclusion, il est inexact de dire que l’océan fournit 50 % de l’oxygène que nous respirons. Il est exact de dire que, sur de longues périodes géologiques, l’océan a fourni une grande partie de l’oxygène que nous respirons aujourd’hui. Il est parfaitement correct de dire que l’océan est responsable de 50 % de la production primaire de la planète, ce qui sert de base au réseau trophique. Si nous n’avons aucune inquiétude à avoir quant à la disponibilité d’oxygène pour notre respiration, nous devons en avoir pour les poissons qui vont fuir les zones pauvres en oxygène qui sont en expansion.

 

 

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L’auteur : Jean-Pierre Gattuso, directeur de recherche CNRS au Laboratoire d'Océanographie de Villefranche, Sorbonne Université et Institut du développement durable et des relations internationales.

Ce texte est adapté d’un article paru en anglais dans The Conversation avec comme coauteurs Laurent Bopp (CNRS et École normale supérieure), Fortunat Joos (université de Berne), Carlos M. Duarte (King Abdullah University of Science and Technology). Merci à M. Khamla qui a réalisé la figure.

Alliance Sorbonne Université : l'Institut de l'Océan

Mille cinq cents enseignants, chercheurs, ingénieurs, techniciens mènent des travaux sur les océans au sein de l’Alliance Sorbonne Université dans près de trente laboratoires. C’est la plus grande université de recherche marine d’Europe.

Les travaux et les enseignements qui y sont réalisés relèvent de disciplines très variées, notamment la physique, la climatologie, la chimie, la géologie, la biologie, l’écologie, la géographie, l’histoire, l’archéologie, la paléontologie, la sociologie, la géopolitique…

Créé il y a un an, l’Institut de l'Océan a pour objectif de rapprocher ces équipes sur des projets océaniques interdisciplinaires, dégager une vision transverse et globale sur des problématiques maritimes, transmettre ces connaissances et faire valoir l’excellence et l’expertise maritime de l’Alliance Sorbonne Université.  

L’institut de l'Océan est donc interdisciplinaire. Il s’applique à créer des synergies entre les équipes de recherche, à enrichir l’offre d'enseignement universitaire mais aussi de formation tout au long de la vie, à développer l’expertise mais aussi la science participative, et à consolider l’exploitation des grands outils scientifiques. Il a enfin pour mission de développer des liens de recherche et d’innovation entre Sorbonne Université et le monde maritime, ses acteurs institutionnels et économiques.

Les composantes de l’Alliance les plus impliquées dans la création de l’Institut de l'Océan sont Sorbonne Université et le Muséum National d’Histoire Naturelle. Elles disposent de cinq stations maritimes à Dinard, Roscoff et Concarneau en Bretagne, Banyuls et Villefranche-sur-Mer sur les côtes méditerranéennes. L’École Navale et la Marine nationale ont été associées à la création de l’Institut.

- Plus d’informations sur le site de l’Institut de l’Océan

 

 

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