Le déclin de la faune du Nil raconté par les

peintures égyptiennes

Sur cette fresque murale dans une tombe égyptienne du XIV^e siècle avant J.-C., on remarque la présence d'une girafe. On pouvait encore en trouver dans la vallée du Nil à cette époque. Bien qu'il faille interpréter avec précaution les images d'animaux dans l'ancienne Égypte, par exemple en les recoupant avec des données paléontologiques, elles constituent une riche source d'informations sur l'écosystème de la vallée du Nil au cours des millénaires. © Wikipédia, DP

La théorie des systèmes dynamiques, qu’explore par exemple le dernier médaillé Fields français Artur Avila, permet de modéliser les écosystèmes. Les équations de Lotka-Volterra, par exemple, que l'on désigne aussi sous le terme de modèle proie-prédateur, peuvent décrire la dynamique de systèmes biologiques dans lesquels un prédateur et sa proie interagissent. Elles forment un couple d'équations différentielles non linéaires du premier ordre proposées indépendamment par les mathématiciens Alfred James Lotka en 1925 et Vito Volterra en 1926. L’une des questions que l’on veut pouvoir résoudre ainsi concerne la stabilité des écosystèmes quand ils sont soumis à des perturbations, par exemple la disparition de certaines proies ou prédateurs, quelles qu’en soient les raisons (changements climatiques, épidémies, intervention de l'Homme, etc.).

Remarquablement, la modélisation mathématique des écosystèmes ne s’applique pas qu’à ceux d'aujourd’hui. Elle peut aussi être utilisée pour comprendre des événements anciens. Une nouvelle illustration de cette possibilité vient d’être donnée par un groupe de chercheurs états-uniens qui viennent de publier un article dans les Pnas concernant l’histoire des grands mammifères dans la vallée du Nil au cours des 6.000 dernières années.

Les papyrus et les peintures murales, mais aussi les gravures sur des objets en ivoire par exemple, sont des témoignages précieux et riches sur la vie dans l'ancienne Égypte. Ils nous renseignent aussi sur les animaux qui côtoyaient les Égyptiens. © Art Parade, YouTube

La dynamique des populations inscrite dans les peintures

égyptiennes

Il se trouve que les peintures murales et autres objets d’art dans l’ancienne Égypte portent de nombreuses représentations animales. Le zoologiste Dale Osborne s’y est beaucoup intéressé et il a amassé une base de données très complète provenant de l’archéologie qu’il a combinée avec des informations provenant de la paléontologie. Il a pu de cette manière étudier ces représentations animales pour voir comment elles ont changé dans le temps. Cela lui a permis de publier en 1998 un livre dans lequel il a brossé un tableau détaillé de l’historique des communautés animales dans la vallée du Nil dans l'Égypte antique.

Les chercheurs se sont emparés de ces données pour construire et nourrir un modèle décrivant la dynamique des populations des mammifères de ces communautés, des débuts de la civilisation égyptienne jusqu’à aujourd’hui. Pendant cette période, ils ont ainsi pu mettre en évidence et rendre compte de 5 crises qui ont fait disparaître de la vallée du Nil les lions, les chiens sauvages, les éléphants, les oryx et les girafes.

Les écosystèmes se fragilisent en étant moins diversifiés

L’écosystème diversifié qui contenait initialement 37 espèces de grands mammifères n’en contient plus que 8 de nos jours. Trois des crises identifiées coïncident avec des changements environnementaux majeurs qui ont accompagné la dérive du Sahara et de l’Égypte vers des conditions de plus en plus arides. Elles se sont produites conjointement avec les effondrements de l’Ancien et du Nouvel Empire, respectivement il y a 4.000 et 3.000 ans environ. Une autre crise s’est produite au moment où l’Égypte a commencé son industrialisation avec une croissance de sa population.

La conclusion la plus importante de cette étude est probablement que l'appauvrissement de l’écosystème a réduit sa stabilité. Après la perte d'animaux pouvant jouer des rôles écologiques similaires, la disparition d’une seule espèce avait alors des conséquences disproportionnées, entraînant par exemple la disparition d’une autre. Il y a là une leçon à tirer au moment où l’Homme lui-même est en train de menacer la diversité de la biosphère à l'échelle de la planète.

En bref : le plus vaste sanctuaire marin sera

dans le Pacifique

Le territoire initial du Pacific Remote Islands Marine National Monument, en vert, et l'extension annoncée, en bleu, qui augmente la surface jusqu'à 491.000 miles carrés (environ 1.300.000 km²), contre 87.000 actuellement. À gauche, en encart, la carte montre la région de l'océan Pacifique où se trouvent ces îles. © Beth Pike, Marine Conservation Institute, licence Creative Commons (by-nc-sa 3.0)

En juin dernier, le président des États-Unis, Barack Obama, avait évoqué l’extension d’aires marines protégées autour de sept îles du Pacifique, sous juridiction américaine. Créé en 2009 par George W. Bush, ce sanctuaire, baptisé Pacific Remote Islands Marine National Monument, protège les espècesmarines et terrestres à la manière de nos parcs nationaux. La surface totale était de 225.000 km² et l’idée était d’augmenter la surface de chaque région pour atteindre environ deux millions de kilomètres carrés.

Juste après le somment de l’Onu sur le climat, Barack Obama a finalement annoncé une extension à près de 1,3 million de kilomètres carrés, autour de trois îles, l’atoll Johnston, l’atoll Wake et l’île Jarvis. C’est donc moins que l’idée originelle, mais cette augmentation fait de cet ensemble le plus grand sanctuaire marin de la planète. En gros, il passe d’une surface équivalente à la moitié de celle de la France métropolitaine à celle de l’Égypte.

Ces régions sont très riches en faunes et en flores variées, en particulier dans les récifs coralliens. Les pêches sportives et traditionnelles restent autorisées, mais la pêche industrielle ne sera pas possible ni la dégradation d’environnements qui mettrait en danger la survie des espèces. L’exploitation de sources d’énergie, par exemple, ne sera pas possible.

Des champignons mangeurs de couches-

culottes

Jusqu'à 8.000 couches-culottes sont utilisées par enfant au cours de leur jeune âge, indique l'Agence de protection de l'environnement des États-Unis. Des chercheurs ont trouvé un moyen de les recycler à l'aide de champignons « couchophages », comme on peut le voir sur cette photo. © Investigación y Desarrollo

Nom de code : Pleurote en forme d’huître (Pleurotus ostreatus). Mission : biodégrader des couches-culottes jetables. L’objectif est en passe d’être atteint, déclare une équipe de hercheurs de l'université autonome métropolitain d'Azcapotzalco, au Mexique. En effet, les scientifiques ont fait pousser avec succès le pleurote sur un substrat à base de couches usagées.

Pour autant, la méthode n’est pas des plus simples : pour développer le champignon, les chercheurs ont utilisé des couches qui ne contenaient que des déchets liquides. Après avoir stérilisé les vêtements dans un autoclave, ils ont ensuite broyé les restes de couches. Comme les pleurotes ont besoin, pour croître, d'une substance ligneuse, la lignine, les chercheurs ont mélangé au substrat stérilisé des marcs de raisin, de café ou d’ananas qui en sont naturellement pourvus.

Des spores de pleurote du commerce ont ensuite été semées sur le mélange de couches et de lignine. Le tout a été conservé pendant trois semaines dans un sac de plastique, à une température et à un taux d’humidité contrôlés, et dans l’obscurité totale avant d’être exposé à la lumière. 

Résultat, après 3 mois : il ne reste que 20 % du volume et du poids du « terreau » ; un kilogrammepouvant produire 200 à 300 grammes de champignons nourris à la cellulose originellement contenue dans les couches.

Pour les scientifiques, les pleurotes en forme d’huître cultivés au cours de leur expérience ne sont pas destinés à la commercialisation, mais pourraient être utilisés comme supplément alimentaire du bétail. © Jean-Pol Grandmont, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Des pleurotes sains, énergétiques et goûteux

Heureux de leur récolte, les chercheurs ont consommé le champignon, sachant que la stérilisation supprimait tout contact avec d’éventuels contaminants ou parasites. En outre, les champignons présentaient la même quantité de protéines, de lipides, de vitamines et de minéraux que de la levure commerciale.

Les couches-culottes contiennent tout de même des matériaux non biodégradables : du polyéthylène ou du polypropylène imperméabilisant sur la face externe ainsi qu’un gel super-absorbant, du polyacrylate de sodium, sur la face interne.

Selon les auteurs de l’étude, ces matériaux synthétiques aideraient la croissance des champignons, en leur fournissant notamment des poches d’air et de l’espace pour se développer. Ils indiquent que les matières en plastique peuvent être recyclées ultérieurement et proposent que les restes du gel super-absorbant soient ajoutés aux sols qui retiennent mal l’humidité, ce qui, en bonus, permettrait des économies d’irrigation.

Ambitieux projet d'un barrage à Gibraltar

Le détroit de Gibraltar est la voie navigable entre le sud de la péninsule ibérique et la pointe ouest de l’Afrique du Nord. Au passage le plus étroit, l’Europe et l’Afrique sont séparées par un peu plus de 14 km. Le détroit de Gibraltar sépare l’océan atlantique (à l’ouest) et la mer Méditerranée (à l’est). Il est stratégiquement très important, car c’est le point d’entrée de l’Atlantique dans la Méditerranée emprunté par des centaines de navires, qu’ils soient civils ou militaires. Le Portugal (en haut à gauche), l’Espagne (en haut à droite), le Maroc (en bas au centre), et l’Algérie (en bas à droite) sont bien visibles sur cette image du détroit et de la région qui a été capturée le 19 Décembre 2008 par le satellite Aqua. © Jeff Schmaltz, Modis Land Rapid Response Team, Nasa GSFC

Quand on prend connaissance du projet tout à fait sérieux que Ha-Phong Nguyen a étudié pour son master de génie civil à l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), on ne peut s’empêcher de penser à Vannevar Morgan, le personnage principal du célèbre roman de science-fiction d’Arthur Clarke, Les Fontaines du paradis (The Fountains of Paradise). Celui-ci est présenté comme un brillant ingénieur dont l’ambition est de construire au XXIIe siècle un ascenseur spatial, fort de sa précédente réalisation, un pont reliant l’Europe à l’Afrique au niveau du détroit de Gibraltar. Le projet de Ha-Phong Nguyen est tout aussi pharaonique et lui ressemble beaucoup puisqu’il s’agissait de faire une étude de faisabilité d’un barrage au même endroit, en connectant l’Espagne et le Maroc.

Les courants de Gibraltar et la circulation thermohaline

Mais pourquoi entreprendre un tel ouvrage d’art ? On peut bien sûr, comme Ha-Phong Nguyen l’indique, avancer qu’il serait un moyen de produire de l’électricité. Après tout, c’est bien la fonction principale d’un barrage même s’il peut aussi servir de pont. Il existe en effet un courant de surface dit entrant qui fait pénétrer en permanence les eaux de l’Atlantique dans la Méditerranée, auquel s’ajoutent des marées. On peut donc les l’utiliser pour faire tourner des turbines hydroélectriques. Les océanologues ont débattu pendant longtemps de l’origine du courant entrant et du paradoxe qui en résultait. Car même en tenant compte de l’évaporation, où pouvaient bien donc aller ces eaux dans une mer fermée partout ailleurs qu’à Gibraltar ? On pouvait postuler l’existence d’un courant profond sortant, mais comment expliquer sa présence ?

Il a fallu attendre la fin du XIXe siècle pour que la précision des mesures finisse par imposer l’existence de ce courant et permettent de l’expliquer à l’aide du concept de circulation thermohaline. L’eau de l’Atlantique qui se déverse dans la Méditerranée et qui compense aussi l’évaporation de la mer est certes plus froide, mais elle est surtout moins salée, donc moins dense, ce qui explique qu’elle va rester en surface. A contrario, les eaux méditerranéennes chaudes sont plus salées et plus denses que les eaux atlantiques. Elles coulent donc à 200 mètres de profondeur pour ressortir ensuite dans l’océan Atlantique en constituant ce qu’on a appelé la Veine d’eau méditerranéenne (VEM, en anglais MOW pour Mediterranean Outflow Water)

Cette simulation numérique conduite par des géophysiciens italiens et espagnols montre l’écoulement des eaux de marée stratifiées. En butant sur Camarinal Sill, l’endroit le moins profond du détroit de Gibraltar, des ondes complexes sont générées. © Gofima UMA, YouTube

Deux barrages pour contrôler le niveau de la

Méditerranée

L’autre motivation avancée par Ha-Phong Nguyen est liée au réchauffement climatique. On sait qu’il s’accompagne d’une élévation du niveau des océans. Il en sera donc de même avec la Méditerranée ce qui va entraîner de multiples problèmes pour les populations vivants sur ces côtes. Il y a bien sûr le cas très emblématique de Venise qui est déjà menacée pour de multiples raisons. Mais le Delta du Nil lui-même est menacé par une montée des eaux globale dont les plus optimistes pensent qu’elle ne sera que de 30 cm à l’horizon 2100 alors que les plus pessimistes estiment qu’elle pourrait atteindre 1 m.

Selon Ha-Phong Nguyen, un barrage permettrait de contrôler les échanges entre l’Atlantique et la Méditerranée, ce qui permettrait de maintenir constant son niveau. « En fermant le détroit de Gibraltar à 90 % et en laissant une ouverture d’un kilomètre, on arrive à maintenir constant le niveau de la Méditerranée, en supposant que l’augmentation du niveau de l’Atlantique se situerait à 50 cm » affirme-t-il. Pour les mêmes raisons, il envisage aussi la construction d’un second barrage qui serait situé, quant à lui, entre Djibouti et le Yémen. Il s’agirait cette fois de contrôler la mer Rouge qui communique avec la Méditerranée par le canal de Suez.

De prime abord, on pourrait penser qu’il faille construire le barrage de Gibraltar à l’endroit où le détroit est le moins large avec seulement 14 km. Malheureusement la profondeur à cet endroit et de 800 m. Pour être réaliste, il faudrait qu’il soit construit là où cette profondeur n’est que de 400 m, mais cela implique qu’il soit long de 27 km.

Dans son travail, Ha-Phong Nguyen s’est appuyé sur un modèle numérique des courants dans le détroit de Gibraltar, ce qui a nécessité qu’il obtienne une dérogation de la part de la marine espagnole pour obtenir certaines données confidentielles concernant le relief de cette région. Il faut dire que c’est un lieu stratégique particulièrement important, notamment à cause des déplacements de sous-marins russes.

Nombreuses anomalies des températures

observées pour ce mois de juillet

Cette carte de l'Europe parle d'elle même. On voit très clairement les régions où il a fait très chaud (Europe de l'Est, Suède...) ou anormalement doux (Europe du Sud, coeur de la Russie). © Nasa, Modis Science team

La Nasa vient de publier les cartes mondiales des anomalies de températures pour le mois de juillet 2014 (et la semaine du 27 juillet au 3 août 2014). Elles ont été réalisées à partir de données acquises par l’instrument Modis du satellite Aqua. Il s’agit d’un spectroradiomètre imageur à résolution modérée qui permet de mesurer les propriétés des nuages et les flux d’énergie radiative. Observant l’intégralité de la planète tous les un à deux jours, il est en mesure de livrer quotidiennement des cartes de la température de surface (LST). Cette dernière est également appelée température de peau car elle reflète, en quelque sorte, la façon dont une surface chaude se sentirait au toucher.

Cette carte du monde des anomalies de températures montre les valeurs moyennes mesurées en surface, entre le 28 juillet et le 3 août 2014. © Nasa, Modis Science team

Cette valeur de la LST est calculée à partir des mesures de réflectance récupérées dans l’infrarougethermique (typiquement entre 3 et 5 µm et entre 8 et 14 µm).

La lecture de ces cartes est très simple. Les points rouges et bleus sont des anomalies de température constatées relativement à une moyenne considérée comme référence, en l’occurrence la même semaine observée entre 2005 et 2013. Leur grand nombre essaimé partout sur le globe souligne le caractère très anormal de cette période, à cheval sur les mois de juillet et d’août.

Les points rouges signalent des zones qui étaient jusqu’à 10 dégrés Celsius au-dessus de la moyenne, tandis que les bleus présentent des températures inférieures à la moyenne de référence. Quant aux régions grisées, il s’agit soit des océans, d’étendues d’eau ou d’absences de données en raison, par exemple, d’une couverture nuageuse trop dense.