Rapport sur la science et la technologie, n° 27 : Cycles biogéochimiques et écosystèmes continentaux

Composition du Comité RST......Page 6 Avant-propos......Page 10 Composition du groupe de travail......Page 16 Table des matières......Page 24 Résume......Page 32 Summary......Page 36 1 Indications préliminaires......Page 40 2 Approche par éléments (Ière partie)......Page 41 3 Approche par milieux (2“ partie)......Page 42 4 Secteurs et disciplines à renforcer (3“ partie)......Page 45 5 Aspects méthodologiques, observations et modélisations (4“ partie)......Page 46 conclusions générales et recommandations......Page 48 2 Conséquences en vue d’assurer une avancée dans les connaissances en biogéochimie continentale......Page 49 3 Recommandations générales......Page 51 1 Obiectif du rapport......Page 56 2 Géochimie et biogéochimie......Page 57 3 Cycles biogéochimiques et anthropisation......Page 62 4 Cadre du rapport......Page 67 Première partie Approche par élément......Page 76 chapitre 1 Cycle du carbone......Page 80 1 Réservoirs, flux et processus - Présentation généra le......Page 83 2 Echelles de temps concernées......Page 87 3 Rôle de l’évolution biologique......Page 91 4 Histoire géologique du CO2......Page 92 Chapitre 2 Cycle des principaux nutriments '(azote, phosphore et soufre] à l'échelle 8 planétaire......Page 104 1 Processus généraux communs aux divers cycles b iog éoc h i mi q ues des nu tri men ts......Page 106 2 Intérêt actuel de la connaissance des cycles globaux parti cu I i ers......Page 117 Chapitre 3 Cycles du silicium, de l'aluminium et du fer......Page 130 1 Lesilicium......Page 133 2 L'aluminium......Page 139 3 Le fer......Page 144 4 Impact de l’activité biologique sur les interactions silicium, aluminium, fer en milieu continental......Page 148 Chapitre 4 Radionucléides naturels et artificiels......Page 156 Introduction......Page 158 1 Cinétiques d'iniections dans l'environnement......Page 161 3 Commentaires......Page 163 Annexe A : La spéciation dans les cycles biogéochimiques des radionucléides......Page 168 Annexe B : Le comportement des radionucléides dans les cycles biogéochimiques......Page 172 Deuxième partie Approche par milieu......Page 182 Chapitre 5 Écosystèmes peu anthropisés......Page 186 1 Cycles biogéochimiques dans les écosystèmes forestiers......Page 190 2 Les axes de recherche en vue d’améliorer la connaissance et la prévision......Page 198 5.2 Écosystèmes océaniques......Page 214 1 Disciplines concernées et leur évolution......Page 216 2 Cas du domaine profond......Page 221 3 Les apports continentaux et l'interface côte-large......Page 222 4 Changement climatique et flux biogéochimiques......Page 227 5 Rôle de l'évolution des outils d'observation ou de modélisation......Page 229 Chapitre 6 Milieux a pression anthropique accentuée......Page 232 6.1 Agrosystèmes particuliers en relation avec l'épandage de matières organiques exogènes......Page 238 1 Matières organiques exogènes (MOE) et effluents d'élevage......Page 240 2 Influence des MOE sur les cycles biogéochimiques......Page 245 3 Perspectives et recommandations......Page 267 6.2 Biogéochimie et réhabilitation des sites miniers et industriels......Page 278 1 L‘exploitation minière d‘uranium en France et ses impacts......Page 281 2 Dégradation des sols et des écosystèmes en milieu tro ical humide : les sites nickélifères de la Nouvelle-Calédonie......Page 293 6.3 Comportement des contaminants chimiques I dans les estuaires......Page 300 1 Processus géochimiques généraux......Page 302 2 La matière organique naturelle et ses interactions avec les contaminants......Page 303 3 Les éléments en traces métalliques et métalloides......Page 304 4 Les xénobiotiques organiques et hydrocarbures aromatiques......Page 306 6 Production primaire réseaux trophiques et contamination chimique......Page 308 7 Modélisation biogéochimique estuarienne, un enjeu national : cas des éléments en traces......Page 309 Troisième partie Secteurs de recherche à développer......Page 316 Chapitre 7 Les micro-organismes, clé des recyclages biogéoc himiques......Page 320 1 Production et acquisition de nutriments......Page 326 2 Rôle maieur des micro-organismes dans les étapes fondamentales du cycle de divers éléments......Page 327 3 Rôle des micro-organismes dans l'immobilisation et la solubilisation des métaux et non-métaux; up lication aux radionucléid......Page 333 4 Les couplages de cycles......Page 336 5 Rôle de la rhizosphère......Page 339 7 Applications aux biotechnologies de l'environnement et aux traitements de matériaux, minerais et déchets......Page 340 8 Des outils prometteurs pour le développement de l‘écologie microbienne des milieux naturels......Page 341 Note sur la biosphère souterraine profonde......Page 345 Chapitre 8 Nature, rôle et fonctions des matières organiques dans les sols......Page 352 1 Les matières organiques du sol et leurs grandes fonctions......Page 354 2 Nature des matières organiques......Page 355 3 Réactivité chimique et physicochimique......Page 357 4 Biodégradation et stabilisation des matières organiques......Page 359 5 interactions organominérales et structure des sols......Page 363 6 interactions matières organiques - micro-organismes - minéraux dans les sols : quelques exemples et questions......Page 364 Quatrième partie Nécessité de recourir à des modélisations et à des observations......Page 374 Chapitre 9 Développements de la modélisation - Nécessité de mise en place d’indicateurs......Page 380 1 Grandeurs caractéristiques, échelles d’observation, maillage et approximation......Page 389 2 Changements d'échelles couplages et données......Page 394 Chapitre 10 Mise en place et gestion de réseaux d'observation de longue durée......Page 416 10.1 Observatoires océaniques et réseaux forestiers......Page 420 10.2 Observa toire permanent de la radioact’ivité......Page 428 1 Étude de l‘atmosphère......Page 430 2 Étude du milieu terrestre......Page 433 4 Étude du milieu marin......Page 435 appendice 1 Quelques notions de base en biogéochimie......Page 442 appendice 2 Liste des éléments chimiques......Page 446 appendice 3 Tableau périodique des éléments chimiques......Page 450 appendice 4 Tableau des unités de mesures......Page 454 Groupe de lecture critique......Page 458 Depuis deux siècles, la poussée démographique et les développements industriels et agricoles provoquent un profond déséquilibre des cycles biogéochimiques de la planète. La vie est dépendante d'un grand nombre des éléments de la classification périodique. Certaines parties du cycle biogéochimique de ces éléments ont été explorées et une connaissance approfondie des mécanismes qui les font intervenir dans certains processus biologiques a été acquise : comprendre comment les éléments chimiques voyagent d'un règne à un autre permettra de déterminer une nouvelle approche de la nutrition, de la santé, de l'environnement et du climat. L'Académie des sciences a mené une réflexion multidisciplinaire pour établir l'état de l'art en ce domaine, tant du point de vue des connaissances fondamentales que de celui de la recherche et de ses structures.Ce rapport s'intéresse au comportement de différents éléments chimiques de la biogéosphère au cours de l'histoire de la planète, et plus particulièrement depuis que se manifeste une anthropisation accélérée (développement de la civilisation industrielle).Cet ouvrage se présente en quatre parties:- 1ère partie: approche par éléments: -carbone -nutriments -éléments majeurs de la lithosphère -radionucléides- 2ème partie: approche par milieux: -écosystèmes peu anthropisés -milieux à pression anthropique accentuée- 3ème partie: secteurs de recherche à développer: -les micro-organismes, clé des recyclages -nature, rôle et fonctions des matières organiques dans les sols -spécialisation des éléments chimiques- 4ème partie: nécessité de recourir à des modélisations et à des observatoires: -développement de la modélisation -mise en place et gestion de réseaux d'observation de longue durée Partie I. Approche par e le ments Chap. 1 Cylce du carbone Chap. 2 Cycle des principaux nutriments (azote, phosphore et soufre) a l'e chelle plane taire Chap 3. Cycles du silicium, de l'aluminium et du fer Chap. 4 Radionucle ides naturels et artificiels Partie II. Approche par milieu Chap. 5 E cosyste mes peu anthropise s Chap. 6. Milieux a pression anthropique accentue e Partie III. Secteurs de recherche a de veloppper Chap. 7 Les micro-organismes, cle des recyclages bioge ochimiques Chap. 8 Nature, ro le et fonctions des matie res organiques dans les sols Partie IV. Ne cessite de recourir a des mode lisations et a des observations Chap. 9 De veloppement de la mode lisation - Ne cessite de mise en place d'indicateurs Chap. 10 Mise en place et gestion de re seaux d'observation de longue dure e