Pour comprendre les impacts du changement climatique et de l'industrialisation dans l'Arctique canadien, le programme de recherche de Takuvik se concentrera sur l'étude des écosystèmes océaniques et terrestres arctiques ainsi que sur l'interaction de ces deux composantes.

Écosystèmes / géosystèmes Océaniques

Écosystèmes / géosystèmes Terrestres

Écosystèmes/géosystèmes Océaniques

• Télédétection de la couleur de l'océan et des propriétés optiques de l'océan Arctique;
• Surveillance et écophysiologie des efflorescences de phytoplancton à la lisière des glaces dans l'océan Arctique;
• Transcriptomique, taxonomie et diversité des espèces de phytoplancton polaires;
• Processus azotés et utilisation de l'azote par les espèces planctoniques dans l'océan Arctique;
• Écologie et dynamique des populations de zooplancton dans l'océan Arctique.

L'objectif primaire du volet océanique de Takuvik est de déterminer l'impact des changements environnementaux en cours et prévus sur les écosystèmes de l'océan Arctique et les flux de carbone. Nous mettrons l'accent sur les communautés biologiques et les processus à la base de la chaîne alimentaire de l'Arctique, car ils alimentent en fin de compte tous les animaux marins tels que les poissons, les phoques, les baleines, les morses et les ours polaires. Ces communautés biologiques du niveau trophique primaire sont également responsables des principaux flux de carbone et devraient être les premiers à réagir aux changements de l'environnement arctique. Alors que l'objectif primaire sera les écosystèmes marins, le domaine de recherche ne se limitera pas qu’à l’océan mais aussi à la côte et aux environnements aquatiques du bassin versant de l'océan Arctique, d'où les interactions attendues dans le volet du programme de recherche présentées dans la section Écosystèmes/géosystèmes Terrestres.

Le principal objectif de ce programme est de concevoir et de mettre en œuvre un système d'observation de l'Arctique innovant basé sur les nouvelles technologies de télédétection, et de développer, valider et utiliser des modèles d'écosystème diagnostiques et prédictifs pour atteindre l'objectif global ci-dessus. Ces modèles permettront d'anticiper l'impact des changements climatiques et des nouvelles activités humaines sur les écosystèmes arctiques. Les outils et les connaissances acquises fournis par cette recherche aideront les communautés Inuits et d'autres intervenants du Nord à faire face à l’énorme défi de gestion et d'adaptation à l'environnement arctique en évolution rapide. La formation de la prochaine génération de spécialistes du Nord à la recherche, à la surveillance, à la gestion, à la consultation des communautés locales et au transfert des connaissances sur les écosystèmes arctiques fera également partie intégrante de notre objectif principal et dans un contexte mondial.

Pour atteindre notre objectif principal, les objectifs spécifiques suivants et les questions connexes guideront la stratégie de recherche et les activités clés proposées. D'une manière analogue à la construction de modèles climatiques mondiaux et régionaux basés sur une compréhension approfondie de la géophysique sous-jacente, les réponses basées sur la recherche à ces questions soutiendront notre formulation de modèles prédictifs d'écosystèmes de l'océan Arctique:

1. Comprendre le fonctionnement des écosystèmes marins arctiques. Quelle est la composition des communautés microbiennes (biocénoses)? Quels sont les principaux acteurs parmi les phytoplanctons et les bactéries en termes de transfert d'énergie et de biomasse vers les niveaux trophiques supérieurs? Quels sont les principaux environnements écologiquement distincts (biotopes)? Où les processus biologiques critiques se produisent-ils vraiment dans cet environnement? Quelles sont les interactions entre les biocénoses et les biotopes? Comment fonctionne l'écosystème?
2. Déterminer les flux de carbone (rivières -> environnement côtier -> océan), avec un accent particulier sur ceux affectés par la lumière. Quel est l'impact de l'activité bactérienne et de la photo-oxydation sur la minéralisation du carbone organique? Quelle est l'ampleur de la nouvelle production de carbone organique par la production primaire? Quels sont les facteurs chimiques et physiques contrôlant ces trois flux de carbone affectés par la lumière: la production primaire, l'activité bactérienne et la photo-oxydation? Quelle est la variabilité spatiale et temporelle de ces trois processus? Quels phénomènes physiques à grande échelle contrôlent cette variabilité?
3. Déterminer l'impact des changements actuels et futurs de l'environnement arctique sur les écosystèmes marins et les flux biogéochimiques. Comment la production de CO2 issue de la minéralisation du vieux carbone organique sera-t-elle compensée par la nouvelle séquestration du carbone? L'océan Arctique connaîtra-t-il un changement majeur des biotopes et des biocénoses? Quel sera l'impact sur les niveaux trophiques plus élevés?
4. Au niveau méthodologique: pour réaliser un changement dans la manière d'observer et de surveiller l'océan Arctique ainsi que dans la gestion, la synthèse et l'application des données qui en résultent.