L'Unitť Mixte
Internationale
Takuvik UL-CNRS

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Département de Biologie /
Pavillon Alexandre-Vachon
1045, av. de la Médecine, local 2078
Université Laval
Québec (Québec) G1V 0A6
Canada
Phone : +1 418 656 5193

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Présentation de l'Unité

Objectifs scientifiques

Organisation et vie de l'Unité

Faits marquants 2011-2014

 

 

L'Unité Mixte Internationale Takuvik fait partie des 35 UMIs du CNRS. Son premier mandat de quatre ans a démarré le 1er janvier 2011, conformément à sa convention de création signée le 1er juillet 2010 par ses deux tutelles, le CNRS et l'Université Laval. l'UMI est en cours de renouvellement pour une période de 5 ans (2014-2019).

À sa création par Marcel Babin (DR CNRS, optique marin et télédétection) et Jean Carignan (IR-HC CNRS, géochimie isotopique des métaux lourds), appuyé de Louis fortier (Pr ULaval, zooplancton - chaine trophique marine), Takuvik comportait 10 chercheurs. Jean Carignan est décédé en octobre 2012. Florent Dominé (DR CNRS, chimie et physique de la neige) et Guillaume Massé (CR CNRS, paléocéanographie) ont rejoint les effectifs de Takuvik respectivement en août 2011 et septembre 2012. Frédéric Maps (Pr ULaval, modélisation de la chaine trophique marine) a rejoint les effectifs de Takuvik dès son recrutement par l’ULaval en février 2013.  Loïc Labrousse, professeur à l’Université Pierre et Marie Curie, géophysicien de l’Arctique,a rejoint Takuvik dans le cadre d’une délégation au CNRS en août 2014. Depuis son nouveau contrat quinquennal, Takuvik a souhaité intégrer 2 professeurs de l’Université Laval supplémentaire : Michel Allard, spécialiste renommé de la géomorphologie du pergélisol, et Dermot Antoniades, micro-paléontologue des environnements aquatiques de l’Arctique.


Il est à noter que, parmi les chercheurs de Takuvik, 4 sont titulaires d’une chaire de recherche du Canada : L. Fortier, W. Vincent, M. Levasseur et D. Antoniades.  M. Babin est titulaire d’une chaire d’excellence en recherche du Canada.

Double tutelle

Takuvik est localisé sur un site géographique unique : le campus de l'Université Laval à Québec (Canada). Ses personnels sont actuellement partagés entre deux facultés : Sciences et génie (FSG), et Foresterie, géographie et géomatique (FFGG). Ils sont plus précisément affectés à quatre départements de ces facultés : ceux de Biolo-gie et de Chimie (FSG), celui de Géographie (FFGG) et celui de Géologie et génie géologique (FSG). L'Université Laval est l'établissement scientifique et académique le plus productif au Canada parmi les centres de recherche œuvrant en Arctique.

Au CNRS, l’institut de rattachement principal est l’Institut National des Sciences de l’Univers (INSU), et l’institut de rattachement secondaire est l’Institut Écologie et Environnement (INEE). Les activités de recherche de Takuvik relèvent d’abord du domaine océan-atmosphère, mais aussi des domaines surfaces et interfaces continentales et,dans un futur proche, terre solide (sensu INSU).

Politique scientifique

Les signes du changement climatique global se font particulièrement sentir en Arctique, et ses conséquences sur les environnements terrestre et marin s’y accumulent depuis quelques décennies à un rythme effréné (ACIA 2004). Les températures de l’air et de l’océan y ont augmenté 2 fois plus vite qu’ailleurs (Zhang 2005). L’étendue de la banquise en septembre a diminué de plus de 40% depuis 1979 (Stroeve et al. 2012). On prédit qu’elle sera nulle avant la fin du siècle (Holland et al. 2006, Serreze et al. 2007), voire plus tôt (Overland and Wang 2013). Le pergélisol, qui contiendrait de 25 à 50% du carbone organique des sols de la planète, a entamé un dégel progressif, associé à des modifications du manteau neigeux et de la couverture végétale. La minéralisation par l’activité bactérienne du carbone organique mobilisé produit des gaz à effet de serre puissants (CO2 et CH4). De 1936 à 1999, les apports fluviatiles en eau douce dans l’océan Arctique ont crû de 7% (Peterson et al. 2002, 2006), principalement à cause d’une augmentation des précipitations sur le bassin versant. On s’attend à ce que cette augmentation se poursuive (Holland et al. 2007), et que les fleuves arctiques drainent une quantité croissante de carbone organique du pergélisol et d’autres éléments chimiques vers l’océan, où on peut déjà constater une réponse de l’écosystème marin et des flux de carbone associés à tous ces changements.

L’Arctique est aussi le siège d’un développement économique galopant, et d’une profonde évolution sociétale. De nouvelles ressources minières et pétrolières ont été découvertes, et font l’objet d’activités d’exploration croissantes, stimulées par un accès à l’Arctique de plus en plus aisé. Ces développements constituent une menace pour l’environnement et, par conséquent, les communautés locales (essentiellement autochtones) qui font face à de sérieux enjeux de santé, de subsistance et d’urbanisation.

Ce contexte qui exige de la communauté scientifique des réponses à des questions pressantes la met face au déficit criant de connaissance et de compréhension des principaux processus qui gouvernent le fonctionnement des écosystèmes et des géosystèmes arctiques, au cœur des enjeux exposés plus haut, simplement parce que l’Arctique est une région aux conditions extrêmes, difficilement accessible et, de ce fait, relativement peu explorée.  À vrai dire, l’Arctique est, encore aujourd’hui, une terre de découvertes scientifiques. La mission de Takuvik est de combler ce déficit – ou plutôt d’y contribuer - en menant des recherches fondamentales sur deux composantes majeurs de l’environnement arctique où l’eau sous forme liquide et solide occupe une place prépondérante : l’océan et le pergélisol.

L’objectif général de nos recherches sur les écosystèmes marins est de mieux comprendre les processus (physiques, chimiques, optiques, biologiques) qui gouvernent les flux de carbone à travers les premiers échelons de la chaine trophique pour mieux appréhender les impacts actuels et futurs des changements environnementaux sur les écosystèmes de l'océan Arctique.

La déclinaison de cet objectif soulève les questions suivantes au sujet des écosystèmes marins arctiques:

  • Quelle est la dynamique des éléments nutritifs et du carbone organique (transport latéral et vertical y compris les apports continentaux, processus biologiques et chimiques de transformation), et comment sont-ils affectés par les changements en cours ?
  • Comment la diversité et la structure fonctionnelle des communautés microbiennes sont-elles affectées par les changements en cours dans les biotopes marins ?
  • Quelle est la réponse de la production primaire aux changements des propriétés chimiques (nutriments), physiques (température, hydrodynamiques, optiques) de l’océan, de biodiversité et d’englacement?
  • Comment les modifications de régime de production primaire et bactérienne affectent-elles les flux de carbone, et le transfert d’énergie et de matière au niveau des échelons suivants de la chaine trophique ?
  • Est-ce que les changements de production primaire rétroagissent sur le climat via la production de composés sulfurés?

Il soulève aussi les questions suivantes au sujet des géosystèmes arctiques:

  • Quelle est la dynamique de fonte du pergélisol (bilan thermique, géomorphologie, processus biologiques), et comment affecte-t-elle la mobilisation de carbone organique ?
  • Comment les communautés bactériennes des mares de thermokarst réagissent-t-elles aux changements en cours, et comment cela se traduit-il en terme de production de gaz à effet de serre (CO2 et CH4) ?
  • Quels sont les modes de transport des métaux lourd issus d’activités minières dans ces environnements, et comment entrent-ils dans la chaine trophique ?

Le programme de recherche de Takuvik vise à répondre à ces questions en les déclinant à différentes échelles allant de la réponse aux fluctuations passées du climat (Holocène), aux différentes échelles spatio-temporelles contemporaines (locales, pan-arctique, journalière, saisonnière, multi-annuelle et multi-décennale), et aux prochaines décennies, en mettant en œuvre des approches fortement multidisciplinaires.