Etude des couplages entre l’évolution géologique des cycles biogéochimiques, du climat et de la biodiversité océanique

Soutenance de thèse de Salomé Hennequin, dirigée par Yves Goddéris

Résumé :
L’objectif principal de cette thèse est de comprendre la coévolution des cycles biogéochimiques, du climat et de la biodiversité océanique à l’échelle géologique grâce à la modélisation numérique. Actuellement les modèles numériques simulant l’évolution géologique du climat et des cycles géochimiques à long terme simulent la bioproductivité primaire océanique soit en inversant le signal δ13C mesuré sur les carbonates sédimentaires, soit en la modélisant d’une manière déterministe en la rendant uniquement dépendante des flux de nutriments disponibles. Il apparaît dès lors impossible de comparer l’évolution géochimique de l’atmosphère et des océans (e.g. CO2, δ13C) à l’évolution de la biodiversité (registre fossile). Afin de proposer une piste permettant de combler cet écart entre les données paléontologiques et les modèles numériques biogéochimique- climat, un module écologique est introduit dans le modèle couplé climat-carbone GEOCLIM. Ce module additionnel permet le calcul de la productivité et des biomasses individuelles pour un nombre déterminé de producteurs primaires, de consommateurs primaires et secondaires et de prédateurs. Le tirage aléatoire d’une partie des paramètres utilisés dans ce calcul permet la création d’un assemblage unique de groupes à chaque simulation. Les simulations ont été réalisées hors-équilibre, en se plaçant à la limite Permien-Trias avec le dégazage massif de CO2 lié à la mise en place de la province magmatique de Sibérie. La sensibilité à la température des différents assemblages de producteurs primaires génère une variété de réponses à la perturbation, dans l’intensité des taux d’extinctions, de l’excursion en δ13C et de la variation de bioproductivité primaire. Parmi l’ensemble des simulations, la bioproductivité primaire peut soit augmenter soit diminuer en réponse au réchauffement climatique, malgré une perte importante de biodiversité pour toutes les simulations. La réponse des groupes de producteurs primaires amplifie ou réduit l’amplitude du réchauffement climatique. La biomasse des groupes dans les niveaux trophiques supérieurs évolue en fonction de celle des producteurs primaires, à la base de la chaîne trophique. Malgré des comparaisons limitées avec les données géologiques, le module écologique couplé à GEOCLIM a permis d’explorer pour la première fois les rétroactions entre l’évolution de la biodiversité et l’évolution du cycle du carbone et du climat à l’échelle des temps géologiques. 

 Le jury sera composé de :

Gilles Escarguel (Maître de conférence à l’Université Lyon 1, laboratoire LEHNA) : Rapporteur
Benjamin Mills (Associate professor at Leeds University) : Rapporteur
Emmanuelle Pucéat (Maître de conférence à l’Université de Bourgogne, laboratoire Biogeosciences) : Rapportrice
Arnaud Brayard (Directeur de recherche CNRS au laboratoire Biogeosciences) : Examinateur
Marc de Rafélis (Professeur à l’Université Toulouse 3, laboratoire GET) : Examinateur
Yves Goddéris (Directeur de recherche CNRS au laboratoire GET) : Directeur de thèse
Carine Lézin (Maître de conférence à l’Université Toulouse 3, laboratoire GET) : Invitée
Elise Nardin (Chargée de recherche CNRS au laboratoire GET) : Invitée