Architecture et filtres pour la détection des chenaux dans la glace de l'océan Arctique

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Patrons saisonniers de transformation du carbone et efficacité métabolique des communautés bactériennes du golfe d’Amundsen, Arctique canadien

Les réchauffements climatiques associés aux activités anthropiques ont soumis les écosystèmes arctiques à des changements rapides qui menacent leur stabilité à court terme. La diminution dramatique de la banquise arctique est une des conséquences les plus concrètes de ce réchauffement. Dans ce contexte, comprendre et prédire comment les systèmes arctiques évolueront est crucial, surtout en considérant comment les flux de carbone (C) de ces écosystèmes - soit des puits nets, soit des sources nettes de CO2 pour l'atmosphère - pourraient avoir des répercussions importantes sur le climat. Le but de cette thèse est de dresser un portrait saisonnier de l’activité bactérienne afin de déterminer l’importance de sa contribution aux flux de carbone en Arctique. Plus spécifiquement, nous caractérisons pour la première fois la respiration et le recours à la photohétérotrophie chez les microorganismes du golfe d’Amundsen. Ces deux composantes du cycle du carbone demeurent peu décrites et souvent omises des modèles actuels, malgré leur rôle déterminant dans les flux de C non seulement de l’Arctique, mais des milieux marins en général. Dans un premier temps, nous caractérisons la respiration des communautés microbiennes (RC) des glaces de mer. La connaissance des taux de respiration est essentielle à l’estimation des flux de C, mais encore limitée pour les milieux polaires. En effet, les études précédentes dans le golfe d’Amundsen n’ont pas mesuré la RC. Par la mesure de la respiration dans les glaces, nos résultats montrent des taux élevés de respiration dans la glace, de 2 à 3 fois supérieurs à la colonne d'eau, et une production bactérienne jusqu’à 25 fois plus importante. Ces résultats démontrent que la respiration microbienne peut consommer une proportion significative de la production primaire (PP) des glaces et pourrait jouer un rôle important dans les flux biogéniques de CO2 entre les glaces de mer et l’atmosphère (Nguyen et Maranger, 2011). Dans un second temps, nous mesurons la respiration des communautés microbiennes pélagiques du golfe d’Amundsen pendant une période de 8 mois consécutif, incluant le couvert de glace hivernal. En mesurant directement la consommation d'O2, nous montrons une RC importante, mesurable tout au long de l’année et dépassant largement les apports en C de la production primaire. Globalement, la forte consommation de C par les communautés microbiennes suggère une forte dépendance sur recyclage interne de la PP locale. Ces observations ont des conséquences importantes sur notre compréhension du potentiel de séquestration de CO2 par les eaux de l’Océan Arctique (Nguyen et al. 2012). Dans un dernier temps, nous déterminons la dynamique saisonnière de présence (ADN) et d’expression (ARN) du gène de la protéorhodopsine (PR), impliqué dans la photohétérotrophie chez les communautés bactérienne. Le gène de la PR, en conjonction avec le chromophore rétinal, permet à certaines bactéries de capturer l’énergie lumineuse à des fins énergétiques ou sensorielles. Cet apport supplémentaire d’énergie pourrait contribuer à la survie et prolifération des communautés qui possèdent la protéorhodopsine. Bien que détectée dans plusieurs océans, notre étude est une des rares à dresser un portrait saisonnier de la distribution et de l’expression du gène en milieu marin. Nous montrons que le gène de la PR est présent toute l’année et distribué dans des communautés diversifiées. Étonnamment, l’expression du gène se poursuit en hiver, en absence de lumière, suggérant soit qu’elle ne dépend pas de la lumière, ou que des sources de photons très localisées justifie l’expression du gène à des fins sensorielles et de détection (Nguyen et al., soumis au journal ISME). Cette thèse contribue à la compréhension du cycle du C en Arctique et innove par la caractérisation de la respiration et de l’efficacité de croissance des communautés microbiennes pélagiques et des glaces de mer. De plus, nous montrons pour la première fois une expression soutenue de la protéorhodopsine en Arctique, qui pourrait moduler la consommation de C par la respiration et justifier son inclusion éventuelle dans les modélisations du cycle du C. Dans le contexte des changements climatiques, il est clair que l'importance de l’activité bactérienne a été sous-estimée et aura un impact important dans le bilan de C de l'Arctique.

Croissance du patudo (Thunnus obesus) de l'Océan Atlantique intertropical oriental

The growth of big eye tuna (Thunnus obesus) in the Eastern Tropical Atlantic Ocean was studied using Petersen's method, by the analysis of the length frequency data of the F.I.S. (French-Ivorian-Senegalese) surface tuna fleet from 1969 to 1977. The results are in agreement with a previous study by Champagnat and Pianet (1973) and with observations made in the Pacific Ocean.

Excrétion organique du phytoplancton et activité bacterienne hétérotrophe dans le Dôme de Guinée (Océan Atlantique Tropical Est)

Primary production rates in the Gulf the Guinea (east tropical Atlantic) were measured with in situ incubations. The extracellular organic carbon passed through 0.8 u pore size membrane filters averaged 29.5% of the carbon fixed by photosynthesis. These is a good linear correlation (r=0.86) between assimilation and organic excretion. The significance and limits of the method for the measurements of low rates of photosynthesis is discussed. The influence of ecological factors (nutrients, light and stability) cannot be demonstrated. The importance of bacterial regeneration processes by reutilization of algal extracellular products is assessed.

Analyse de la performance du système portuaire de l'Arctique canadien

Les changements climatiques amènent des transformations profondes de l’environnement arctique. La diminution de l’étendue de la couverture de glace permet un accès facilité aux ressources naturelles et aux communautés nordiques. Au Canada, la région arctique est caractérisée par une géographie archipélagique et un réseau de transport rudimentaire. Le transport maritime est le mode privilégié pour l’acheminement du fret aux communautés et aux sites industriels de l’Arctique. La littérature scientifique présente des lacunes importantes au sujet de la navigation commerciale dans l’Arctique canadien. Peu d’études portent sur le trafic de ravitaillement en raison de son volume peu élevé et de la faible diversité des types de produits transportés, bien qu’il s’agisse d’une activité grandement significative pour les populations et l’économie du Nord. Cette recherche vise à combler cette lacune en dressant un portrait du transport maritime et de la performance des opérations portuaires dans l’Arctique canadien. L’étude est structurée en quatre parties. Une analyse du trafic et des échanges maritimes est d’abord réalisée sous trois échelles : internationale, nationale et intra-arctique. Ensuite, l’étude de la flotte et des routes fait ressortir la distribution géographique des transporteurs. Puis, la performance des ports est mesurée grâce à des indicateurs et un système de cotation. Finalement, une évaluation des opérations maritimes arctiques est menée par l’entremise d’informations récoltées lors d’entrevues avec les membres de l’industrie maritime, de conférences et de travail de terrain. Les sujets abordés concernent l’évolution de la desserte, les défis posés par la navigation en milieu arctique et le développement des ports du Nord canadien. Les résultats de l’étude mènent à la conclusion que le transport maritime dans l’Arctique est caractérisé par une croissance positive du volume acheminé et une implication profonde des transporteurs dédiés à la desserte nordique, mais des infrastructures portuaires et maritimes sous-développées.

Les enjeux de sécurité dans l'Arctique contemporain Le cas du Canada et de la Norvège

Ce mémoire a pour objectif d’analyser la nature et l’ampleur des enjeux de sécurité dans l’Arctique contemporain en utilisant les outils offerts par la théorie de la sécurisation de l’École de Copenhague. Cinq secteurs de sécurité – militaire, politique, identitaire, environnemental et économique – et quatre variables – la géographie, l’identité, l’histoire et la politique – sont utilisées pour examiner les perceptions de sécurité, les sécurisations et les comportements stratégiques du Canada et de la Norvège. La 1re hypothèse avancée dans ce mémoire est la suivante : depuis 2005, au Canada et en Norvège, nous sommes en train d’assister à une sécurisation progressive des enjeux non militaires dans l’Arctique - politiques, identitaires, environnementaux et économiques - et les effets entre ces secteurs de sécurité ont d’importantes conséquences sur le secteur militaire, notamment au niveau de la multiplication de projets étatiques pour la plupart essentiellement militaires, ainsi qu’au niveau d’un déclenchement d’une sécurisation de leur intégrité territoriale ou du moins un accroissement de l’insécurité à son égard. La 2e hypothèse avancée est la suivante : les nouvelles perceptions de sécurité et les comportements stratégiques des États de la région engendrent de l’insécurité à l’intérieur des sociétés ainsi qu’une dégradation de la confiance entre les acteurs étatiques. Cela a pour effet d’augmenter la division politique dans l’Arctique et de ralentir toute construction régionale. Nous concluons, sur la base de nos études de cas, qu’au Canada, la souveraineté, la nordicité et l’intégrité territoriale sont perçues comme étant menacées. De plus, les sécurisations dans l’Arctique semblent faire partie d’un renouvellement stratégique global en matière de politique étrangère et de défense. En Norvège, la Russie est considérée comme l’acteur principal du High North et à partir de 2008, la relation russo-norvégienne a subi une sécurisation. Contrairement au Canada, la Norvège préfère le statu quo stratégique dans l’Arctique en privilégiant les trois éléments traditionnels de sa politique de défense et de sécurité - la dissuasion par l’OTAN, la gestion de la Russie par l’assurance, et l’amélioration des relations est-ouest.