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étude des organismes vivant dans l'eau De Wikipédia, l'encyclopédie libre
La biologie marine est l'étude scientifique des organismes et écosystèmes marins, littoraux et estuariens ou d’organismes indirectement liés à l'eau de mer (oiseaux marins par exemple). La biologie marine diffère de l'écologie marine. En écologie marine, les chercheurs se concentrent sur la façon dont les organismes interagissent les uns avec les autres et l'environnement, tandis qu'en biologie marine, les chercheurs étudient l’organisme lui-même. Contrairement à d'autres branches de la biologie définies par rapport à un taxon, c'est un biotope qui sert de définition au cadre de cette discipline. La biologie marine couvre un large champ de domaines : de l'échelle nanométrique (virus marins) à l'échelle microscopique (zooplancton, phytoplancton et autres groupes planctoniques) aux échelles des poissons, crustacés et plus grands cétacés (baleines) qui atteignent jusqu'à trente mètres de longueur.
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| Partie de |
Biologie aquatique (d), hydrobiologie |
|---|---|
| Pratiqué par |
Biologiste marin (en) |
| Objet |
Ils sont notamment de :
L'écosystème marin étant immense, la biologie marine se décline en nombreux sous-domaines. La plupart impliquent l'étude des spécialisations de groupes taxonomiques particuliers (ex : phycologie, zoologie des invertébrés ou ichtyologie…).
D’autres sous-domaines étudient les effets biophysiologiques de l'immersion continue (ou non) dans l'eau de mer et l'océan en général, l'adaptation à un environnement salin, à la pression, et aux effets de l'évolution de diverses propriétés océaniques sur la vie marine ; un sous-domaine de la biologie marine étudie les relations entre la vie marine et le réchauffement climatique et les questions environnementales (telles que la pollution des mers, la fonte des glaces, le réchauffement de l'eau et la (re)montée du niveau marin, le déplacement et les variations de taux du dioxyde de carbone et l'acidification des océans qu'il engendre.
Les biotechnologies marines récentes ont surtout porté sur les biomolécules marines, en particulier les protéines, qui peuvent avoir des utilisations en médecine ou en ingénierie. Les environnements marins sont le siège de nombreux matériaux exotiques biologiques qui peuvent inspirer les matériaux biomimétiques.
La biologie marine est une branche de l'océanographie et de l'écologie marine, étroitement liée à la biologie. La science halieutique et la conservation marine peuvent être considérées comme des ramifications partielles de la biologie marine (ainsi que les études environnementales).
À la fin du XXe siècle, dans le contexte d'une maritimisation croissante des économies, l'approche écosystémique prend plus d'importance, les chercheurs (avec notamment les études de l'UICN[1]) se penchant sur la définition et l'évaluation des services écosystémiques fournis par les écosystèmes marins et côtiers. Selon Costanza, 63 % de la valeur mondiale totale des services d’écosystème est apportée par les écosystèmes marins (20,9 milliards de dollars/an)[2].
Les premières spéculations sur l'origine de la vie se sont faites des années 1840 à 1870. La période de 1870 à 1900 voit l'inauguration de plusieurs laboratoires de biologie marine tant en France, au Canada, en Belgique, en Suisse qu'à l'étranger. Des campagnes océanographiques de grandes ampleurs sont menées en parallèle. La découverte de nouvelles formes de vie marine stimule les recherches phylogénétiques mais aussi d'anatomie comparée et d'embryologie.
Les biologistes sont mis à contribution pour résoudre de nouveaux défis dont ceux de la protection des milieux et des ressources halieutiques face à la surpêche et ceux posés par la pollution, les impacts à long terme des immersions de déchets et de munitions, ou encore par l'étude de la complexité de la biodiversité marine, des très petits organismes (nano-plancton, picoplancton) et des écosystèmes chimiosynthétiques de l’océan profond (via par exemple le programme DEEP OASES démarré en 2006 en France, suivi par Daniel Desbruyères).
Les biologistes manquent de moyens humains, techniques et financiers nécessaires qui seraient nécessaires pour inventorier et comprendre toutes les composantes de la vie marine, alors que les espèces régressent et que les écosystèmes marins se modifient ou se dégradent rapidement en raison de la pollution marine, de la surpêche, du réchauffement des océans, et localement du phénomène de vague de chaleur océanique[3]. Or la biodiversité est un gage de résilience écologique, d’adaptation au changement climatique et elle nous est la ressource naturelle la plus vitale. Les biologistes et écologues se basent donc sur des modèles[3].
Dans la mer, le facteur le plus prédictif de présence/absence d’une espèce s'avère être la température de l’eau. Elle détermine aussi la capacité de l’eau à dissoudre et/ou retenir l’oxygène et de CO2, et elle est le paramètre aujourd’hui le mieux documenté à grande échelle. La modélisation des variations de température des eaux est donc cruciale, dont pour anticiper, dans la mesure du possible les effets du changement climatique et s'y adapter au mieux[3].
L’océan mondial a des zones de température et de courant variées, saisonnièrement changeantes, mais il est physiquement peu fragmenté. Les espèces peuvent donc — plus facilement que sur terre — s’y déplacer pour tenter de retrouver leur optimum de température (vers le nord en général dans l’hémisphère nord) quand la température moyenne de l’eau monte. Un simple réchauffement régional léger se traduit par une reconfiguration parfois importante des communautés d’espèces marines et ce, à une échelle qui dépasse celle de la région considérée[3].
En utilisant les données de traits de vie disponibles sur l’amplitude thermique de survie des espèces, et sur leur capacité à migrer ou à s’adapter à des modifications importantes de températures, le bioclimatologue français Grégory Beaugrand (directeur de recherche au Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG) et chercheur CNRS/Palaiseau) et ses collègues d’instituts européens, américains et japonais ont donc créé une simulation de la Terre incluant un modèle mathématique de prédiction des espèces marines en fonction de la température, modèle utilisable pour toute partie de l’océan mondial[3]). Ce modèle repose sur la théorie METAL[4]. L’expérimentateur peut modifier la température dans la modélisation, de −1,8 °C (température à laquelle l’eau de mer commence à geler) jusqu'à 44 °C (température interdisant la survie des espèces évoluées). Dans le modèle, les espèces se regroupent alors là où la température de l’océan leur convient le mieux ; Les bioclimatologues peuvent simuler des changements de températures sur des périodes plus ou moins longues et observer ce qui – selon le modèle - se passe. Ils notent que certaines variations sont graduelles et d'autres rapides voire abruptes (« surprises climatiques »)[3]. Dans tous les cas, les remaniements de la composition des communautés en espèces sont bien plus rapides et bien plus importants que sur terre[3].
Les cartes[5] et résultats de simulations peuvent être comparés avec des données réelles de l’histoire récente (1960 à 2015) et contemporaine de la biodiversité marine. Selon Grégory Beaugrand les prédictions du modèle : « étaient très fiables et expliquaient très correctement les changements à longs termes des communautés biologiques et les surprises climatiques » (par exemple pour la mer de Barents où les biologistes ont observé dans le réel qu’environ 60 % de la communauté biologique a changé en 10 ans ; de même pour le Pacifique Nord-Est, où les écologues détectent les prémices d’un bouleversement majeur depuis les années 2010 avec notamment un blanchiment des coraux à Hawaï (2014) et d’importantes altérations de populations migratrices (salmonidés). Le modèle ne peut rien prédire à long terme (prédiction bien trop complexe), mais comme les tendances réelles, il montre[3] :
Ce travail confirme que les effets du changement climatique sur la biodiversité seront les plus manifestes, rapides et importants aux latitudes moyennes, avec des glissements d’espèces vers le nord (dans l’hémisphère nord) mais qui ne compenseront pas l'extinction générale des espèces à l'échelle planétaire[3].
Il y a cinq principaux types de mammifères marins.
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Les oiseaux qui se sont adaptés à la vie dans le milieu marin sont souvent appelés les oiseaux de mer. Cet ensemble inclut entre autres les albatros, les pingouins, les fous de Bassan et les manchots. Bien qu'ils passent le plus clair de leur vie dans l'océan, certaines espèces comme les goélands peuvent souvent être trouvé des milliers de miles dans les terres.
Les reptiles qui habitent ou fréquentent la mer comprennent les tortues de mer, les hydrophiinae(serpents marins), les tortues, l'iguane marin et le crocodile marin. La plupart des reptiles marins existants, à l'exception de certains serpents de mer, sont ovipares et ont besoin de retourner à la terre pour pondre leurs œufs. Ainsi, la plupart des espèces, à l'exception des tortues de mer, passent le plus clair de leur vie sur ou à proximité des terres plutôt que dans l'océan. En dépit de leurs adaptations marines, la plupart des serpents de mer préfèrent les eaux peu profondes à proximité des terres, autour des îles, en particulier les eaux qui sont un peu à l'abri, ainsi que les estuaires proches. Certains reptiles marins disparus, comme le ichtyosaure, avaient évolué pour devenir vivipare et n'avait pas l'obligation de retourner sur la terre ferme.
L'anatomie des poissons est composé d'un cœur à deux chambres, d'une opercule, d'une vessie natatoire, d'écailles, de nageoires, de lèvres, d' yeux et de cellules sécrétrices. Les poissons respirent en extrayant l'oxygène de l'eau à travers leurs branchies. Les nageoires les propulsent et aident à stabiliser les poissons dans l'eau. Les espèces biens connues des humains comprennent : la sardines, l'anchois, la morue, le poisson-clown, le saumon, etc.
Les échinodermes constituent un groupe exclusivement marin, regroupant de très nombreuses espèces depuis au moins le Cambrien. On y compte notamment les étoiles de mer, les oursins, les concombres de mer (« holothuries »), les crinoïdes ou encore les ophiures. De nombreuses espèces sont extrêmement abondantes sur les fonds marins à toutes les gammes de profondeurs, et constituent ainsi des maillons essentiels des processus biologiques marins de notre planète.
Le terme vernaculaire « crustacé » désigne les arthropodes marins : en tant que tel il est donc paraphylétique, car il regroupe des animaux très différents en excluant les embranchements terrestres (comme les insectes) qui en font génétiquement partie. Les arthropodes constituent un des groupes les plus abondants de toute la biomasse marine, notamment à travers les petites crevettes planctoniques telles que le krill. Les dizaines de milliers (peut-être même millions) d'espèces d'arthropodes marins ont colonisé toutes les niches écologiques, aussi bien sur le fond qu'en pleine eau ou dans le sédiment, et se sont adaptés par une variété extraordinaire de forme et de tailles, certains crabes des profondeurs mesurant plusieurs mètres de diamètre.
Certains arthropodes marins ne sont cependant pas inclus dans le terme « Crustacés », comme les Chélicérates.
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Les cnidaires constituent un groupe presque exclusivement marin (le genre Hydra excepté), regroupant de très nombreuses espèces d'animaux simplistes à symétrie radiaire. Il regroupe notamment les polypes (corail, anémone de mer) et les formes libres (méduses). Il y a plus de 10 000 espèces reconnues. Par le corail, le groupe est un maillon essentiel de certains écosystèmes extrêmement riches et fragiles.
Les mollusques constituent un embranchement majeur et ancien du règne animal, caractérisés par un corps mou et dans certains cas une coquille, qui peut comporter une ou deux valves, parfois plus.
Sur le continent, ils sont principalement représentés par les limaces et les escargots.
En milieu marin, ils sont représentés par huit classes : les solénogastres, les caudofovéates, les polyplacophores (ou chitons, 900 espèces connues vivant entre 0 et −3 000 m), les monoplacophores, les gastéropodes (dont les limaces de mer et les escargots de mer, ou « coquillages » : 103 000 espèces connues ayant une répartition mondiale), les céphalopodes (poulpes, calmars et seiches, répartis en 786 espèces connues, toutes marines et vivant dans toutes les mers sauf la mer Noire), les bivalves (« coquillages » à coquille double, 12 000 espèces vivant en eau douce et dans toutes les mers du monde), et les scaphopodes.
Comme sur la terre, les invertébrés constituent une énorme partie de la vie marine. Les invertébrés marins comprennent les Cténophores ; les vers de mer incluant les Némertiens, les Annélides, les Sipuncula, les Echiura, les Chaetognatha, et les Phoronida ; les Porifera (éponges) ; les Bryozoaires…
De très nombreux protistes (animaux unicellulaires) habitent les eaux marines, et constituent une biomasse colossale. On y compte notamment des Rhizaria (foraminifères, radiolaires) et des Alveolata (Dinoflagellés, Ciliophores, Dinophytes...).
Plus de 1500 espèces de fungi (champignons au sens large, dont les levures) habitant les milieux marins sont connus. Ceux-ci parasitent des algues marines ou des animaux, ou sont saprobes sur les algues, les coraux, les kystes de protozoaires, les prairies sous-marines, le bois et autres substrats et peut également être trouvée dans la mousse de mer. Les spores de nombreuses espèces ont des appendices spéciaux qui facilitent l'attachement au substrat. Une gamme très variée de métabolites secondaires inhabituels est produite par des champignons marins.
La perception de l'environnement marin par le public évolue dans l'espace et dans le temps[réf. nécessaire].
La perception des Français sur l'état des milieux marins et sur l'exploitation des ressources marines fait l'objet d'une enquête annuelle dont les résultats confirment en 2014 l’inquiétude des Français concernant la « santé des mers et des océans du globe ». La plupart des sondés de métropole et d'outre-mer pensent que la mer est en mauvaise santé, avec deux menaces mondiales principales (dégazages et marées noires).
Selon leur région, les sondés expriment des différences d'avis. La Méditerranée est perçue comme plus atteinte pour les Français de métropole et d’outre-mer. Une minorité non négligeable des Français (en métropole principalement) estime que « la France surexploite ses ressources marines, en ce qui concerne le tourisme, le transport maritime et la pêche. À l’inverse, la grande majorité des Français de métropole ainsi que d’outre-mer estiment que leurs autorités n’exploitent pas suffisamment les possibilités qu’offre le domaine maritime en matière d’énergies renouvelables et de biotechnologies »[6].
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