OCÉANOGRAPHIE: HISTOIRE, DOMAINE D'ÉTUDES, BRANCHES ET RECHERCHE - SCIENCE - 2025

L' océanographie est la science qui étudie les océans et les mers dans leurs aspects physiques, chimiques, géologiques et biologiques. La connaissance des océans et des mers est essentielle, car selon les théories acceptées, les mers sont le centre d'origine de la vie sur Terre.

Le mot océanographie vient du grec okeanos (eau qui entoure la terre) et graphein (décrire), et a été inventé en 1584. Il est utilisé comme synonyme d'océanologie (étude des plans d'eau), utilisé pour la première fois en 1864.

Navire océanographique et véhicule autonome, à Lorne, en Écosse. Source: StifynTonna, de Wikimedia Commons

Il a commencé à se développer à partir de la Grèce antique avec les œuvres d'Aristote. Plus tard, au 17ème siècle, Isaac Newton a réalisé les premières études océanographiques. À partir de ces études, divers chercheurs ont apporté des contributions importantes au développement de l'océanographie.

L'océanographie est divisée en quatre branches principales d'études: physique, chimie, géologie et biologie marine. Prises ensemble, ces branches d'étude permettent d'aborder globalement la complexité des océans.

Les recherches les plus récentes en océanographie se sont concentrées sur les effets du changement climatique mondial sur la dynamique des océans. De même, l'étude des écosystèmes présents dans les tranchées marines a été intéressante.

L'histoire

Les débuts

Depuis son origine, l'être humain a eu une relation avec les mers et les océans. Ses premières approches pour comprendre le monde marin étaient pratiques et utilitaires, car c'était une source de nourriture et de canaux de communication.

Les marins s'intéressaient à la fixation des routes maritimes au moyen de l'élaboration de cartes de navigation. De même, au début de l'océanographie, il était d'une grande importance de connaître le mouvement des courants marins.

Dans le domaine biologique, déjà dans la Grèce antique, le philosophe Aristote a décrit 180 espèces d'animaux marins.

Certaines des premières études théoriques océanographiques sont dues à Newton (1687) et Laplace (1775), qui ont étudié les marées de surface. De même, des navigateurs comme Cook et Vancouver ont fait d'importantes observations scientifiques à la fin du 18e siècle.

XIXème siècle

Le père de l'océanographie biologique est considéré comme le naturaliste britannique Edward Forbes (1815-1854). Cet auteur a été le premier à mener des études sur le biote marin à différentes profondeurs. Ainsi, j'ai pu déterminer que les organismes étaient distribués différemment à ces niveaux.

De nombreux autres scientifiques de l'époque ont apporté d'importantes contributions à l'océanographie. Parmi ceux-ci, Charles Darwin a été le premier à expliquer l'origine des atolls (îles coralliennes), tandis que Benjamin Franklin et Louis Antoine de Bougainville ont contribué à la connaissance des courants marins de l'Atlantique Nord et Sud respectivement.

Mathew Fontaine Maury était un scientifique nord-américain considéré comme le père de l'océanographie physique. Ce chercheur a été le premier à collecter systématiquement des données océaniques à grande échelle. Leurs données proviennent principalement des registres de navigation des navires.

Mathew Fontaine. Source: Maury Brendann, via Wikimedia Commons

Pendant cette période, des expéditions marines ont commencé à être organisées à des fins scientifiques. Le premier était celui du navire anglais HMS Challenger, dirigé par l'Ecossais Charles Wyville Thomson. Ce navire a navigué de 1872 à 1876, et les résultats obtenus sont contenus dans un ouvrage de 50 volumes.

XXe siècle

Pendant la Seconde Guerre mondiale, l'océanographie avait une grande applicabilité pour planifier la mobilisation des flottes et des débarquements. De là est venue la recherche sur la dynamique des vagues, la propagation du son dans l'eau, la morphologie côtière, entre autres aspects.

En 1957, a été célébrée l'Année géophysique internationale, qui avait une grande importance pour la promotion des études océanographiques. Cet événement a été déterminant pour promouvoir la coopération internationale dans la conduite d'études océanographiques dans le monde entier.

Dans le cadre de cette coopération, une expédition sous-marine conjointe a été menée en 1960 entre la Suisse et les États-Unis; le bathyscaphe (petit bateau de plongée profonde) Trieste a atteint une profondeur de 10 916 mètres dans la fosse des Mariannes.

Bathyscaphe Trieste. Source: Voir la page pour l'auteur, via Wikimedia Commons.

Une autre expédition sous-marine importante a été menée en 1977 avec le submersible américain Alvin. Cette expédition a permis de découvrir et d'étudier les prairies hydrothermales des grands fonds.

Enfin, il convient de souligner le rôle du commandant Jacques-Yves Cousteau dans la connaissance et la diffusion de l'océanographie. Cousteau a dirigé pendant de nombreuses années le navire océanographique français Calypso, où de nombreuses expéditions océanographiques ont été menées. De même, dans le domaine informatif, divers documentaires ont été tournés qui composent la série intitulée The Underwater World de Jacques Cousteau.

Champ d'étude

Le domaine d'étude de l'océanographie englobe tous les aspects des océans et des mers du monde, y compris les zones côtières.

Les océans et les mers sont des environnements physico-chimiques qui abritent une grande diversité de vie. Ils représentent un environnement aquatique qui occupe environ 70% de la surface de la planète. L'eau et son extension, ainsi que les forces astronomiques et climatiques qui l'affectent, déterminent ses caractéristiques particulières.

Il y a trois grands océans sur la planète; le Pacifique, l'Atlantique et l'Inde. Ces océans sont interconnectés et séparés de grandes régions continentales. L'Atlantique sépare l'Asie et l'Europe de l'Amérique, tandis que le Pacifique sépare l'Asie et l'Océanie de l'Amérique. L'océan Indien sépare l'Afrique de l'Asie dans la zone proche de l'Inde.

Les bassins océaniques commencent sur la côte associée au plateau continental (partie submergée des continents). La zone de la plate-forme atteint une profondeur maximale de 200 m et se termine par une pente raide qui se connecte au fond marin.

Le fond de l'océan comprend des montagnes d'une hauteur moyenne de 2000 m (crêtes) et un sillon central. De là vient le magma provenant de l'asthénosphère (couche interne de la terre formée de matériaux visqueux), qui se dépose et forme le fond de l'océan.

Branches de l'océanographie

L'océanographie moderne est subdivisée en quatre branches d'étude. Cependant, le milieu marin est très intégré et les océanographes gèrent donc ces zones sans devenir trop spécialisés.

Océanographie physique

Cette branche de l'océanographie étudie les propriétés physiques et dynamiques de l'eau dans les océans et les mers. Son objectif principal est de comprendre la circulation océanique et la répartition de la chaleur dans ces masses d'eau.

Tenez compte des aspects tels que la température, la salinité et la densité de l'eau. Les autres propriétés pertinentes sont la couleur, la lumière et la propagation du son dans les océans et les mers.

Cette branche de l'océanographie étudie également l'interaction de la dynamique atmosphérique avec les masses d'eau. De plus, il inclut le mouvement des courants océaniques à différentes échelles.

Océanographie chimique

Il étudie la composition chimique des eaux et sédiments marins, les cycles chimiques fondamentaux et leurs interactions avec l'atmosphère et la lithosphère. D'autre part, il aborde l'étude des altérations produites par l'ajout de substances anthropiques.

De même, l'océanographie chimique étudie comment la composition chimique de l'eau affecte les processus physiques, géologiques et biologiques des océans. Dans le cas particulier de la biologie marine, il interprète comment la dynamique chimique affecte les organismes vivants (biochimie marine).

Océanographie géologique ou géologie marine

Cette branche est responsable de l'étude du substrat océanique, y compris de ses couches les plus profondes. Les processus dynamiques de ce substrat et leur influence sur la structure des fonds marins et des côtes sont abordés.

La géologie marine étudie la composition minéralogique, la structure et la dynamique des différentes couches océaniques, en particulier celles liées aux activités volcaniques sous-marines et aux phénomènes de subduction impliqués dans la dérive des continents.

Les investigations menées dans ce domaine ont permis de vérifier les approches de la théorie de la dérive des continents.

D'autre part, cette branche a une application pratique extrêmement pertinente dans le monde moderne, en raison de la grande importance qu'elle revêt pour l'obtention de ressources minérales.

Les études de prospection géologique sur les fonds marins permettent l'exploitation des gisements offshore, en particulier le gaz naturel et le pétrole.

Océanographie biologique ou biologie marine

Cette branche de l'océanographie étudie la vie marine, elle englobe donc toutes les branches de la biologie appliquées au milieu marin.

Le domaine de la biologie marine étudie à la fois la classification des êtres vivants et de leurs environnements, leur morphologie et leur physiologie. De plus, il prend en compte les aspects écologiques reliant cette biodiversité à son environnement physique.

Récif de corail dans les îles Andaman (Inde) Ritiks, de Wikimedia Commons

La biologie marine est divisée en quatre branches selon la superficie des mers et des océans que vous étudiez. Ceux-ci sont:

• Océanographie pélagique: elle se concentre sur l'étude des écosystèmes présents en eaux libres, loin du plateau continental.
• Océanographie néritique: les organismes vivants présents dans les zones proches de la côte, au sein du plateau continental, sont pris en compte.
• Océanographie benthique: fait référence à l'étude des écosystèmes trouvés à la surface des fonds marins.
• Océanographie démersale: les organismes vivants qui vivent près du fond marin dans les zones côtières et sur le plateau continental sont étudiés. Une profondeur maximale de 500 m est envisagée.

Recherche récente

Océanographie physique et changement climatique

Les recherches récentes incluent celles évaluant les effets du changement climatique mondial sur la dynamique des océans. Par exemple, il a été constaté que le principal système de courants océaniques (le courant atlantique) modifie sa dynamique.

On sait que le système des courants marins est généré par des différences de densité des masses d'eau, principalement déterminées par des gradients de température. Ainsi, les masses d'eau chaude sont plus légères et restent dans les couches superficielles, tandis que les masses froides coulent.

Dans l'Atlantique, les masses d'eau chaude se déplacent vers le nord depuis les Caraïbes par le Gulf Stream et à mesure qu'elles se déplacent vers le nord, elles se refroidissent et coulent, retournant vers le sud. Selon l'éditorial de la revue Nature (556, 2018), ce mécanisme s'est ralenti.

Il est suggéré que la décélération du système actuel est due au dégel causé par le réchauffement climatique. Cela entraîne une augmentation de l'approvisionnement en eau douce et une modification de la concentration de sels et de la densité de l'eau, affectant le mouvement des masses d'eau.

Le flux des courants contribue à la régulation de la température mondiale, à la distribution des nutriments et des gaz, et leur altération a de graves conséquences pour le système planétaire.

Océanographie chimique

L'un des axes de recherche qui retient actuellement l'attention des océanographes est l'étude de l'acidification des mers, principalement due à l'effet du niveau de pH sur la vie marine.

Les niveaux de CO ₂ dans l'atmosphère ont fortement augmenté ces dernières années en raison de la forte consommation de combustibles fossiles par diverses activités humaines.

Ce CO _{2 se} dissout dans l'eau de mer, générant une diminution du pH des océans. L'acidification des océans affecte négativement la survie de nombreuses espèces marines.

En 2016, Albright et ses collègues ont mené la première expérience d'acidification des océans dans un écosystème naturel. Dans cette recherche, il a été constaté que l'acidification peut réduire la calcification des coraux jusqu'à 34%.

Géologie marine

Cette branche de l'océanographie a étudié le mouvement des plaques tectoniques. Ces plaques sont des fragments de lithosphère (couche externe rigide du manteau terrestre) qui se déplacent sur l'asthénosphère.

Des recherches récentes de Li et de ses collègues publiées en 2018 ont révélé que les grandes plaques tectoniques peuvent provenir de la fusion de plaques plus petites. Les auteurs font une classification de ces microplaques en fonction de leur origine et étudient la dynamique de leurs mouvements.

De plus, ils constatent qu'il existe un grand nombre de microplaques associées aux grandes plaques tectoniques de la Terre. Il est indiqué que la relation entre ces deux types de plaques peut aider à consolider la théorie de la dérive des continents.

Océanographie biologique ou biologie marine

Ces dernières années, l'une des découvertes les plus marquantes en biologie marine a été la présence d'organismes dans les tranchées marines. L'une de ces études a été réalisée dans la tranchée des îles Galapagos, montrant un écosystème complexe où de nombreux invertébrés et bactéries sont présents (Yong-Jin 2006).

Les tranchées marines n'ont pas accès à la lumière du soleil étant donné leur profondeur (2500 mètres au-dessus du niveau de la mer), la chaîne trophique dépend donc de bactéries chimiosynthétiques autotrophes. Ces organismes fixent le CO ₂ du sulfure d'hydrogène obtenu à partir des évents hydrothermaux.

Les communautés de macroinvertébrés qui habitent les eaux profondes se sont révélées très diverses. En outre, il est proposé que la compression de ces écosystèmes fournisse des informations pertinentes pour élucider l'origine de la vie sur la planète.

Références

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3. Editoral (2018) Regardez l'océan. Nature 556: 149
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10. Yong-Jin W (2006) Évents hydrothermaux en haute mer: écologie et évolution J. Ecol Field Biol.29: 175-183.