• Insectes et plantes : chacun pour soi

L'histoire de la vie a connu plusieurs épisodes d’extinction massive dont le plus terrible fut celui de la fin du Permien (il y a 245 millions d’années), lorsque 90 pour cent des espèces disparurent ; la plus célèbre extinction, à la fin du Crétacé, vit la disparition des dinosaures (il y a 65 millions d’années). Après ces «remise à zéro» de la biosphère, toutes les relations entre les organismes vivants, et notamment les chaînes alimentaires, étaient à reconstruire. Selon une idée qui a les faveurs des paléontologues, la dernière diversification des insectes aurait été concomitante de celle des plantes à fleurs. Pourtant, les analyses de l’équipe de Peter Wilf, de l’Université de Pennsylvanie, suggèrent que les plantes et les insectes auraient connu des épanouissements indépendants, du moins à certains endroits du Globe.

Les registres fossiles de l’Ouest des États-Unis montrent qu’environ 800 000 ans après l’extinction du Crétacé, la flore et l’entomofaune (l’ensemble des insectes) étaient peu diversifiées, alors que neuf millions d’années plus tard, elles avaient recouvré le luxe qu’on leur connaît. Que s’est-il passé entre-temps? Aujourd’hui, la diversité des insectes est corrélée à celle des plantes, et ce de l’équateur aux pôles. Ce parallèle traduit-il une histoire commune?
Pour le savoir, les paléontologues ont analysé environ 15 000 feuilles fossiles, dont l’âge couvre la fin du Crétacé (de 66,5 à 65,5 millions d’années), le Paléocène (de 65,5 à 56,5) et l’Éocène (à partir de 56,5). Ils y ont traqué les traces de prédation par des insectes, la diversité de ces traces trahissant celles des insectes.

Aux deux extrémités de la période de transition étudiée, flore et entomofaune sont diversifiées, alors que ce n’est pas le cas juste après l’extinction. Toutefois, deux sites font exception. Le premier (Castle Rock, dans le Colorado) montre une grande diversité de plantes, comparable à celle d’une forêt tropicale, mais une faible diversité d’insectes. À l’inverse, le second site (Mexican Hat, dans le Montana) a livré seulement 16 espèces de plantes pour plus d’espèces d’insectes que les autres sites.

Ces résultats montrent que, lorsque du passé, il fut fait table rase, l’opportunisme devint la règle : en différents endroits, les chaînes alimentaires en cours d’élaboration furent instables et profitèrent, selon les contingences, aux végétaux ou aux insectes. Le retour à la diversité fut chaotique.
Loïc Mangin
Decoupled Plant and Insect Diversity After the End-Cretaceous Extinction
Why Are There So Many Species of Herbivorous Insects in Tropical Rainforests?
 
ACTU : Médailles Fields 2006
Les médailles Fields 2006 dans «Pour la Science», avec notamment un article de Wendelin Werner, neuvième français à recevoir la distinction suprême des mathématiques.


• PERSPECTIVE NEUTRINO

Le neutrino, particule insaisissable
Le neutrino est l'une des particules les plus mystérieuse de la nature. Insaisissable : elle peut traverser un mur d'eau d'une année-lumière sans interagir. Peu massive : on sait qu'elle a une faible masse, mais on ignore laquelle précisément. Changeante : elle "oscille" entre trois forme de particules. Imaginée en 1930 parce qu'elle palliait un manque d'énergie dans une réaction nucléaire, elle a été observée pour la première fois en 1956.

Aujourd'hui, on détecte des neutrinos qui viennent du cosmos, produits par des explosions d'étoiles, les supernovae. Durant l'été 2005, on a même décelé des neutrinos issus des éléments radioactifs contenus dans la croûte et le manteau terrestres. Mais c'est en étudiant les neutrinos des centrales nucléaires que les physiciens en ont appris le plus. Plusieurs projets de grande envergure sont lancés pour tenter de lever une partie du voile sur cette particule mystérieuse, notamment afin de mieux comprendre comment les neutrinos oscillent.

Trois familles
Le neutrino est une particule élémentaire neutre de spin ½ (c’est un fermion). Il appartient à la catégorie des leptons qui comprend aussi l’électron, le muon, et le tau. À chaque lepton correspond un anti-lepton, de même masse, mais de charge électrique opposée. Il existe trois famille de neutrinos : électronique, muonique et tauique, à chacune étant associée l’antineutrino correspondant. Comme les neutrinos ont une masse non nulle, ils se métamorphosent spontanément d’une famille à l’autre au cours de leur propagation dans l’espace-temps. C'est cette illustration « macroscopique » des lois fondamentales de la mécanique quantique, l’oscillation des neutrinos, qui va être testé à Double Chooz, près de la centrale de Chooz, dans les Ardennes.

Dans cette expérience lancée conjointement par le CEA et par le CNRS, deux détecteurs identiques seront construits à des distances différentes des réacteurs nucléaires de la centrale nucléaire de Chooz, qui produit des neutrinos en abondance. De la sorte, en mettant en évidence un déficit de neutrinos électroniques, on pourra tester précisément comment ces particules fantomatiques se sont transformées entre les deux détecteurs.
L'autre expérience, OPERA, qui a été inaugurée début septembre 2006 et à laquelle participe des laboratoires du CNRS, vise à détecter le neutrino tauique, qui n'a encore jamais été vu directement. Les neutrinos sont produits au CERN et voyagent plus de 700 kilomètres sous terre avant d'être détectées dans un détecteur au Gran Sasso, près de Rome.

Le neutrino n'a pas finit de faire parler de lui. D'autant que une expérience du type de celle de Double Chooz pourra être adaptée pour surveiller la prolifération nucléaire. La première conférence sur ce thème s'est déroulée du 24 au 26 septembre aux États-Unis. Une particule à suivre...
Philippe Pajot
Applied Antineutrino Physics Workshop
 

• BREVES

• Une mâchoire fourmi...dable
















La crevette-mante détenait le record du mouvement le plus rapide de la nature : elle assène un coup de patte à ses proies à une vitesse d’environ 23 m/s (plus de 80 km/h). Elle est aujourd’hui détrônée par une fourmi (Odontomachus bauri) du Costa Rica, qui claque ses mandibules à plus de 64 m/s (plus de 230 km/h). En outre, l’équipe qui a étudié cet insecte a montré que ce phénomène est utilisé à plusieurs fins, d’attaque et de défense.

L’accélération développée par les mandibules est 100 000 fois supérieure à la gravité : elles se referment en 130 microsecondes (2 300 fois plus rapidement qu’un battement de paupières). Le mouvement est tel que l’insecte prédateur ne peut réprimer un mouvement de recul. Cette conséquence inattendue de l’attaque a vraisemblablement été détournée et récupérée par les fourmis, car lorsqu’elles sont face à un adversaire vorace, voire un prédateur contre lequel un combat serait perdu d’avance, elles frappent le sol de leurs mandibules et s’échappent par les airs.

Mieux encore, les entomologistes ont décrit l’effet «pop-corn» : plusieurs fourmis sautent simultanément, de façon à semer la confusion chez le prédateur. Comme chez la crevette-mante, les muscles seuls ne suffisent pas à expliquer une telle accélération. Chez la fourmi, de l’énergie est stockée dans un dispositif mécanique, bloqué par une sorte de cliquet qui se relâche quand des poils sensitifs des mandibules sont touchés. Odontomachus bauri n’est pas la seule fourmi à être dotée de mâchoires puissantes, mais elle serait la seule à en avoir fait un moyen de locomotion. Le bricolage de l’évolution est sans limites.
L.M.
Multifunctionality and mechanical origins: Ballistic jaw propulsion in trap-jaw ants
voir les films des fourmis sauteuses


• Une pollution moyenâgeuse

La pollution est-elle née avec la Révolution industrielle ? Non, car l’un des plus importants sites miniers de plomb de l’époque médiévale, celui du massif du Mont Lozère, porte les traces de cette pollution libérée il y a 800 ans.
Des géochimistes français ont analysé des échantillons de sol sur un rayon de 200 mètres environ autour de deux ateliers métallurgiques médiévaux, où le minerai de plomb argentifère était traité. Les datations au carbone 14, réalisées sur des charbons de bois situés dans les mêmes couches sédimentaires que les déchets métallurgiques, ont permis de les attribuer à l’époque médiévale. Dans les échantillons analysés les plus riches en plomb (7 à 19 pour cent de la masse totale), le plomb provient essentiellement de l’époque médiévale : il correspond à 40 pour cent du plomb total pour le sol le moins pollué et entre 95 et 100 pour cent pour les autres.
La teneur en plomb actuellement autorisée en Europe est de 0,025 partie par million (ppm) dans les eaux potables et est comprise entre 0,02 et 1 ppm dans les denrées alimentaires. Les analyses ont révélé que les concentrations en plomb dans les sols d’ateliers des sites médiévaux sont supérieures à 20 000 ppm et comprises entre 20 et 100 ppm dans les bois et écorces des bouleaux poussant sur les sites pollués et aux alentours (sur une surface de huit kilomètres carrés). Une pollution datant du Moyen Âge, mais bien présente!
Aurélie Dureuil
Dispersion of Heavy Metals (Metalloids) in Soils from 800-Year-Old Pollution (Mont-Lozère, France)


• La biodiversité de l'Amazonie piégée dans l'ambre

Une petite mouche de 1,2 millimètre (a), un chironome (b) –cousin non piqueur des moustiques– et un acarien (c) de 200 micromètres ont été piégés dans un morceau d’ambre, c’est-à-dire de la résine d’arbre fossile. Ils ont plus de 12 millions d’années. L’équipe de Pierre-Olivier Antoine, du Laboratoire des mécanismes de transfert en géologie à Toulouse, les a trouvés dans des sédiments datés du Miocène moyen – entre 12 et 15 millions d’années – au bord de l’Amazone, au pied des Andes. L’Amazonie est aujourd’hui le site d’une faune et d’une flore très diversifiées, mais qu’en était-il lorsqu’elle était coupée du reste du monde? Parmi les inclusions animales et végétales déjà analysées dans les 500 grammes d’ambre retirés du site, plusieurs mouches et moustiques, des guêpes parasites, un coléoptère, des acariens, des bactéries, des algues et des champignons prouvent la présence de  nombreuses espèces au Miocène moyen. La biodiversité amazonienne était déjà très grande dans une forêt dense près d’un delta chaud et très humide.
Bénédicte Salthun-Lassalle
Le communiqué de presse du CNRS
Lien vers le résumé de l'article sur le site de PNAS (en anglais)


• Nanotrieur de molécules

Les équipes de Fabrice Charra, du CEA/ Saclay, et d’André-Jean Attias, du CNRS, ont mis au point une structure en «nid-d’abeilles» permettant de trier les molécules en fonction de leur taille. Pour fabriquer ce tamis moléculaire, ils utilisent des molécules qui s’autoassemblent sur une surface de graphite. Il s’agit de dérivés du tristilbène contenant des noyaux benzéniques insaturés et des chaînes carbonées saturées. Ces molécules réagissent en formant un réseau (un treillis) qui s’adsorbe sur le graphite. Chaque maille du treillis est limitée par six noyaux benzéniques.
Cette structure permet de trier des molécules présentes dans une solution : les mailles se comportent comme des puits de potentiel sélectifs. D’une part, seules les molécules dont la taille est inférieure à 1,3 nanomètre y pénètrent, et, d’autre part, seules les plus grosses (entre 1,1 et 1,3 nanomètre) restent bloquées à cause des interactions avec les noyaux insaturés, tandis que les plus petites s’échappent et passent de maille en maille grâce à l’agitation thermique. Ainsi, ce tamis piège sélectivement des molécules d’une taille précise.
A. D.
Communiqué de presse
Lien vers le résumé de l'article


• Des satellites à foison pour la Voie lactée

Notre galaxie compte quatre satellites de plus, des galaxies naines de quelques centaines à quelques milliers d’années-lumière d’envergure et distantes de 100 000 à 500 000 années-lumière. Trahies par des concentrations d'étoiles typiques des galaxies naines, elles ont été dénichées dans le relevé numérique du ciel Sloan (SDSS). Ces nouvelles venues portent le nombre de satellites de la Voie lactée à 20. Il en existerait au moins une cinquantaine. 
L'étude de ces galaxies lèvera peut-être un coin du voile sur la nature – «froide» ou «chaude» – de la matière noire, qui représente près de 85 pour cent de la matière dans l’Univers. À l’inverse de la matière noire chaude, la matière noire froide est supposée former facilement des amas. Or les galaxies se formeraient au cœur des concentrations de matière noire. Étant donné que les satellites sont nombreux, l’agrégation de la matière noire serait facile. Un argument en faveur de la matière noire froide.
Philippe Ribeau-Gésippe
Cats and Dogs, Hair and A Hero: A Quintet of New Milky Way Companions


• Quand la Manche était un fleuve

La Seine est un fleuve, puisqu’elle se jette dans la mer. Pourtant il n’en a pas toujours été ainsi : il y a environ 20 000 ans, le niveau des mers était de 130 mètres inférieur à celui d’aujourd’hui, de sorte que la Manche ressemblait à un fleuve (de plusieurs kilomètres de largeur tout de même). L'histoire de cette Manche ancienne a été retracée en analysant les sédiments marins de ce bassin fluvial.

Les chercheurs ont utilisé une carotte de sédiments prélevée dans le golfe de Gascogne là où était situé l’ancien estuaire de la Manche. Plusieurs types d’informations climatiques ont été recherchés dans chaque strate datée au carbone 14. La quantité de carbone organique et la proportion de carbone par rapport à l’azote révèlent la provenance, continentale ou marine, des sédiments, mais la distinction est rarement nette. En s'aidant d'une nouvelle technique d'analyse des traces moléculaires, les grandes étapes de l'histoire de la Manche ont pu être retracées.

Il y a 20 000 ans, l’Europe du Nord est recouverte de calottes glaciaires. Les sols sont gelés et aucune rivière n’alimente le fleuve Manche. Peu après, plus tôt qu’on ne le pensait pendant la déglaciation, la Tamise, le Rhin, la Somme, la Seine, l’Elbe... reprennent leur activité et charrient des sédiments. Le système fluvial s’interrompt 3 000 ans plus tard, il y a 17 000 ans, lorsque les températures baissent brusquement. Cet épisode résulte de la débâcle de la calotte glaciaire Laurentide qui couvrait jusqu’alors l’Amérique du Nord : l’apport massif d’eau douce (révélé par des grains rocheux trouvés dans la colonne de sédiments) perturbe les courants de l'Atlantique Nord et arrête le flux de chaleur venant des tropiques.

Les fleuves s’arrêtent et ne recommenceront à couler que 3 000 ans plus tard, à un moment où, le niveau des mers ayant remonté, la configuration de l’Europe ressemble presque à celle d’aujourd’hui. Ces résultats alimenteront les prochaines modélisations qui tentent d’établir les liens entre océans, eaux douces et climat. À l’heure où la fonte de la calotte groenlandaise devient préoccupante (l’apport d’eau douce pourrait perturber notablement le climat), il est urgent de mieux comprendre... ce qui nous attend.
L. M.
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