Offre stage M2, LSCE/METIS

Reconstruction des variations climatiques et hydrologiques au cours des 12,000 dernières années dans les Alpes du Sud (Lac Iseo, Italie)

La Zone Critique (ZC) est le lieu des interactions entre l’atmosphère, l’hydrosphère, le couvert nival, les sols, les roches et les écosystèmes. Les flux de matière au sein de cette zone dépendent principalement du climat, de la pédogénèse et du couvert végétal. Les deux facteurs précédemment cités ont été influencés depuis des millénaires par les activités humaines. Cependant, l’impact des hommes sur les processus se déroulant au sein de la ZC, en particulier les phénomènes d’érosion, s’est intensifié au cours du dernier siècle, et constitue l’une des principales manifestations de l’Anthropocène. Dans ce contexte, les archives sédimentaires lacustres apparaissent particulièrement utiles car elles peuvent fournir un enregistrement continu et intégré des variations hydro-climatiques et des flux de matériel terrigène. A ce jour, les données paléoclimatiques et hydrologiques disponibles en Italie du Nord et centrale restent rares, malgré la forte densité de population de cette région et son importance pour l’économie nationale du pays. Cette étude propose de reconstruire les variations climatiques et hydrologiques qui se sont produites au cours de l’Holocène en Italie du Nord à partir d’une archive sédimentaire lacustre prélevée dans le lac Iseo (Alpes du Sud ; 185 m d’altitude). Le lac Iseo est le quatrième lac le plus grand de cette région, avec une superficie de 60,9 km2. Les premières traces documentées de présence humaine dans la région remontent au Mésolithique tandis que l’activité agricole a débuté au Néolithique (environ 7000 ans avant nos jours).

Une carotte de 21 m de long et couvrant les 12000 dernières années a été prélevée au centre du lac Iseo, devrait permettre de reconstruire de manière fine les changements hydroclimatiques au cours de cette période. En plus des analyses sédimentologiques et géochimiques (XRF) réalisées dans le cadre d’une thèse sur cette carotte, nous proposons d’étudier lors de ce stage certains constituants spécifiques de la matière organique sédimentaire. Nous nous intéresserons plus particulièrement à deux familles de biomarqueurs lipidiques : les n-alcanes et les alkyl tetraéthers de glycérol. Néanmoins, un screening de l’ensemble des composés présents dans les extraits sera effectué afin d’identifier d’autres biomarqueurs potentiellement pertinents pour la reconstruction des paléoenvironnements locaux en lien avec les activités anthropiques.
La longueur de chaîne des n-alcanes, communément trouvés dans les archives géologiques, varie en fonction de leurs organismes sources : les n-alcanes à courtes chaînes (<C21) sont principalement produits par les algues et les cyanobactéries, les homologues impairs à longueurs de chaînes intermédiaires (C21-C25) proviennent des macrophytes et ceux à longues chaînes (>C25) des végétaux terrestres. En outre, la composition isotopique en hydrogène des n-alcanes à longues chaînes (δ2Hwax) est dépendante du δ2H de l’eau utilisée par les plantes, lui-même dépendant, en climat tempéré, de la température, de la quantité de précipitations, et de l’aridité. Le δ2Hwax est ainsi utilisé pour reconstruire les conditions hydroclimatiques passées. En complément, le δ13Cwax de ces mêmes molécules permet de préciser le stress hydrique subit par les végétaux. Les alkyl tetraéthers de glycérol constituent une autre famille de lipides, d’origine microbienne (i .e. archées et certaines bactéries encore inconnues à ce jour). Ces composés sont de plus en plus utilisés pour les reconstructions paléoclimatiques dans les environnements aquatiques et terrestres. Il a en particulier été démontré que la distribution des tetraéthers d’origine bactérienne était corrélée aux variations de température et de pH dans les sols et en milieu lacustre.

Au cours de ce stage, nous effectuerons une analyse haute résolution des n-alcanes et des tetraéthers le long de la carotte d’Iseo. L’abondance relative des n-alcanes et des tetraéthers sera déterminée pour étudier l’évolution des sources (terrigène vs. aquatique) de la matière organique au cours du temps. En parallèle, les variations hydrologiques passées seront reconstruites à partir des δ2Hwax et δ13Cwax. Les changements de température et de pH seront eux estimés à partir de la distribution des tetraéthers bactériens. Les analyses de géochimie organique proposées apporteront des informations clef sur les variations des conditions environnementales et hydrologiques au cours de l’Holocène dans la région du lac Iseo. Ces analyses viendront en complément de celles déjà effectuées sur cette carotte et seront mises en lien avec les données archéologiques et historiques disponibles sur ce bassin versant. Cette approche permettra reconstituer les impacts du climat et de l’homme sur l’évolution de la zone critique dans ce bassin versant majeur des Alpes.

Laboratoires d’accueil :
LSCE, Gif-sur-Yvette et METIS, Paris

Encadrants:
Jérémy Jacob (jeremy.jacob@lsce.ipsl.fr), UMR LSCE
Arnaud Huguet (arnaud.huguet@upmc.fr) et Thanh Thuy Nguyen Tu (thanh-thuy.nguyen-tu@upmc.fr), UMR METIS

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