Evolution de la zone critique au cours de l’Holocène : reconstruction des changements hydroclimatiques et anthropiques à partir d’archives lacustres alpines

Evolution de la zone critique au cours de l’Holocène : reconstruction des changements hydroclimatiques et anthropiques à partir d’archives lacustres alpines

Direction : Arnaud Huguet et Thanh Thuy Ngyen Tu

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. L’érosion est dépendante à la fois des changements climatiques, hydrologiques et d’usage des sols. Mieux comprendre la dynamique d’érosion des sols au cours de l’Anthropocène nécessite une étude conjointe de ces différents paramètres. 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.

Cette thèse propose de développer à haute résolution temporelle une approche combinant de multiples traceurs et proxies organiques sur deux archives sédimentaires lacustres (lac Iséo et lac du Bourget) provenant de deux bassins versants contrastés de part et d'autre des Alpes, influencés par des systèmes hydroclimatiques distincts et ayant des histoires humaines contrastées. L’objectif est de discriminer, voire de quantifier, les impacts respectifs du climat et de l’homme sur l’évolution de la zone critique. L'étude sera focalisée sur des "Hot Moments" de l'histoire holocène des Alpes, qu'il s'agisse de crises climatiques identifiées (Evènements à 4.2, Optimum Médiéval…), ou de grandes transitions dans la dynamique des populations (Néolithique, transition âge du Bronze – âge du Fer, Antiquité…).

Un screening de l’ensemble des composés organiques présents au sein des deux carottes sera réalisé en début de thèse sur un set limité d’échantillons (une dizaine) répartis le long de chaque carotte afin d’identifier les biomarqueurs potentiellement pertinents pour la reconstruction des variables du climat, de l'occupation, usage, dynamique et érosion des sols en lien avec les activités anthropiques. Nous utiliserons ensuite un ensemble de traceurs organiques pour reconstruire l'évolution des paramètres climatiques (températures et hydrologie), de la végétation, de l'usage et de l'érosion des sols durant l'Holocène.

La dynamique climatique sera ainsi reconstruite au moyen de proxies moléculaires des températures (tetraéthers) et des conditions hydrologiques (δ2H des n-alcanes et acides gras). L’évolution de la végétation sera suivie à l’aide de biomarqueurs classiques (n-alcanes, acides gras) et plus spécifiques (e.g. éthers méthyliques de triterpènes pentacycliques, marqueurs de graminées ou méthoxy-serratènes, marqueurs de Pinacées). Les résultats de ces analyses seront confrontés aux enregistrements polliniques disponibles dans les régions d'étude. Les données archéologiques permettront de contraindre la présence humaine dans les bassins versants des lacs étudiés. Ces résultats seront appuyés par l'analyse à haute résolution de biomarqueurs moléculaires traceurs des activités humaines développés récemment, comme le cannabinol, traceur du chanvre textile ou la miliacine, traceur du millet cultivé. La dynamique des sols sera abordée à une résolution temporelle équivalente à celle des autres traceurs et proxies dans les deux sites au moyen, tout d'abord, des traceurs de sources de matière organique (n-alcanes, tetraéthers). La datation au 14C de molécules individuelles provenant de l'érosion des sols, en plus de celles de la matière organique globale, réalisée de manière ponctuelle sur quelques échantillons, permettra de préciser l'âge moyen des matières organiques érodées, et ainsi déterminer les phases régressives et progressives de la dynamique des sols pour déterminer leur résilience face aux évènements climatiques et aux pressions anthropiques.

Au final, les analyses de géochimie organique proposées apporteront des informations clefs sur les variations des conditions hydroclimatiques et de la pression anthropique au cours de l’Holocène dans les Alpes, pouvant forcer la dynamique des sols et de leur érosion. Ces analyses viendront en complément de celles déjà effectuées (analyses sédimentologiques et géochimiques). Cette approche permettra reconstituer les impacts du climat et de l’homme sur l’évolution de la ZC dans les Alpes.

Date de démarrage: 
oct 2019
Contact: 
Arnaud Huguet
Durée: 
3 ans
Type de recrutement: 
Doctorat