Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Cette dissertation doctorale se déploie autour du problème de la situation de l'être humain dans l'univers tel que posé à neuf par la cosmologie physique grâce, principalement, au débat et à la controverse entourant le principe anthropique. Ce principe, formulé à l'origine par Brandon Carter, affirme l'existence d'un certain biais dans la structuration même de l'univers dans son ensemble au profit de la vie, et plus particulièrement de l'espèce humaine. Cette dernière, du fait de son existence et de sa capacité de compréhension scientifique de l'univers, impose à celui-ci d'être déterminé, en ses paramètres fondamentaux, de manière particulière, comme sous le fait d'un réglage minutieux. Cette thèse se propose de dégager les implications philosophiques de ce principe. Pour ce faire, il faut d'abord justifier une considération philosophique du discours scientifique et de la nature comme telle, car l'existence d'une véritable philosophie de la nature, disposant d'un objet qui lui soit propre, est aujourd'hui fortement mise en doute, voire répudiée. À partir de la détermination de la portée réelle de la science expérimentale par l'étude de la physique, son paradigme, nous établissons l'existence légitime, pour fonder, délimiter et donner sens au discours de celle-ci, d'une philosophie portant sur l'être naturel en son essence et la totalité de ses manifestations concrètes. Après l'étude détaillée des différents énoncés du principe anthropique et la détermination de la problématique philosophique de sa signification, nous abordons la question de la nature de l'organisme vivant en lui-même et dans son inscription à l'intérieur de la biosphère en évolution. Puis nous traitons de la question de l'inscription de la biosphère dans l'univers et de son statut, relativement à ce dernier, essentiel ou accidentel. Ensuite vient la question de la détermination du statut ontologique des formes de vie supérieures, de même que de celui de l'être humain et du principe qui le définit en propre : la pensée. Enfin, nous étudions la question des causes nécessaires et suffisantes de l'évolution cosmique dans son ensemble, et de l'existence de l'univers dans le but d'établir la situation réelle de l'être humain dans le monde et le sens de son existence.

La question au cœur du débat soulevé par le principe anthropique est aussi vieille que la pensée elle-même: quelle est la place de l'homme dans l'Univers? Mais si la réflexion est millénaire, elle revêt toutefois sous la forme du principe anthropique une originalité nouvelle qui tient principalement au fait qu'elle se pose cette fois en regard des nombreux bouleversements scientifiques du XXe siècle (Relativité, physique quantique, génétique, etc.), et sur la toile de fond de la cosmologie contemporaine (rougissement des galaxies, rayonnement fossile, astrophysique nucléaire, etc.). La relation entre l'être humain et le cosmos examinée dans ce cadre est celle qui lie la possibilité de l'émergence de la vie dans un schéma cosmique évolutif d’une part, et les paramètres physiques fondamentaux de l'Univers (lois physiques et conditions initiales) de l’autre. Ceux-ci étaient-ils depuis le début ajustés en vue de celle-là? C'est du moins ce que pourrait laisser croire un certain nombre de découvertes récentes en astrophysique, réanimant par là, au cœur de la physique moderne, l'antique discussion sur l'existence de finalité dans la nature.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les mangroves sont des forêts côtières des régions tropicales et subtropicales, situées dans la zone de balancement des marées. Elles fournissent un grand nombre de services écosystémiques aux sociétés humaines et aux milieux adjacents (ressources, habitats, protection). Les mangroves sont continuellement affectées par des variations environnementales naturelles (salinité, température, cycle des marées) mais elles sont également le réceptacle d'effluents anthropiques (aquacultures, centres urbains). Il a été suggéré que ces forêts humides pourraient participer à la bio-épuration d'eaux usées domestiques (EUD). Les objectifs de la thèse étaient à la fois d'apporter des éléments pouvant ultérieurement servir à définir un cadre pour cet usage spécifique d'un écosystème naturel, et, sur le plan plus fondamental, d'évaluer les capacités de résistance et de résilience à court et long termes d'une mangrove soumise à une perturbation anthropique contrôlée. Le travail de thèse s'est appuyé sur un système expérimental fonctionnant depuis 2008 dans la plus grande mangrove de l'île de Mayotte. Dans ce système pilote, des EUD prétraitées sont quotidiennement déversées dans deux zones de mangroves dominées par les palétuviers Ceriops tagal ou Rhizophora mucronata et ayant des caractéristiques contrastées. Plusieurs campagnes d'échantillonnage ont permis de suivre in situ l'impact de l'excès de nutriments et d'eau douce sur la végétation, les crabes, la méiofaune et les communautés microbiennes, et de déterminer leurs capacités de résistance et de résilience. Dans ce travail, les EUD ont fortement stimulé la croissance de la végétation, modifié la structure des populations de crabes, de méiofaune, et des communautés microbiennes, et induit une hausse des densités et des activités des microorganismes impliqués dans le cycle de l'azote. Ceci n'a cependant pas entrainé de dysfonctionnement majeur de l'écosystème (perte massive de couvert végétal ou forte régression des populations de crabes). L'observation de l'écosystème sur deux ans après l'arrêt d'apports d'EUD a également mis en évidence une capacité notable de résilience de la mangrove. Enfin, les résultats de cette étude indiquent que la zone dominée par R. mucronata serait plus apte à recevoir les EUD prétraitées dans le cadre de leur bio-épuration par la mangrove car moins impactée. / Mangroves are coastal forests in (sub)tropical regions, located in the intertidal zone. They provide a many ecosystem services to human societies and neighboring ecosystems (resources, habitats, protection). Mangroves are continually affected by natural stresses (salinity, temperature, tidal cycle) but they are also subjected to anthropogenic effluents (aquaculture, urban centers). It was suggested that mangroves may be used for the bio-epuration of domestic wastewaters. This thesis aims at providing elements that will help defining the framework for this specific usage of a natural ecosystem and evaluating the long- and short-term resistance and resilience abilities of mangroves subjected to an anthropic disturbance. To reach these objectives, we used an experimental system set up in the largest mangrove of the island Mayotte. In this system, pretreated wastewaters (PW) are daily discharged in two mangrove zones dominated by Ceriops tagal or Rhizophora mucronata. Several sampling campaigns allowed to monitor in situ the impact of nutrient and freshwater excess on vegetation, crabs, meiofauna, and microbial communities and to determine their resistance and resilience capacities. In this work, PW strongly stimulated vegetation growth, altered the structure of crabs and meiofauna, modified the microbial structure and increased microbial density and activity of microorganisms involved in nitrogen cycle. However, no major dysfunction of the ecosystem (loss of vegetation, strong decrease in crab density) was observed. The monitoring of the ecosystem during two years after the PW discharge was stopped showed a marked ability of the mangrove to recover from the disturbance. Finally, the results indicate that R. mucronata mangrove zone, less disturbed, is more able to receive discharges for bio-epuration of domestic PW by mangrove ecosystem.

L’érosion mécanique des surfaces continentales, ou "détritisme", résulte du forçage climatique mais peut être amplifiée par le forçage anthropique. Cette érosion des sols, et sa compréhension, représentent aujourd’hui un questionnement sociétal majeur. Le présent travail s’est donc intéresse aux relations étroites liant climat, Homme et détritisme, dans les environnements continentaux holocènes. Associée à une démarche analytique multiparamètres, couplant quantification et modélisation de l’érosion des sols, l’étude intégrée et la comparaison de différents systèmes lacustres d’Europe occidentale, d’altitude et de piedmont, alpins et pyrénéens, a permis d’obtenir les informations suivantes. A long terme, la bipartition climatique Holocène (Optimum Climatique/Néoglaciaire) s’illustre par une augmentation de l’humidité, généralisée en Europe occidentale, et de l’ordre de 800 mm/an dans les Alpes françaises. Cette transition résulterait d’un relais entre le forçage solaire et le couplage océan/atmosphère. A court terme, l’Holocène est ponctué de périodes plus humides ou plus sèches, synchrones a l’échelle de l’Europe occidentale, et culminant avec le Petit Age Glaciaire. La présence humaine est d’abord mise en évidence dans les systèmes de piedmont et est synchrone a l’échelle des Alpes (Néolithique). Elle parait plus tardive dans les sites de haute altitude (Age du Bronze). L’implantation humaine en altitude et en piedmont est régulée par l’accessibilité aux sites, mais également par des rétroactions climatiques négatives. En piedmont, ces rétroactions négatives ne sont effectives que jusqu’à l’Age du Fer. Si le détritisme est dans un premier temps principalement controlé par le climat, il subit les conséquences de l’anthropisation des le Néolithique dans les Préalpes. Cette anthropisation est limitée aux systèmes de piedmont, ou elle explique jusqu’à 50% de l’érosion des sols, notamment pendant l’Age du Bronze, l’Age du Fer et le dernier siècle. / The mechanical erosion of continental surfaces, or “detritism”, results from climatic forcing, but can be amplified by the anthropogenic one. Today, soil erosion represents therefore one of the major issue. The present work is thus focused on the interactions linking climate, human impacts and detrism, on Holocene continental environments. Associated with a multiparameter analytical approach, combining the quantification and the modelisation of soil erosion, the integrative study and the comparison of different lacustrines archives from Western Europe provide the following informations. At long time scale, the transition out of the Holocene Thermal Maximum towards the Neoglacial period is defined by the progressive establishment of a wetter climate within Western Europe. In Western French Alps, this is more particularly characterized by an increase of 800 mm per year of the mean annual precipitation. Human presence is first detected throughout the piedmont plain, and is synchronous across the Alps (Neolithic period). Human settlements are regulated by the accessibility, but also by negative climate feedbacks, at least up to the Iron Age. Over the Holocene, soil erosion is thereby mainly controlled by the climate but is also influenced by the human activities wihtin the piedmont plain, since the Neolithic period. This anthropogenic pressure explains up to 50% of the soil erosion quantified into the lacustrine archives from the French Prealps. It is more particularly important during the Bronze Age, the Iron Age and the modern period.

Les écosystèmes sahéliens, et tout particulièrement ceux qui se développent sur des sols sableux, réagissent très vite et très intensément aux moindres changements climatiques. Dans cette zone semi-aride, l'érosion éolienne qui affecte essentiellement les surfaces cultivées met en péril l'exploitation durable des ressources en terre. Par ailleurs, l'explosion démographique de ces dernières décennies et les grandes crises climatiques à l'origine des sécheresses du vingtième siècle ont eu d'importantes répercussions sur le milieu. Pour gérer au mieux ce milieu fragile, il importe d'abord de bien comprendre son fonctionnement. Ce travail de thèse s'est donc inscrit dans le programme de recherche AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson africaine) et se situe au coeur du programme CORUS2 (Coopération pour la Recherche Universitaire et Scientifique) concernant essentiellement l'étude de la dynamique éolienne des sols sableux cultivés de la région de Niamey. La stratégie suivie au cours de cette étude a été de s'appuyer sur un important dispositif de mesures expérimentales pour comprendre au mieux et quantifier le fonctionnement actuel du milieu essentiellement vis-à-vis de l'érosion éolienne. Ces mesures expérimentales ont permis d'interpréter les changements que nous avons pu mettre en évidence sur un ensemble de terroirs proches de Niamey qui constituent les bassins versants de deux lacs permanents récents : Bangou Bi et Bangou Kirey (13,51° N - 2,21° E). Les enregistrements sédimentaires recueillis dans ces lacs ont ensuite été analysés en regard de l'évolution de leur bassin versant. Au cours de cette étude nous avons mis en évidence le rôle majeur des résidus de culture dans les champs traditionnels et montré que même à des taux de recouvrement extrêmement bas, ils constituent une protection pour les sols. Cependant leur efficacité chute en deçà d'un seuil de 2% et l'érosion éolienne déplace alors des quantités considérables de terres (130 t/an en moyenne) et participe activement à l'encroûtement des sols. Il est probable qu'à la faveur combinée de la mise en culture de l'ensemble des versant avant 1975 et de la sécheresse de 1985, un tel processus d'érosion et d'encroûtement s'est mis en place expliquant ainsi la dégradation considérable du milieu que nous avons mise en évidence entre 1975 et 2009 à partir d'enquêtes auprès des population et par la cartographie diachronique des petits bassins versant étudiés. A partir de l'étude des sédiments collectés dans les lacs, nous avons pu proposer un modèle de mise en place de ces sédiments qui suggère une intensification de l'érosion à partir du milieu des années 80.

L'Océan Austral est le siège de processus de formation d'eaux modales, profondes et de fond, ce qui en fait un acteur d'importance dans la séquestration du carbone anthropique. Dans cette étude la distribution de carbone anthropique dans l'Océan Austral a été analysée en employant différentes méthodes diagnostiques. Les résultats déduits d'observations collectées à la frontière Indien-Atlantique (WOCE/CIVA2) montrent des inventaires de carbone anthropique plus élevés que les précédentes estimations basées sur les observations ou déduites de modèles océaniques. Parallèlement à l'invasion de carbone anthropique, le cycle du carbone océanique subit l'impact du changement climatique à travers la modification des processus dynamiques et biogéochimiques. L'analyse de données acquises entre 1978 et 2001 (GEOSECS, INDIGO, WOCE et OISO) montre que l'accroissement de carbone inorganique dissous (DIC) dans les Eaux de Mode (300-800m) est significatif sur les deux décennies. Sur la période 1985-2001, il est montré que les variations de DIC observées dans ces masses d'eau sont inférieures à l'accroissement de carbone anthropique. La différence, associée à une diminution des concentrations moyennes d'oxygène, pourrait être expliquée par une modification de la production primaire dans la région frontale circumpolaire. L'ensemble de ces résultats suggère, d'une part, de réviser les inventaires de carbone anthropique à l'échelle de l'Océan Austral et, d'autre part, de mieux prendre en compte le couplage entre cycles biogéochimiques et forçages climatiques pour séparer la variabilité naturelle et les impacts anthropiques dans l'océan.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'érosion mécanique des surfaces continentales, ou "détritisme", résulte du forçage climatique mais peut être amplifiée par le forçage anthropique. Cette érosion des sols, et sa compréhension, représentent aujourd'hui un questionnement sociétal majeur. Le présent travail s'est donc intéresse aux relations étroites liant climat, Homme et détritisme, dans les environnements continentaux holocènes. Associée à une démarche analytique multiparamètres, couplant quantification et modélisation de l'érosion des sols, l'étude intégrée et la comparaison de différents systèmes lacustres d'Europe occidentale, d'altitude et de piedmont, alpins et pyrénéens, a permis d'obtenir les informations suivantes. A long terme, la bipartition climatique Holocène (Optimum Climatique/Néoglaciaire) s'illustre par une augmentation de l'humidité, généralisée en Europe occidentale, et de l'ordre de 800 mm/an dans les Alpes françaises. Cette transition résulterait d'un relais entre le forçage solaire et le couplage océan/atmosphère. A court terme, l'Holocène est ponctué de périodes plus humides ou plus sèches, synchrones a l'échelle de l'Europe occidentale, et culminant avec le Petit Age Glaciaire. La présence humaine est d'abord mise en évidence dans les systèmes de piedmont et est synchrone a l'échelle des Alpes (Néolithique). Elle parait plus tardive dans les sites de haute altitude (Age du Bronze). L'implantation humaine en altitude et en piedmont est régulée par l'accessibilité aux sites, mais également par des rétroactions climatiques négatives. En piedmont, ces rétroactions négatives ne sont effectives que jusqu'à l'Age du Fer. Si le détritisme est dans un premier temps principalement controlé par le climat, il subit les conséquences de l'anthropisation des le Néolithique dans les Préalpes. Cette anthropisation est limitée aux systèmes de piedmont, ou elle explique jusqu'à 50% de l'érosion des sols, notamment pendant l'Age du Bronze, l'Age du Fer et le dernier siècle.

Ce travail de recherche a mis en œuvre une approche géoarchéologique multi-indicateurs pour analyser les impacts et les forçages anthropo-climatiques des paysages du plateau de Corent et de ses marges de la fin du Néolithique à la période romaine. Une cartographie géomorphologique détaillée du secteur d’étude a été réalisée en s’appuyant sur l’analyse de données LiDAR et la prospection de terrain. Deux secteurs ont été sélectionnés pour conduire des prospections géoarchéologiques approfondies : i) le Lac du Puy, un petit bassin à proximité immédiate du site archéologique sur le plateau volcanique de Corent, et ii) la Narse de la Sauvetat, un grand bassin hydromorphe dans la basse-plaine marno-calcaire située au pied du versant sud-ouest du plateau.Des sondages géoarchéologiques ont été réalisés dans la cuvette du Lac du Puy, conduisant à la découverte d’une batterie d’un millier de silos de stockage du premier âge du Fer. Les résultats de cette campagne de terrain ont également permis de reconstruire le cadre chrono-stratigraphique et les grands traits de l’évolution hydro-morpho-sédimentaire et pédologique de la cuvette. L’analyse géoarchéologique multi-proxys de plusieurs carottes sédimentaires a fourni davantage de précisions sur l’évolution environnementale du Lac du Puy. L’impact anthropique y est nettement perceptible au long de cinq millénaires et apparaît depuis le Néolithique comme le principal facteur de contrôle de l’évolution paléoenvironnementale du bassin jusqu’à son anthropisation complète.En contrebas de ce site de plateau, dans le bassin de la Narse de la Sauvetat, l’étude géomorphologique a révélé que la cuvette hydromorphe dérive de la fermeture par un glissement de terrain d’une paléo-vallée qui était située au pied du versant sud-ouest du puy de Corent. Cet évènement s’est probablement produit au début du Subboréal. Les grandes phases de l’évolution de la cuvette ont pu être reconstruites, d’un fonctionnement alluvial au Pléistocène Supérieur jusqu’à des dynamiques hydromorphes et palustres, sous l’effet du contrôle aval exercé par le barrage de la vallée à partir du Néolithique Final, mettant en évidence le fort potentiel paléoenvironnemental de la cuvette. L’analyse géoarchéologique multi-proxys de trois carottes sédimentaires, combinée aux résultats d’analyses malacologiques externes à cette thèse, a permis de retracer l’évolution environnementale de l’ensemble de la partie basse de la cuvette hydromorphe entre le Néolithique Final et le début du Moyen-âge.Les résultats obtenus dans le Lac du Puy et la Narse de la Sauvetat ont été intégrés dans le système morpho-sédimentaire plus large de l’ensemble du plateau et de ses marges entre 3000 BC et 0 AD, puis mis en perspective géographique et temporelle à l’échelle de l’Europe occidentale nord-alpine. L’évolution du système socio-environnemental de Corent et de Limagne méridionale au premier millénaire BC a été analysée en détail, en discutant le rôle des phénomènes de proto-urbanisation dans le forçage des systèmes morpho-sédimentaires qui marque l’entrée dans l’anthropocène. / This thesis presents the results of a multi-proxy geoarchaeological study of how anthropogenic forces and climate have shaped the evolution of the landscapes of the plateau of Corent (Auvergne, France) from the Neolithic to Roman period. A detailed geomorphological map of the study area was constructed based on LiDAR data and fieldwork. Two areas were selected for geoarchaeological analysis: i) the Lac du Puy, a small pond located within the archaeological site of the plateau of Corent, and ii) la Narse de la Sauvetat, a larger hydromorphic basin in the calcareous lowlands, at the foot of the southwestern slopes of the plateau.Geoarchaeological survey in the Lac du Puy revealed an expansive group of over one thousand storage pits, dating from the Hallstatt period. The results of fieldwork permitted the construction of a chrono-stratigraphic framework and allowed a reconstruction of the main phases of the hydro-morpho-sedimentary and pedological evolution of the basin. Multi-proxy geoarchaeological analysis of sedimentary cores provided additional information concerning palaeoenvironmental evolution of the Lac du Puy. Anthropogenic impact is clearly discernable throughout five millennia starting in the Neolithic, and is identified as the main driver of the palaeoenvironmental evolution of the basin until its final destruction by human activity.In the lowlands, geomorphological analysis of la Narse de la Sauvetat revealed that the hydromorphic basin is the result of the closure of a palaeovalley by a massive landslide issuing from the southwestern slopes of the Puy de Corent. Geomorphological and stratigraphic evidence indicates that the isolation of the basin likely occurred at the beginning of the Subboreal. Lithostratigraphic analysis was used to reconstruct the main phases of the evolution of the basin from its initial alluvial phase in the late Pleistocene, through to its hydromorphic and palustrine dynamics from the late Neolithic, highlighting the strong palaeoenvironmental potential of its sedimentary record. Multi-proxy geoarchaeological analysis of three sedimentary cores from the basin, combined with results of external malacological analysis, allowed a reconstruction of the palaeoenvironmental evolution of the basin from the late Neolithic to the early Middle Ages.Results obtained from the Lac du Puy and La Narse de la Sauvetat were integrated into the broader morpho-sedimentary system of the plateau and its margins for the period between 3000 BC and 1 AD. The geographic and temporal perspective was then further enlarged through comparison with temperate Western Europe data. The evolution of the socio-environmental system of Corent and southern Limagne was analysed in detail for the first millennium BC. Finally the role of proto-urbanization processes in the forcing of morpho-sedimentary systems is examined, marking their entry into the anthropocene.