Dans les coulisses de la scène scientifique

Le personnel d’Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) est au cœur des activités scientifiques du Ministère. En effet, plus de la moitié des employés d’ECCC travaillent dans le secteur des sciences et des technologies. Les chroniques « Dans les coulisses de la scène scientifique » vous donnent un aperçu du travail qu’ils accomplissent.

  1. Suivre de fantastiques machines volantes grâce à la technologie
  2. Tests effectués sur les grenouilles des bois
  3. Patrick Thompson aide le Canada à mesurer des composés organiques volatils
  4. La passion des eaux usées
  5. Une spécialiste de la résolution de problèmes à la rescousse
  6. Nos études de suivi des effets sur l’environnement utilisées dans le cadre de projets pilotes au Brésil
  7. Un biofilm visqueux nourrit des millions d’oiseaux
  8. Vue d’ensemble des terres humides grâce à l’œil d’un drone
  9. Une photo déclenche une recherche sur les reptiles
  10. Une nouvelle façon de détecter les émissions mondiales de dioxyde de soufre
  11. Les combatifs Colibris roux obtiennent de l’aide
  12. De champs de petite taille sont-ils mieux pour les abeilles?
  13. Recherche à long terme sur les changements de populations d’oies nicheuses en Arctique

Suivre de fantastiques machines volantes grâce à la technologie

Pour Keith Hobson, docteur et chercheur scientifique de la Direction des sciences de la faune et du paysage d'Environnement et Changement climatique Canada, la technologie a ouvert une fenêtre imprévue sur la migration des oiseaux. Elle a également aidé des étudiantes colombiennes de cycles supérieurs, Ana-Maria Gonzalez et Camila Gomez.

L’an dernier, M. Hobson et les étudiantes ont utilisé des radio-émetteurs recyclés de la taille d’une pièce de 10 cents et pesant un demi-gramme pour suivre la migration de 19 Grives à joues grises et Grives à dos olive (en anglais seulement) de leurs zones d’hivernage à la région boréale du Canada.

L’étude était à l’origine destinée à découvrir les endroits où ces oiseaux font escale et passent l’hiver en Colombie. Elle a cependant permis d’obtenir des renseignements inattendus sur les mouvements de ces oiseaux bien au-delà de ces sites.

« Certains résultats des projets de baguage n’avaient pas été suffisamment efficaces pour nous donner une bonne image de leur migration », a déclaré M. Hobson. En plus d’un siècle de baguage, seules quelques grives ont été effectivement observées de nouveau. Compte tenu des probabilités, M. Hobson et les étudiantes ne s’attendaient pas à obtenir d’autres données que celles sur les déplacements des oiseaux à leur site d’étude en Colombie.

Au retour des grives en Amérique du Nord, leurs radio-émetteurs ont été détectés par les tours du système Motus exploitées par Études d’oiseaux Canada. Fait encore plus surprenant, M. Hobson a enregistré un taux de nouvelle observation de 50 % des radio-émetteurs posés sur les Grives à joues grises.

« Ces espèces d’oiseaux sont d’emblématiques voyageuses de longue distance. Il est difficile de préserver ces oiseaux si l’on ne sait pas où ils vont, a déclaré M. Hobson. Si nous pouvons préserver leur habitat en Colombie, et nous savons qu’ils y font escale pour se nourrir de fruits et de baies près des plantations de café, nous pourrons prendre des mesures afin de préserver ces fantastiques machines volantes. »

Photo : Grive dotée d’un radio-émetteur

Hobson

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Tests effectués sur les grenouilles des bois

Vers la fin du printemps dernier, au Centre national de la recherche faunique situé sur le campus de l’Université Carleton, des têtards de grenouilles des bois se sont transformés en grenouilles adultes dans 25 réservoirs de 300 litres pour le bétail, modifiés à cet effet. Des toiles à ombrer recouvraient les réservoirs pour imiter le niveau de lumière de la forêt et empêcher l’eau de se réchauffer.

Lorsque les queues des têtards ont disparu, Mme Stacey Robinson, écotoxicologue à la Direction générale des sciences et de la technologie, a amené les grenouilles à son laboratoire pour mener des recherches comportementales. Mme Robinson et son collègue Vance Trudeau, de l’Université d’Ottawa, voulaient savoir si le système nerveux de la grenouille des bois est affecté par les néonicotinoïdes (des pesticides fréquemment utilisés en agriculture).

Dans un aquarium standard comportant de la mousse, de l’eau et une cachette, Mme Robinson a testé la réaction de chaque grenouille à l’un de leurs principaux prédateurs en leur présentant une tête de héron qui hoche. Elle voulait savoir de quelle manière les grenouilles exposées aux néonicotinoïdes réagiraient.

Lorsque la tête de héron hochait dans leur direction, les grenouilles exposées à l’un des néonicotinoïdes ne bougeaient pas, alors que les grenouilles du groupe témoin prenaient des mesures d’évitement. La survie, la croissance et le développement des grenouilles ont également été évalués. Des retards mineurs dans le développement ont été détectés chez les grenouilles exposées à l’un des néonicotinoïdes par rapport à celles du groupe témoin.

« Nous observons un déclin des populations de grenouilles partout dans le monde, et les néonicotinoïdes sont grandement utilisés dans le secteur de l’agriculture, affirme Mme Robinson. Nous devons faire preuve de diligence raisonnable pour tenter de voir si ce groupe de pesticides porte indûment atteinte à des animaux non visés. » 

Photo : La Dre Stacey Robinson examine les microhabitats des grenouilles des bois.

Robinson

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Patrick Thompson aide le Canada à mesurer des composés organiques volatils

Êtes-vous curieux au sujet de la surveillance de la qualité de l’air à Environnement et Changement Climatique Canada?

Patrick Thompson tient une bouteille de surveillance de la qualité de l’air utilisée dans le cadre du programme du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique.

Thompson

Patrick Thompson, technologue en chimie, dans une installation scientifique d’ECCC à Ottawa, Ontario, s’assure que des bouteilles de surveillance de six et de trois litres sont prêtes à capter des composés organiques volatils, ou COV, pour surveiller la qualité de l'air ambiant à travers le pays dans le cadre du programme du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique (RNSPA). Le programme du RNSPA est un programme fédéral-provincial-territorial qui effectue l'analyse des données et des tendances liées à la qualité de l'air dans les grandes zones urbaines et dans des zones rurales ou de petites collectivités touchées par des sources locales de pollution.

L'une des nombreuses fonctions de Pat est de veiller à ce que ces bouteilles soient exemptes de contaminants en les chauffant à 75 °C pour cuire les résidus de polluants atmosphériques, de sorte que les bouteilles puissent être réutilisées à travers le Canada. Il suit un calendrier rigoureux quand il prépare leur expédition à la grandeur du pays.

Environnement Canada est intéressé par les COV parce que les gaz et les vapeurs contenant du carbone peuvent entraîner la formation d'ozone troposphérique, un des principaux composants du smog. Ces polluants sont émis dans l'air par deux sources naturelles (végétation et feux de forêt) et par l'activité humaine en raison des émissions des industries pétrolières et du gaz, de l'utilisation de solvants et des moyens de transport. Bien que les sources naturelles d'émission de COV soient plus grandes dans l'ensemble, les sources d'origine humaine sont les principales contributrices aux COV dans les zones urbaines.

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La passion des eaux usées

Shirley Anne Smyth et Steve Teslic sont passionnés par les eaux usées. Ce duo voyage dans tout le pays pour prélever des échantillons d’eaux usées des usines de traitement municipales afin de déterminer les concentrations de substances prioritaires dans le cadre du Plan de gestion des produits chimiques (PGPC). 

Depuis 2009, Shirley Anne et Steve ont fait des prélèvements dans environ 42 usines de traitement municipales pour répondre aux besoins en données de leurs collègues du PGPC qui sont chargés de l’évaluation et de la gestion des risques à Environnement et Changements climatiques Canada. Leurs données fournissent aux évaluateurs des risques les concentrations réelles de substances présentes dans les eaux usées et de biosolides répandus sur le sol.

« Par exemple, les évaluateurs des risques qui examinent une substance X se trouvant dans un produit de soins personnels devront évaluer combien de Canadiens utilisent ce produit, et quelle quantité de ce produit sera jetée dans l’évier » a déclaré Shirley Anne. « Il y a beaucoup d’hypothèses sur les rejets dans l’environnement. Lorsque nous sommes en mesure de faire des prélèvements, nous pouvons fournir aux évaluateurs des concentrations mesurées pour qu’ils vérifient ou améliorent leurs hypothèses ».

Les installations municipales de traitement des eaux usées participent à ce programme volontairement, de façon anonyme et avec enthousiasme, ajoute Shirley Anne. Les usines de traitement reçoivent également les résultats des prélèvements faits par cette équiped’ Environnement et Changements climatiques Canada.  

Leurs données sont aussi utilisées dans beaucoup de publications scientifiques, ce qui enrichit les connaissances mondiales sur les concentrations des substances et les retraits des substances ainsi que sur les effets de la température sur le traitement des eaux au Canada.

Smyth Teslic

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Une spécialiste de la résolution de problèmes à la rescousse

Alicia Mehlenbacher règle des problèmes. Elle est gestionnaire du centre de recherche sur la vie aquatique situé à Burlington, en Ontario, dont la valeur s’élève à 4,6 millions de dollars. Elle fait partie de la Division de la recherche sur les contaminants aquatiques.

Alicia surveille la qualité de l’eau et sa composition chimique pour qu’elles soient adaptées à un certain nombre d’espèces de poissons, de tortues et de moules d’eau douce; ainsi, elle voit à ce que les animaux soient en santé et fin prêts à être utilisés pour la recherche scientifique.

Les systèmes numériques, mécaniques et biologiques l’aident à surveiller et à vérifier le bon fonctionnement du centre. Comme la plupart des aqualabos, le centre est doté d’un système de contrôle qui alerte Alicia en cas de dérèglement (ce qui peut se produire à 2 h du matin).

Alicia ne se fie pas uniquement aux systèmes. Elle visite les installations quotidiennement, elle est membre du comité de protection des animaux et du comité de santé et de sécurité au travail, et elle forme chaque chercheur autorisé sur la procédure de sécurité à suivre au centre. Donc non seulement Alicia prend soin des animaux du centre, mais elle veille également à la sécurité des employés.

Alors, lorsqu’un problème survient, elle le règle.

« Nous sommes approvisionnés en eau par la municipalité. Nous utilisons des réservoirs avec filtre au charbon pour filtrer l’eau chlorée. Lorsque le centre a ouvert ses portes, les concentrations de chlore étaient trop élevées. Pour pouvoir accueillir des poissons, nous devions éliminer toute trace de chlore dans l’eau », indique Alicia.

Alicia a étudié la question et a découvert un problème avec le charbon actif du système de déchloration. Depuis que le système est ajusté, il n’y a plus de problèmes de chlore dans l’eau.

« Je possède une formation en biologie, mais je me dis souvent qu’un diplôme en ingénierie aurait été utile, affirme Alicia. Le centre ne serait pas ce qu’il est aujourd’hui sans l’aide de plusieurs collègues de l’immeuble et d’autres aqualabos du pays. »

Alicia Mehlenbacher règle des problèmes au centre de recherche sur la vie aquatique.

Alicia Mehlenbacher règle des problèmes au centre de recherche sur la vie aquatique.

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Nos études de suivi des effets sur l’environnement utilisées dans le cadre de projets pilotes au Brésil

Depuis les 20 dernières années, le programme d’études de suivi des effets sur l’environnement (ESEE) assure le suivi de la santé des lacs et des rivières à proximité des usines de pâtes et papiers et des mines de métaux afin d’évaluer l’efficacité des règlements actuels quant à la protection de l’environnement. Le programme d’ESEE publie des données sur les résultats des études de suivi.

En décembre  dernier, trois de nos scientifiques, Joanne Parrott, Mark McMaster et Mark Hewitt, ont présenté au gouverneur d’Espirito Santo, à Vitoria, au Brésil, un document d’orientation sur l’ESEE dont ils sont les coauteurs.

Le document d’orientation porte sur le projet pilote brésilien Peixe Guia (Guide sur les poissons) et a été accepté par le gouvernement de l’État d’Espirito Santo. Des représentants de l’État ont indiqué qu’ils souhaitaient adopter une loi d’État formelle inspirée du document d’orientation.

« Nous étions tous les trois vraiment emballés de faire partie de ce projet au Brésil. C’est génial de voir que le programme d’études de suivi des effets sur l’environnement, élaboré au Canada, est utilisé et adapté par d’autres pays pour assurer la surveillance des poissons et du benthos », a déclaré Parrott.

 Mark McMaster, chercheur scientifique principal, Mark Hewitt et Joanne Parrott ont développé un type de surveillance environnementale maintenant utilisé au Brésil.

Mark McMaster, chercheur scientifique principal, Mark Hewitt et Joanne Parrott ont développé un type de surveillance environnementale maintenant utilisé au Brésil.

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Un biofilm visqueux nourrit des millions d’oiseaux

Durant leur migration printanière, plus d’un million de Bécasseaux d’Alaska s’arrêtent aux vasières de Roberts Bank de l’estuaire du fleuve Fraser pour se nourrir.

Bob Elner, scientifique émérite d’Environnement et Changement climatique Canada, a parcouru les vasières à pied un printemps et s’est demandé pourquoi ces oiseaux de rivage, qui mangent habituellement des invertébrés, se nourrissaient dans des vasières en apparence stériles.

Sa curiosité scientifique l’a poussé à entreprendre une recherche novatrice sur le rôle du biofilm, mince couche gélatineuse sécrétée par des microorganismes qui recouvre les vasières, dans l’alimentation des oiseaux de rivage migrateurs.

Tomohiro Kuwae, étudiant postdoctoral du Japon, a été le premier à enregistrer le phénomène de l’utilisation du biofilm comme source d’alimentation sur des séquences vidéo prises à l’aide d’une caméra à haute vitesse qui montrent des Bécasseaux d’Alaska se nourrissant dans les vasières. Ses observations ont été d’abord publiées dans la revue Ecology en 2008 (disponible en anglais seulement).

Les Bécasseaux d’Alaska ont une langue villeuse recouverte de mucus et dotée de grandes quantités de papilles gustatives.

« Leur langue muqueuse est adaptée au lapement du biofilm visqueux », déclare Bob Elner. « Ces oiseaux adorent le goût de ces polysaccharides et de ces microbes nutritifs. »

Les Bécasseaux d’Alaska ont besoin des acides gras oméga 3 produits par les diatomées dans le biofilm comme combustible pour leur long vol migratoire vers l’Arctique où ils se reproduisent. Les diatomées constituent la base de la chaîne alimentaire et les nutriments qu’elles produisent aident à engraisser de nombreuses espèces animales, dont les ours blancs, les saumons et les Bécasseaux d’Alaska.

« Lorsqu’elles se multiplient, ces petites bêtes produisent des acides gras oméga 3 essentiels, lesquels constituent la principale source terrestre de ces nutriments pour eux », affirme Bob Elner. « Lorsque vous voyez 50 000 oiseaux de rivage se nourrir de biofilm avec une concentration si intense que vous pouvez vous approcher tout près d’eux, vous comprenez l’importance écologique du phénomène et voyez la nécessité d’approfondir les connaissances scientifiques pour conserver ces systèmes. »

Les résultats obtenus par Bob Elner et ses collègues sont déjà utilisés pour aider à équilibrer les enjeux liés à l’aménagement du littoral et ceux liés à la conservation en Colombie-Britannique.

 

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Vue d’ensemble des terres humides grâce à l’œil d’un drone

Les terres humides couvrent environ 14 % de la superficie terrestre du Canada. À la fin mai, Jon Pasher et son équipe de la section de la Géomatique, division des Sciences et de la technologie du paysage, ont décroché les six hélices en fibre de carbone de leur drone sur un site témoin de la baie de Quinte, près de Belleville, en Ontario. Leur objectif était de voir ces terres humides à vol d’oiseau. 

Si M. Pasher utilise la technologie d’observation de la terre (imagerie par satellite) pour cartographier et surveiller les terres humides, le drone peut fournir plus de précisions sur le type de végétation et les niveaux de l’eau dans les terres humides. Les données détaillées saisies sur le terrain grâce au drone peuvent servir à mettre l’accent sur des données moins précises d’un même endroit fournies par les images satellite et à les valider.

« Le première étape importante est de distinguer et de cartographier correctement les limites du périmètre et le type de terres humides auquel on a affaire (en se fondant sur l’hydrologie et la végétation) à l’aide de l’imagerie, explique M. Pasher. Ceci est particulièrement difficile étant donné que les terres humides changent selon les saisons, mais aussi d’année en année. »

En collaboration avec le Centre canadien de cartographie et d’observation de la Terre de Ressources naturelles Canada, et le United States Fish and Wildlife Service, la section de la Géomatique cherche des méthodes permettant de cartographier et de surveiller les terres humides en bordure des Grands Lacs selon des techniques d’observation terrestre multi‑échelles.

Le drone vole à 100 mètres d’altitude, bien au-dessus du feuillage des arbres. La caméra, qui est montée sur une pièce pivotante télécommandée, prend des photos extrêmement détaillées, les pixels sont de 2 à 3 centimètres. Le drone peut prendre des photos d’un même objet sous divers angles et selon des centaines de points de vue. Ces images peuvent servir à construire des modèles 3D et fournir des données sur l’élévation du terrain dans les terres humides. Le GPS intégré à la tablette et aux antennes permet de repérer l’endroit exact où est prise la photo.

Le drone est piloté au moyen d’une tablette portative. Grâce à son bloc-piles, qui pèse cinq livres, le drone a une autonomie de vol de 20 minutes. Après quoi il faut remplacer le bloc‑piles.

« Au cours d’une journée donnée, nous pouvons enregistrer des images du terrain en continu. Si on survol un même périmètre de terres humides année après année, on peut cartographier l’étendue des terres humides, ou encore la croissance ou la détérioration du feuillage des arbres, explique M. Pasher. Les images satellites à haute résolution coûtent très cher pour une petite surface, et s’il y a un plafond de nuages, les données sont inutilisables. Par contre, le drone nous permet d’évaluer rapidement ce qui se passe sous les nuages. Nous avons une vue d’ensemble ».

Tom Giles

Le pilote Tom Giles prépare une mission dans les terres humides de la baie de Quinte.


Radarsat

Cette image colorée a été obtenue grâce au satellite Radarsat 2. Elle a été prise au-dessus d’une vaste section de la baie de Quinte. Sa résolution est beaucoup plus faible que celle des images prise par le drone.

UAV

En mai, à l’aide d’un drone, l’équipe a pris cette image d’un périmètre de terres humides d’environ 100 m x 50 m, avec une résolution de pixels de 2 cm.

Jon Pasher

M. Jon Pasher

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Une photo déclenche une recherche sur les reptiles

Mme Linda Paetow a reçu une photo d’une couleuvre tachetée (Lampropeltis triangulum) de la part d’un citoyen inquiet. La couleuvre était défigurée : son museau et une partie de son visage étaient enflés et couverts de croûtes. La couleuvre sur la photo a été trouvée au Québec.

Mme Paetow est conservatrice du département des reptiles, des amphibiens et des poissons au Zoo Ecomuseum, près de Montréal. Le zoo offre un excellent programme de sensibilisation et d’éducation. Les activités de recherche et de conservation qui y sont menées visent à protéger les reptiles et les amphibiens dans le sud du Québec, une expertise acquise par l’équipe du zoo depuis sa création.

Mme Paetow a appelé un collègue, M. Bruce Pauli de la Direction des sciences de la faune et du paysage d’Environnement et Changement climatique Canada, pour discuter de la possibilité que la couleuvre sur la photo ait été atteinte de la maladie fongique du serpent, laquelle est causée par un pathogène fongique appelé Ophidiomyces ophiodiicola (Oo).

La maladie, qui a récemment été signalée chez des serpents dans le nord de l’État de New York, peut être fatale chez 50 % des animaux infectés. Mme Paetow et M. Pauli craignaient que le champignon qui cause la maladie puisse maintenant se trouver au Québec. Pour donner suite à leur discussion, ils ont communiqué avec M. Matt Allender, chercheur à l’Université de l’Illinois qui mène un programme de recherche et de surveillance continue sur la maladie fongique du serpent.

M. Allender a confirmé que la couleuvre sur la photo pouvait bel et bien être infectée, et que la maladie pourrait donc s’être propagée vers le nord. Avec l’aide de Sébastien Rouleau, coordonnateur de la recherche et de la conservation au Zoo Ecomuseum, l’équipe a mis sur pied un programme de surveillance de la maladie fongique du serpent dans la région de Montréal. Ce programme vise à déterminer si Oo s’est établi ou non dans le sud du Québec, à estimer l’incidence de la maladie dans cette région et à formuler des hypothèses sur les raisons ayant pu faire en sorte que Oo se soit propagé vers le nord.

En s’appuyant sur les compétences acquises par le Ministère dans le cadre du programme de l’Application stratégique des technologies génomiques dans le domaine de l’environnement, l’équipe a été en mesure d’établir un nouveau « nœud » régional dans le programme de surveillance continue de l’incidence de Oo mené par M. Allender dans le nord-est de l’Amérique du Nord. M. Rouleau et un stagiaire en sciences embauché par le Zoo Ecomuseum ont prélevé des échantillons cutanés par écouvillonnage chez diverses espèces de serpents afin de les faire parvenir au laboratoire de M. Allender à des fins d’analyses génomiques.

L’une des espèces qui inquiétait particulièrement l’équipe était la couleuvre brune (Storeria dekayi) puisque l’aire de répartition de cette espèce est déjà très limitée dans le sud du Québec et son habitat est déjà menacé.

Les efforts de collaboration de l’équipe visent en outre à offrir au stagiaire une formation de qualité dans le domaine de la génomique, de la recherche sur les espèces sauvages et de la science de la conservation.

Lorsque les recherches sur le terrain seront terminées, les échantillons prélevés dans le sud du Québec et dans les zones d’échantillonnage visées par M. Allender seront analysés. Les données obtenues seront ajoutées à la base de données de M. Allender qui porte sur l’incidence de la maladie fongique du serpent dans le nord-est de l’Amérique du Nord.

« Avec un peu d’aide financière, la génomique peut se révéler un puissant outil dans le domaine de la recherche sur les maladies », affirme M. Pauli. « La science peut nous aider à trouver des réponses à de nombreuses questions. Pourquoi cette maladie se manifeste-t-elle maintenant? Est-ce que son émergence est liée aux changements climatiques? Est-ce que les humains jouent un rôle direct dans sa propagation? Est-il possible d’agir pour empêcher qu’elle ne se propage davantage? »

Dans l’ensemble, il a suffi d’une photo prise par un citoyen inquiet, d’un groupe d’étudiants et de scientifiques dévoués ainsi que d’un peu de soutien financier pour enclencher d’importantes mesures. Lorsque les données seront analysées, on espère mieux comprendre la menace que pose la maladie fongique du serpent aux États-Unis et au Canada.

Sébastien Rouleau, coordonnateur de la recherche et de la conservation au Zoo Ecomuseum, et le stagiaire Philippe Lamarre prélèvent des échantillons cutanés par écouvillonnage sur le terrain. Ces échantillons prélevés sur diverses espèces de serpents seront envoyés au laboratoire de M. Matt Allender à des fins d’analyses génomiques.

Sébastien Rouleau, coordonnateur de la recherche et de la conservation au Zoo Ecomuseum, et le stagiaire Philippe Lamarre prélèvent des échantillons cutanés par écouvillonnage sur le terrain. Ces échantillons prélevés sur diverses espèces de serpents seront envoyés au laboratoire de M. Matt Allender à des fins d’analyses génomiques.

 L’écouvillonnage pour prélever de l’ADN est une première étape dans la recherche génomique sur les espèces sauvages. Les chercheurs ont recours à la génomique pour en apprendre davantage sur l’incidence de la maladie fongique du serpent dans le but de protéger les espèces en péril, comme cette couleuvre brune.

L’écouvillonnage pour prélever de l’ADN est une première étape dans la recherche génomique sur les espèces sauvages. Les chercheurs ont recours à la génomique pour en apprendre davantage sur l’incidence de la maladie fongique du serpent dans le but de protéger les espèces en péril, comme cette couleuvre brune.

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Une nouvelle façon de détecter les émissions mondiales de dioxyde de soufre

Le dioxyde de soufre (SO2) est un polluant atmosphérique commun au Canada. Ses émissions mènent à la formation d’acide sulfurique et de particules fines qui sont liées à des effets néfastes sur la santé, par exemple les maladies cardio-vasculaires, et à des répercussions environnementales, notamment les pluies acides. La prochaine série de mesures que le gouvernement du Canada mettra en place pour réduire ses émissions nécessitera une compréhension approfondie de l’endroit où proviennent ces sources de pollution atmosphérique. La science aura donc un rôle important à jouer.

Au printemps 2016, les scientifiques d’Environnement et Changement climatique Canada (ECCC), en collaboration avec des scientifiques de la NASA et d’universités canadiennes et américaines, ont publié un article dans la revue Nature Geoscience. Cet article présente de façon sommaire une nouvelle méthode de détection, de cartographie et de mesure des émissions de polluants atmosphériques (en anglais seulement). Cette méthode se base sur des observations faites à partir de l’espace, c’est-à-dire par télédétection satellitaire, pour mesurer les sources d’émissions atmosphériques de SO2 au niveau du sol. Parmi les sources potentielles figurent entre autres les petites et grandes installations industrielles et les phénomènes naturels, comme les volcans.

« Nous disposons maintenant de mesures indépendantes de ces sources d’émissions qui ne relèvent pas des connaissances que nous détenions ou pensions détenir », affirme Chris McLinden, scientifique spécialiste de l’atmosphère à ECCC à Toronto et principal auteur de l’étude. « Lorsque vous examinez une image satellite de dioxyde de soufre, les émissions de ce gaz apparaissent sous forme de points chauds, des cibles en fait, ce qui facilite grandement le calcul des estimations. »

Les scientifiques ont utilisé des données recueillies sur 10 ans, par l’instrument de surveillance de l’ozone à bord d’Aura, un satellite de la NASA. Une attention particulière a été accordée à ces données en 2008.

L’engin spatial Aura de la NASA

Les données de l’engin spatial Aura de la NASA (voir l’image) ont été analysées par des scientifiques pour améliorer les estimations de sources et de concentrations de dioxyde de soufre partout dans le monde entre 2005 et 2014. Source de l’image : NASA

À l’aide de nouvelles techniques d’analyse, les scientifiques ont pu détecter de plus faibles concentrations d’émissions de SO2 que ce qui avait été possible jusqu’à ce jour. Cette avancée a donné lieu à une autre découverte : la capacité de détecter de manière plus précise les émissions de SO2, sans tenir compte des données déclarées (ou non) précédemment. Les scientifiques ont réussi à retracer les sources du polluant à partir de données sur la vitesse et la direction du vent. Ainsi, ils ont pu évaluer la quantité de SO2 émise par chaque site, ce qui a donné lieu au premier recensement par satellite des émissions mondiales de SO2.

Résultats canadiens

Dans le cadre du processus de vérification, les résultats par satellite ont d’abord été comparés à des sources connues de SO2, dont les données sont déclarées à ECCC chaque année par l’industrie par l’intermédiaire de l’Inventaire national des rejets de polluants.

Les résultats mesurés par satellite ont indiqué que les émissions totales de SO2 du Canada ont fortement diminué entre 2005 et 2014. Ces résultats sont conformes à la tendance à la baisse déjà observée au Canada, dans l’inventaire annuel des émissions. Les résultats satellitaires ont également permis de vérifier de façon objective l’efficacité de la réglementation et des ententes internationales antérieures sur la qualité de l’air, par exemple la réglementation canadienne qui réduit la quantité de soufre dans les carburants, et l’Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l’air, laquelle a permis de réduire la quantité de polluants atmosphériques qui traverse la frontière vers le Canada.

Résultats sur la scène internationale

Les études ont révélé qu’il existe environ 500 sources d’émissions de dioxyde de soufre, dont environ 40 qui ne sont pas répertoriées dans les principaux inventaires internationaux d’émissions. Parmi ces sources d’émissions qui manquent à l’appel se trouvent des centrales thermiques alimentées au charbon, des fonderies et des exploitations d’hydrocarbures. Ces sources d’émissions ont tendance à être groupées, surtout au Moyen-Orient, mais aussi au Mexique et à certains endroits en Russie. De plus, les émissions déclarées par ces sources connues étaient parfois de deux à trois fois inférieures aux estimations établies par satellite pour ces mêmes sources. Les émissions globales qui proviennent de ces sources de SO2 nouvelles ou non déclarées comptent pour environ 12 % des émissions mondiales de SO2.

Cette proportion n’est pas nécessairement importante à l’échelle mondiale, mais les sources manquantes peuvent avoir une incidence considérable sur la qualité de l’air d’une région ou d’une localité.

L’équipe de recherche a également localisé 75 sources naturelles d’émissions de SO2, y compris des volcans assoupis qui émettent du SO2 par fuites lentes toute l’année. Étant donné que de nombreux volcans se trouvent dans des endroits éloignés et ne sont pas surveillés, ces données satellitaires sont les premières à pouvoir nous fournir de l’information chaque année, de façon régulière, sur les émissions passives des volcans.

Prochaines étapes

Les résultats de ces recherches nous permettront d’améliorer la précision des modèles de qualité de l’air, y compris celle des modèles utilisés par les météorologues d’ECCC pour préparer les prévisions de la cote air santé. La possibilité de mesurer la pollution de l’air par satellite aidera aussi les scientifiques à mieux comprendre les effets à long terme des émissions sur la santé humaine et l’environnement.

Les scientifiques ont également découvert que la méthode de détection et de cartographie par satellite mise au point pour le SO2 peut également servir pour le dioxyde d’azote et possiblement pour l’ammoniaque, les particules fines et d’autres polluants de courte durée.

La télédétection satellitaire des émissions de SO2 est un exemple d’innovation en matière de surveillance environnementale. Elle démontre que le Canada soutient le travail scientifique et la gestion de la qualité de l’air basée sur des données probantes. Les méthodes (en anglais seulement), les données satellitaires (en anglais seulement) et les données météorologiques (en anglais seulement) utilisées par l’équipe de recherche sont accessibles gratuitement.

Equipe photo  

Nicolay Krotkov (NASA), Chris McLinden (ECCC), Joanna Joiner (NASA), Randall Martin (Université Dalhousie) et Can Li (NASA et Université du Maryland) ont collaboré à l’article paru dans la revue Nature Geoscience [absents : Vitali Fioletov, Michael Moran et Mark Shephard (tous d’ECCC)].

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Les combatifs Colibris roux obtiennent de l’aide

En Colombie-Britannique, les minuscules et combatifs Colibris roux obtiennent désormais une aide technique pratique et de pointe dans l’espoir de trouver des réponses au déclin de leur population.

Les données découlant du Relevé des oiseaux nicheurs pour le Canada montrent que le nombre de Colibris roux a chuté d’environ 50 % depuis les années 1970. Il s’agit d’un contraste marqué par rapport à toutes les autres espèces de Colibris roux, dont les effectifs  augmentent.

Mme Christine Bishop (Ph. D.), chercheuse scientifique au Environnement et Changement climatique Canada, a entamé la deuxième année d’un projet quinquennal visant à contribuer à l’élucidation des raisons du déclin de la population de Colibris roux.

Oiseaux hautement territoriaux, les mâles, d’un orange brillant, et les femelles, au plumage vert et orange, sont appréciés des observateurs d’oiseaux. Les Colibris roux effectuent souvent des parades et nichent dans les haies près des terres agricoles. Le carburant de leur vol rapide se compose principalement de nectar, auquel s’ajoutent des insectes. Les déplacements qu’ils effectuent entre les fleurs permettent de polliniser de nombreuses plantes.

Bien qu’ils pèsent moins de 4 g, les Colibris roux migrent sur des milliers de kilomètres chaque année. Ils se reproduisent plus au nord que toute autre espèce de colibris. Le centre de leur aire de reproduction se situe en Colombie-Britannique, et ils hivernent en Amérique centrale.

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« Tout chez ce colibri est absolument merveilleux », s’étonne Mme Bishop. « La manière dont leur langue fourchue se courbe vers le haut pour pomper le nectar des fleurs, la manière dont leurs plumes réfléchissent la lumière pour leur donner leur aspect métallique éblouissant, leur métabolisme incroyablement élevé – ils battent des ailes environ 50 fois par seconde quand ils volent à reculons –, et leur agressivité – rien ne les empêche de parvenir à leur source de nectar. »

Bien qu’il puisse y avoir d’autres facteurs, liés à l’habitat ou à la migration, qui contribuent au déclin de la population de Colibris roux, de nombreux scientifiques sont préoccupés par les effets d’un nouveau groupe d’insecticides appelés néonicotinoïdes, qui ont contribué au déclin d’un autre type de pollinisateur : les abeilles domestiques.

« Les néonicotinoïdes sont des insecticides relativement persistants, mais pas aussi persistants que ceux qui étaient utilisés auparavant », précise Mme Bishop. « Ces insecticides sont peu toxiques pour les personnes et sont efficaces contre les insectes. Parce qu’ils sont solubles dans les lipides et dans l’eau, et qu’ils sont donc absorbés par les plantes, nous avons voulu déterminer si les Colibris roux pouvaient y être exposés par l’intermédiaire du nectar des fleurs des petits fruits. »

Pour évaluer l’exposition des Colibris roux aux néonicotinoïdes, Mme Bishop collabore avec des collègues au sein d’ECCC, soit John Elliott (Ph. D.) et Scott Wilson (Ph. D.). Elle travaille également avec Michelle Toshack, étudiante aux études supérieures rattachée au laboratoire de Mme Élizabeth Elle (Ph. D.) à l’Université Simon Fraser, ainsi qu’avec Mme Alison Moran, rattachée à l’observatoire d’oiseaux de Rocky Point. Ils examinent divers sites naturels et agricoles (champs de bleuets) dans la vallée du Fraser.

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Recherche de néonicotinoïdes dans l’urine d’un colibris. Lors du baguage des colibris, l’équipe de recherche de Mme Bishop prélève de chaque oiseau des échantillons de « billes »claires d’urine (fluide cloacale) et/ou de boulettes fécales.

L’analyse des néonicotinoïdes à de faibles concentrations dans de très faibles volumes d’échantillons d’urine n’est pas simple, et c’est là que l’expertise de France Maisonneuve, chimiste au Centre national de la recherche faunique, entre en jeu. Mme Maisonneuve a créé des méthodes utilisant la chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse qui lui ont permis de détecter des néonicotinoïdes dans seulement quelques gouttes d’urine de colibri.

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Cette petite pièce en verre dans le flacon pour injection contenait un ensemble d’échantillons d’urine de nombreux colibris d’un même endroit aux fins de détection de néonicotinoïdes.

La concentration totale combinée de trois néonicotinoïdes était légèrement supérieure à trois parties par milliard  dans des échantillons d’urine de colibris prélevés chez des oiseaux vivant dans un rayon de 0,5 à 1 km de champs de bleuets faisant l’objet d’un épandage classique.

« À ce stade, nous savons que les concentrations de néonicotinoïdes présentes dans les colibris sont plus élevées que prévu. À l’avenir, nous espérons examiner divers taux métaboliques – fréquence cardiaque, rythme respiratoire et taux d’oxygène », précise Mme Bishop.

Mme Bishop présentera cette première étape de recherche sur les néonicotinoïdes chez le Colibri roux lors du congrès mondial et rencontre nord-américaine annuelle de la SETAC (en anglais seulement) à Orlando, en Floride, en novembre 2016.

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De champs de petite taille sont-ils mieux pour les abeilles?

Ilona Naujokaitis-Lewis, PhD, écologiste du paysage à Environnement et Changement climatique Canada, a passé l’été 2016 dans le champ… littéralement. Elle cherchait des espèces d’abeilles indigènes sur des terres agricoles, du sud d’Ottawa jusque près de la Voie maritime du Saint‑Laurent, pour savoir ce qui cause le déclin des populations de ces pollinisateurs essentiels.

La collaboration est primordiale dans le cadre des activités scientifiques du gouvernement du Canada et pour l’évaluation de la santé des écosystèmes et l’élaboration d’approches de gestion intégrée des écosystèmes et en matière de résilience.

Le travail de Mme Naujokaitis-Lewis a commencé bien avant qu’elle et sa collègue entomologiste d’Agriculture et Agroalimentaire Canada, Sophie Cardinal, prélèvent des spécimens de fleurs, de plantes et d’abeilles dans 30 paysages différents.

Durant leurs travaux qui se sont échelonnés sur deux ans, elles ont cherché à obtenir plus d’information sur l’impact de la perte d’habitat et des menaces mondiales comme les changements climatiques sur la population d’abeilles indigènes.

Les poils récolteurs de pollen sont bien visibles sur cette photo prise par Ilona Naujokaitis‑Lewis.

Les poils récolteurs de pollen sont bien visibles sur cette photo prise par Ilona Naujokaitis‑Lewis.

Les sites qu’elles ont visités en 2016 formaient un sous-ensemble de sites où des spécimens avaient été collectés en 2011. La collecte de données sur de nombreuses années a permis aux scientifiques d’identifier les espèces présentes dans un certain secteur et d’avoir une meilleure idée des raisons pour lesquelles les populations changent avec le temps.

Avant de pouvoir se rendre dans les champs, les plantations brise-vent et les haies du secteur étudié, les chercheuses devaient obtenir la permission des propriétaires fonciers et avoir l’équipement nécessaire au prélèvement de spécimens d’abeilles.

Pour pouvoir collecter des spécimens dans les champs de maïs et de soja, Ilona Naujokaitis‑Lewis avait besoin de pièges à insectes ajustables en PVC, alors elle les a modifiés elle-même. La pollinisation du maïs se fait par le vent et, bien qu’on pense généralement que le soja s’autopollinise, des études récentes donnent à penser que les abeilles pourraient améliorer les rendements du soja. Différentes espèces d’abeilles sont attirées par différentes couleurs; c’est pourquoi Mme Naujokaitis‑Lewis a utilisé des contenants jaunes, blancs et bleus.

Ilona Naujokaitis-Lewis dans un champ de maïs en juin 2016

Ilona Naujokaitis-Lewis dans un champ de maïs en juin 2016

Pendant deux semaines en juin et deux semaines en août 2016, deux équipes de techniciens et de scientifiques locaux se sont rejoints 6 h 30 au Centre national de la recherche faunique pour ramasser leur équipement pour la journée.

Lorsque Mme Naujokaitis-Lewis a ajusté son piège dans un dans un champ de maïs en 2016, les plants atteignaient environ six à huit pieds (1,8 à 2,4 mètres).

Lorsque Mme Naujokaitis-Lewis a ajusté son piège dans un dans un champ de maïs en 2016, les plants atteignaient environ six à huit pieds (1,8 à 2,4 mètres).

« C’était une saison chaude et sèche avec des conditions de sécheresse intense, a noté la chercheuse. Cela démontre à quel point il importe de collecter les données sur une certaine période. Si on ne sait pas ce qu’il y avait à cet endroit avant, ça peut être vraiment difficile de savoir comment les espèces réagissent avec le temps à l’utilisation des sols et aux changements climatiques. »

On procède actuellement à l’identification des abeilles dans le laboratoire de Mme Cardinal dans les locaux d’Agriculture et Agroalimentaire Canada.

« Nous avons identifié dix espèces de bourdons dans les échantillons prélevés, et nous cherchons maintenant à associer toutes les autres abeilles à une espèce », a fait savoir Mme Cardinal. On trouve plus de 800 espèces d’abeilles au Canada.

Les données seront analysées au cours des prochains mois. Mme Naujokaitis-Lewis communiquera ses données et les résultats de son étude aux agriculteurs qui ont participé à l’étude et à la population canadienne en général, qui pourra consulter les publications et les données ouvertes.

Une des adjointes à la recherche à l’Université Carleton, Tonya Tanner, a actualisé les données sur le paysage qu’elle avait collectées pour son mémoire de maîtrise et constaté une augmentation de la taille de nombreux champs. Les agriculteurs avaient éliminé des éléments linéaires (plantations brise-vent et haies) qui constituent un habitat important pour les pollinisateurs.

« Cela montre que le paysage peut changer rapidement. Ces types de changements se produisent rapidement dans les paysages agricoles. Jumelés à d’autres pratiques, ils peuvent avoir un impact sur les abeilles indigènes, surtout lorsque les habitats de nidification et de butinage se raréfient », a expliqué Mme Naujokaitis-Lewis.

La protection du milieu naturel du Canada contre les impacts d’éléments qui perturbent l’environnement est un volet clé des travaux scientifiques d’Environnement et Changement climatique Canada. « Une population d’abeilles en santé permet d’augmenter le rendement des cultures, dit-elle. Les abeilles sont un indicateur de services écosystémiques sains et sont un élément important de la biodiversité. »

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Recherche à long terme sur les changements de populations d’oies nicheuses en Arctique

Plus de 15 millions d’oies de Ross et de petites oies des neiges migrent vers l’Arctique canadien chaque printemps, ce qui en fait deux des espèces sauvages les plus abondantes en Arctique. Malgré les récoltes annuelles considérables par les chasseurs du sud (environ 700 000 de ces « oies blanches » sont récoltées chaque année en Amérique du Nord), les populations des deux espèces ont augmenté de plus de 700 % depuis les années 1970, ce qui a amené les chercheurs à se pencher sur les raisons d’une telle augmentation et les répercussions que de plus grandes populations d’oies pourraient avoir sur leur habitat en Arctique.

Ray Alisauskas, chercheur scientifique d’Environnement et Changement climatique Canada (ECCC), étudie l’écologie des populations d’oies blanches et leurs répercussions sur les écosystèmes arctiques depuis la fin des années 1980. Ces travaux à long terme nous permettent d’assurer un suivi de la situation des principaux écosystèmes arctiques ainsi que de garantir que la récolte des oies des neiges est durable à long terme.

Les travaux de M. Alisauskas sont liés aux règlements et aux politiques d’ECCC qui découlent de la Loi de 1994 sur la convention concernant les oiseaux migrateurs. Par exemple, les lignes directrices sur la saison de chasse et les limites de prises sont fondées sur une évaluation scientifique de la situation des populations d’oies blanches et les tendances des oiseaux migrateurs considérés comme gibier.

Les oies blanches nichent dans de nombreuses grandes colonies en Arctique, et M. Alisauskas a axé son programme de recherche à long terme sur une grande colonie située au lac Karrak, dans le Refuge d’oiseaux migrateurs du golfe Reine-Maud, au Nunavut (représentée par l’étoile sur la carte ci-dessous (Figure 1)). Ce refuge constitue la plus grande aire protégée sur des terres fédérales.

Figure 1

En 2016, près d’un million d’oies ont niché sur la toundra qui entoure le lac Karrak, occupant une superficie de 280 km2, ce qui en fait la deuxième concentration connue d’oies nicheuses en importance au monde.

En 2016, près d’un million d’oies ont niché sur la toundra qui entoure le lac Karrak, occupant une superficie de 280 km2, ce qui en fait la deuxième concentration connue d’oies nicheuses en importance au monde.

L’augmentation des populations d’oies blanches est probablement attribuable à la disponibilité de nourriture hivernale supplémentaire sur les terres agricoles aux États-Unis. Dans leurs aires de nidification en Arctique, les oies nicheuses et leurs oisons se nourrissent de manière vorace après l’éclosion, ce qui modifie la végétation à l’intérieur et autour des colonies.

L’augmentation des populations d’oies blanches est probablement attribuable à la disponibilité de nourriture hivernale supplémentaire sur les terres agricoles aux États-Unis. Dans leurs aires de nidification en Arctique, les oies nicheuses et leurs oisons se nourrissent de manière vorace après l’éclosion, ce qui modifie la végétation à l’intérieur et autour des colonies.

« Il est incroyable de survoler une grande colonie comme celle du lac Karrak et de voir le paysage recouvert d’oies. On constate également des changements visibles du paysage, comme des superficies où la végétation a été grugée jusqu’à ce que la tourbe soit exposée », affirme Dana Kellett, technicienne de recherche sur la faune, qui a travaillé au lac Karrak pendant plus de 20 ans.

Les populations d’espèces sauvages ne peuvent pas augmenter sans fin, et, récemment, M. Alisauskas et son équipe ont démontré que les effectifs d’oies blanches semblent se stabiliser. Megan Ross, étudiante de cycle supérieur et participante au programme de M. Alisauskas, a effectué des analyses de données sur la reproduction à long terme obtenues au lac Karrak pour comprendre pourquoi la croissance des populations s’est stabilisée.

La réponse semble être que les individus reproducteurs produisent moins de jeunes qu’auparavant.

« Les années où les individus sont arrivés à la colonie de nidification en moins bonne condition physique, ils ont produit moins d’œufs et moins d’oisons ont survécu », a affirmé Mme Ross.

Non seulement les individus reproducteurs arrivent aux sites de nidification en moins bonne condition physique, mais la période de disponibilité de nourriture pour les oisons dans l’aire de nidification a changé. Lorsque les adultes arrivent pour nicher, la colonie est principalement couverte de neige et offre peu ou pas de nourriture. Afin de contrer ce manque de nourriture, les oies accumulent du gras et des protéines lorsqu’elles prennent des pauses pour s’alimenter pendant leur migration vers le nord. Ces réserves alimentaires leur permettent de pondre et d’incuber des œufs dès leur arrivée à la colonie, mais leur capacité de le faire a récemment connu un déclin.

Il est primordial pour le succès de nidification que le moment de l’éclosion coïncide avec le niveau de croissance maximal de la végétation, mais Mme Ross a démontré que le rythme de croissance de la végétation a accéléré au cours des 20 dernières années, probablement en raison des changements climatiques. On sait depuis longtemps qu’une fonte des neiges tardive retarde l’apparition des premières pousses et réduit le nombre d’oisons produits, mais une apparition plus hâtive des premières pousses réduit également le succès de nidification en créant un désalignement entre le moment de l’éclosion et la disponibilité d’une végétation de grande qualité. Cette tendance a été confirmée au moyen d’une analyse des données de télédétection à long terme effectuée par David Douglas, scientifique du Service géologique des États-Unis, qui a collaboré à l’étude.

Selon Mme Ross, l’apparition plus hâtive des premières pousses, en plus de la réduction de l’alimentation des individus nicheurs attribuable aux grandes populations d’oies, a entraîné « un déclin de la taille des oisons, du taux de survie des oiseaux et, finalement, du nombre d’oisons présents dans l’aire de ponte et de croissance vers la fin de l’été. Essentiellement, si les œufs éclosent tardivement, les oisons manquent la chance d’accéder à une végétation de grande qualité. En Arctique, l’été est court et les oisons ont besoin d’une nourriture de grande qualité pour grandir assez rapidement en vue d’effectuer la migration vers le sud ».  

Cette recherche à long terme fait partie d’ententes internationales conclues avec les États-Unis et le Mexique aux termes du Plan nord-américain de gestion de la sauvagine (en anglais seulement), notamment le Plan conjoint des oies de l’Arctique. L’équipe de recherche d’ECCC a communiqué ces conclusions et celles d’autres recherches à des collègues dans le cadre de diverses conférences scientifiques internationales, et ces résultats seront publiés dans la revue Ecology.

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