Présentation

affiche de l'exposition

L’année 2007 est l’année polaire. À l’occasion de cet événement, auquel l’université Lyon 1 participe et notamment ses bibliothèques, a été mis en place une exposition sur la recherche scientifique dans les pôles à travers des livres anciens, estampes et photographies du 18^ème au 20^ème siècle

Est présentée ici sous forme virtuelle, la partie concernant le fonds ancien. Les pôles ont été explorés dans les ouvrages scientifiques mais aussi dans les récits de voyageurs et les romans. Toute cette littérature est ici représentée.

Ainsi, l’exposition se décline aussi bien sur le plan de la cartographie, de la géologie, de la zoologie que de la technique. Mais elle s’intéresse aussi à l’imaginaire, à la représentation des mondes polaires.

Cartographie : introduction.

Comment ne pas s’étonner que les pôles, bien qu’étant les lieux les plus évidents à trouver sur la planète aient été si difficiles à découvrir. L’Antarctique notamment a été la dernière « terra incognita ». La banquise mouvante, emprisonnant les voiliers à la dérive, et les épreuves traversées par les équipages pour survivre aux froids et aux vents, ont longtemps rendu l’accès et donc le tracé de ces terres difficiles.

Les chasseurs de baleines furent ensuite les premiers à en avoir une connaissance assez claire, mais ils gardaient jalousement le secret de leurs lieux de pêche. La connaissance s’est ensuite construite par défaut au sens où l’objectif n’était pas la connaissance des pôles mais la reconnaissance des frontières nord des pays limitrophes ou la recherche de passages pour les routes maritimes. Le commerce et la politique ont ainsi longtemps gouverné les explorations. Cette course aux terres se faisait parfois sous couvert d’explorations scientifiques, jusqu’à ce qu’un réel intérêt scientifique la transforme en une course aux pôles.

Mais la cartographie n’est pas qu’une question de connaissance, les cartes sont aussi le reflet d’une certaine pensée du monde, d’une réflexion sur l’inconnu en référence à ce qui fait repère. De carte en carte, on voit à la fois évoluer ce qui est connu et référencé, et se dessiner les contours de ce qui est inconnu et recherché. Les cartes sont aussi le moyen de faire connaître plus qu’un territoire mais aussi des valeurs, philosophies et engagements qui sont en cours à l’époque de la découverte. Ainsi, la carte est support d’une pensée, d’une religion ou d’une théorie scientifique.

Les deux régions polaires jusqu’au 45e degré de latitude

Georges Buffon

Œuvres complètes de M. le Comte de Buffon, époque de la nature, histoire naturelle, générale et particulière, tome 6

Paris : Imprimerie Royale, 1779.

Lyon 1, BU Sciences de la Vie et de la Terre

Cette carte est assez unique puisqu’elle représente les deux pôles. Buffon représente avec cette carte les terres découvertes par les explorateurs sur les chiffres desquels il fonde ses théories. Mais cette carte ne joue pas seulement le rôle d’illustration. Il s’agit d’une prise de position scientifique. En effet, le naturaliste s’est intéressé au climat et a étudié les résultats des expéditions du 18ème qui se sont succédées dans les pôles. Il en tire plusieurs remarques sur la constitution de ces terres, l’intérêt des explorations et le refroidissement du climat.

Représenter les pôles jusqu’au 45e degré de latitude nord et sud permet à Buffon de montrer que dans l’hémisphère austral, le refroidissement glacial s’est étendu beaucoup plus loin que dans l’hémisphère boréal. La correspondance dans l’hémisphère sud de la position des villes de l’hémisphère nord montre la différence de latitude des étendues glacées entre les deux pôles. En effet, si les glaces arctiques commencent au 65° latitude nord, les glaces antarctiques se trouvent dès le 50° latitude sud et Paris est au 48° latitude nord. Cette carte, ces choix de représentation appuient les théories de Buffon sur le refroidissement terrestre progressif.

Cette carte et les choix que Buffon fait dans sa représentation des pôles sont aussi dépendants de la vision d’une époque qui veut que les explorations n’aient d’autres buts que la conquête des territoires. Les terres tempérées plus importantes dans le nord étaient utiles car cultivables et habitables, les terres antarctiques étaient bien trop hostiles. Mais Buffon dit aussi : « je ne présume pas qu’au-delà du 50° degré les régions australes soient assez tempérées pour que leur découverte pût nous être utile. » (p.269)

L' Antarctide exploré en 1914

Jean-Baptiste Charcot, Louis Joubin

Deuxième expédition antarctique français 1908-1910

Paris : Masson, 1911.

Lyon 1, BU Sciences

L’accessibilité du pôle nord en a fait un lieu d’exploration plus privilégié que le pôle sud. Certes, les navires devaient dériver pour approcher du pôle puis utiliser, pour atteindre le pôle magnétique, des traineaux. Mais l’antarctique étant un continent, les équipages semblaient ne pouvoir utiliser la même technique pour atteindre le pôle sud. La marche à travers le continent dans des conditions extrêmes rendait le projet plus fou et plus audacieux encore que d’accéder au pôle nord. Mais une fois l’enjeu atteint par Admusen, le pôle sud et surtout les îles subantarctiques sont devenues des lieux privilégiés pour les études scientifiques.

Certes, l’Arctique est aussi le lieu de recherches physiologiques, psychologiques, météorologiques, mais le continent glacé permet des recherches géologiques et géophysiques qui ne peuvent être menées dans l’hémisphère supérieur. Ainsi, si on compare cette carte à celle de Buffon, on voit combien en un siècle et demi les terres australes ont pu être visitées et la connaissance de celles-ci complétée. Malgré cela, l’Antarctique reste encore aujourd’hui un continent quasi inexploré, hormis les côtes et les quelques stations continentales.

Carte du cercle polaire arctique

Fridtjof Nansen

The norwegian North polar expedition 1893-1896

J. Dybwan, 1900-1906.

Lyon 1, BU Sciences

Les cartes du cercle polaire arctique ont peu changé entre le 18ème et le 19ème siècle. Il est vrai que la connaissance des côtes nordiques s’est faite assez tôt et que les explorateurs du 19ème se sont surtout attaqués à deux grands projets : atteindre le pôle magnétique et trouver un passage nord-ouest. Les cartes n’ont donc pas vraiment changé.

Si on compare cette carte de l’Arctique et celle de l’Antarctique (carte suivante), on s’aperçoit que la latitude comme limite de représentation est très différente : 60° de latitude dans le cas du nord, et 30° de latitude dans le cas du sud. Il semblerait que les cartographes fassent toujours référence à des points de repères, terres connues ou habitées. Or cette frontière avec la terre habitable et celle qui ne l’est pas est plus proche au nord. Choisir la limite du 60° de latitude nord suffit donc pour représenter tout le cercle polaire arctique. Au contraire, pour représenter l’Antarctique, il est nécessaire de remonter très loin vers les tropiques.

Carte de l'Antarctique

Erich von Drygalski

Deutsche südpolar-expedition 1901-1903, im aufrtrage des reichsamtes des innern

Berlin : Georg Reimer, 1908.

Lyon 1, BU Sciences de la Vie et de la Terre

Cette carte situe le pôle sud par rapport aux terres explorées : Australie, Amérique du sud et Afrique en en faisant le centre de la carte et non pas seulement le point extrême ou ultime du cartographiable. L’étendue de l’Antarctique par rapport à ces territoires retrouve alors toute son importance. Il est vrai que les planisphères ont tendance à écraser les pôles et à ne rendre compte que d’une partie de ceux-ci. Ces cartes centrées sur les pôles ont pour résultat de clarifier leur position, leur étendue, leur proximité.

D’autre part, la carte ci-dessus est tirée d’un livre de zoologie. Il ne s’agit pas pour l’équipe scientifique de décrire où ils ont étudié mais bien de pouvoir rendre compte de la présence de certaines espèces par la proximité de lieux (les mers notamment) où ces espèces sont déjà connues. En effet, les espèces que l’on trouve en Antarctique ne sont pas exclusives de ces régions. C’est aussi ce que l’on constate en Arctique puisqu’on trouve des espèces polaires d’ours, renard et loup, mais aussi de poissons, micro-organismes et planctons.

Equipements : introduction.

Les équipements des explorateurs sont de deux sortes : ceux qui servent à la vie quotidienne et ceux qui servent à remplir leur mission scientifique. En effet, dans ces contrées désertiques et extrêmes, l’autonomie est une nécessité pour les équipes amenées à rester plusieurs mois pour effectuer leurs mesures. La survie impose la construction de stations d’hivernage autonomes énergétiquement, l’organisation du ravitaillement mais aussi des vêtements permettant de supporter le vent et le froid.

Les mesures faites par les scientifiques sont d’ordre très variées, comme en témoignent les séries de compte-rendu d’expéditions nommées selon le champ d’étude dont ils rendent compte : géologie, zoologie, météorologie, botanique...Ces mesures nécessitaient des outils spécifiques, capables de supporter des températures très basses et des vents très puissants. Les scientifiques ont dû souvent faire preuve d’ingéniosité pour pouvoir utiliser des instruments faits pour d’autres conditions climatiques et environnementales.

Plan de la station d'hivernage suédoise

Otto Nordenskjöld

Der Schweidischen Südpolar-expedition, 1901-1903, band 1 : geographie, hygiene und erdmagnetismus

Stockholm : Lithographisches insitut des generalstabs, 1920.

Lyon 1, BU Sciences de la Vie et de la Terre

La station d’hivernage est l’élément central de la vie du scientifique dans les pôles : lieu de vie et lieu de recherche, elles ont dû dès leur origine être des lieux pensés pour supporter le vent et le froid, mais aussi pour surmonter les longs mois d’hiver passés isolément. Très rapidement ces stations ont installé en plus des laboratoires, des salles de vie et de repos : bibliothèques, salles de détente... Aujourd’hui ces bases comprennent laboratoires, centres de communications, restaurant, salle de loisir et de sport, salles de soins médicaux et d’opération, cuisines.

Les premières stations d’hivernage étaient construites par les équipes elles-mêmes pendant les mois précédant les hivers. C’étaient des constructions de bois facilement inflammables. L’incendie représente un danger pour nombre de stations pour qui l’eau est non seulement vitale mais rare (l’eau potable est distillée par des machines et l’eau non distillée est gelée.). La base Dumont d’Urville a justement été construite en 1956 pour remplacer la base St Martin détruite dans un incendie.

Le ravitaillement des stations d’hivernage représente une autre difficulté. Les équipes d’hivernants risquaient les mêmes maladies que les équipages de bateaux au long cours et notamment le scorbut causé par un manque de légumes frais. Les comptes-rendus font souvent état des menus des équipes et de l’attention portée à la lutte contre cette maladie. Le docteur de l’expédition de la Vega fait mention de la confiture de « multer » (mûres arctiques) qui mélangée avec du rhum est un remède « souverain » contre le scorbut.

Costumes d'hiver de l'équipage

Edouard Charton

Le tour du monde, nouveau journal des voyages

Paris : Hachette, 1882.

Lyon 1, Musée d'anatomie

Pendant l’expédition de Nordenskjöld, les hommes portaient des vêtements chauds comme ils en avaient l’habitude en Suède mais aussi des tricots de laine, une blouse en toile à voiles ainsi que des bottes coupées dans la même matière et remplies de « laiche vésiculeuse », une plante des marais. Ils portaient aussi des moufles en peau de phoque et de chamois, des lunettes colorées pour supporter la lumière aveuglante du soleil. Par comparaison, nous pouvons donner quelques indications sur les costumes Inuits : veste, pantalon, mitaines et bottes, fabriqués en peau de caribou, phoque, et divers oiseaux marins.

En hiver, ils portaient deux vestes et deux pantalons portés l’un par-dessus l’autre. Les poils du vêtement de dessous étaient tournés vers l’intérieur et ceux du vêtement supérieur tournés vers l’extérieur pour permettre de réguler la température corporelle ainsi que la transpiration.

Pour la fabrication de leurs vêtements, les équipages réutilisaient les techniques des Inuits qu’ils adaptaient à leurs propres moyens, comme l’utilisation des voiles pour concevoir des vêtements capables de couper les vents violents et de mieux supporter les températures extrêmes.

Abri météorologique et cabane de l'electromètre

Jean-Baptiste Charcot, Louis Joubin

Deuxième expédition antarctique française 1908-1910

Paris : Masson, 1911.

Lyon 1, BU Sciences

La construction de ces abris demandait beaucoup d’ingéniosité afin de rendre les instruments de mesure opérationnels durant tout l’hiver. Sur ces images, on voit qu’il est indispensable de monter les instruments sur pilotis afin d’anticiper la montée des neiges durant l’hiver. Planter les piliers dans la glace n’est pas suffisant, car celle-ci n’est pas toujours stable : des cailloux (à la façon des nids des manchots Adélie), et de la neige mélangée d’eau sont utilisés comme ciment, permettant de fixer dans le sol les piliers. Des tôles, des planches de bois et de la toile empêchent la neige d’entrer dans les abris.

La localisation des ces observatoires était importante, non seulement ces abris devaient être situés dans des lieux permettant les mesures : lieux plats et dégagés, mais ils devaient être facilement accessibles aux équipes chargées de relever les mesures. Quand on sait que sur le continent Antarctique les hivernants de la station Concordia ne peuvent pas sortir plus de 10 min en hiver, on comprend la nécessité de bien penser cette localisation. Les comptes-rendus d’expédition racontent néanmoins que les relevés sont l’occasion pour les équipes de rompre la monotonie des activités intérieures.

Les scientifiques mesuraient et mesurent toujours la vitesse et la direction du vent, la pression barométrique, l’humidité relative, la forme des nuages...Ces informations permettaient d’une part de connaitre les lieux, d’autre part de pouvoir comparer la vie de la faune à l’évolution du temps mais aussi de pouvoir vérifier sur une période longue l’évolution du climat. La technique actuelle de carottes glaciaires extraites du sol permet de récolter des informations bien plus anciennes sur le climat, néanmoins les mesures météorologiques restent absolument nécessaires ne serait-ce que pour organiser les ravitaillements par avions et par convois terrestres.

Zoologie antarctique : introduction.

Les mers et les terres antarctiques ont été et sont toujours le terrain d’exploration pour l’étude de la faune locale. Les premiers témoignages montrent un étonnement et une fascination face à la capacité à vivre et à se reproduire sur une terre extrême, à l’organisation en colonie et à la curiosité attachante du manchot.

Si les manchots Empereurs et Adélie sont les seuls à vivre sur le continent et les îles subantarctiques les plus proches, la mer foisonne de microorganismes, de krills qui permettent la survie d’autres animaux plus importants : baleines, phoques…

Nous avons ici des images qui sont la preuve de la diversité de cette région mais aussi qui montrent l’attachement des premiers explorateurs et des premiers scientifiques de l’Antarctique à l’étude précise de la faune. Il ne s’agissait pas d’explorer pour le succès sportif et audacieux, mais bien d’étudier la vie, d’en explorer toutes les représentations et d’en témoigner.

Documents embryogéniques

Jean-Baptiste Charcot, Louis Joubin
Expédition antarctique française commandée 1903-1905
Paris : Masson, 1906.
Lyon 1, BU Sciences

Il s’agit là d’embryons d’oiseaux : sternes (figure X), manchot papou (figures I et II) par exemple. Le compte-rendu de l’expédition note que les expéditions polaires ramenaient souvent des spécimens adultes plutôt qu’embryonnaires et que l’expédition Charcot a permis vraiment d’avancer dans la connaissance des manchots Pygoscelis comme Apténodytes grâce aux œufs, fœtus et embryons qu’ils ont ramenés au Muséum d’Histoire Naturelle. Il faut concevoir que ces animaux étaient connus depuis longtemps par les voyageurs. Mais les premières expéditions n’installant pas de stations d’hivernage, l’étude poussée de la vie des espèces polaires, de leur reproduction et de leur développement a été tardive. Au début du 20ème siècle, l’étude scientifique de ces animaux a prévalu sur la simple reconnaissance de leur existence.

Les embryons de manchots ramenés par l’expédition Charcot ont permis l’étude du développement des bulbes pennigères (tubercules sur lesquels naissent plus tard les plumes) et de la couleur des plumes. L’étude des bulbes montre que les plumes des manchots constituent un revêtement quasi continu, alors que chez d’autres espèces les zones de plumes sont limitées par des espaces nus. Cette combinaison de plumes est un facteur expliquant la capacité des manchots à supporter des températures extrêmes. En ce qui concerne la couleur, alors que chez la plupart des manchots, le poussin a un duvet de couleur différente de l’adulte (gris chez l’empereur, marron chez le royal), chez le manchot papou, la démarcation des couleurs noires et blanches du plumage existe déjà dans l’œuf.

Phoques

L. Fletcher
National Antarctic expedition 1901-1904
London : British Museum, 1907.

Il n’existe en termes de mammifères terrestres en Antarctique que quatre espèces de Pinnipèdes (mammifères adaptés à la vie aquatique, à corps fusiforme et protégés du froid par une épaisse couche de graisse). Ceux-ci de la famille des Phocidae (phoques). Il y avait avant le 20ème siècle un grand nombre d’otaries, mais celles-ci se cantonnent aujourd'hui à des latitudes moins australes.

Étonnamment, la répartition de ces espèces dans les eaux est aussi un moyen de déterminer la limite de l’Océan Antarctique. En effet, selon certains géographes, cet océan s’arrête au moment où il rejoint les trois autres océans. Pour les naturalistes au contraire ce sont les glaces flottantes (du 50ème degré latitude sud) qui en sont la limite. La présence des pinnipèdes en ces lieux, notamment pour leur reproduction, corrobore cette limite.

Les phoques d’Antarctique se reproduisent sur la banquise. Hors de la période de reproduction et de gestation, les adultes vivent en mer. Ce sont des animaux migrateurs. Ils se nourrissent de poissons, de crustacés ou encore, dans le cas du phoque léopard, de manchots qu’ils attrapent dans l’eau. L’orque est un prédateur important du phoque. Le phoque de Weddell cependant a moins de prédateur car il s’avance loin sous la banquise (jusqu’à 77° latitude sud), respirant par des trous creusés dans la glace. Sa pêche le mène donc loin de ses prédateurs potentiels

Echinodermes

Jean-Baptiste Charcot, Louis Joubin
Deuxième expédition antarctique française 1908-1910
Paris : Masson, 1911.
Lyon 1, BU Sciences

Les expéditions emmènent toujours à leur bord un naturaliste qui recueille des spécimens, veille à leur conservation et prend des notes sur leur observation à l’état naturel. Ces données et spécimens sont ensuite transmis à des chercheurs qui n’ont pas participé à l’expédition. Ainsi la planche présentée est constituée par Mr Gain de l’expédition Charcot 2 et commentée par R. Koelher, professeur à l’université de Lyon. Le travail des expéditions est un travail de récolte d’informations : mesures, observations, spécimens…Les échinodermes (embranchements d'invertébrés marins à symétrie radiale) : ophiures, astéries et échinides, existent en quantité importante en Antarctique, la deuxième expédition Charcot ramène 28 espèces d’astéries dont 14 nouvelles, 17 espèces d’ophiures dont 6 nouvelles et 9 espèces d’échinides dont 5 nouvelles.

Par comparaison, Koehler nous apprend que la première expédition Charcot n’avait ramené qu'une seule nouvelle espèce d’ophiures. Plus les expéditions se sont avancées loin dans les latitudes sud, plus elles ont ramené d’espèces et ont participé à la connaissance de la diversité de la faune antarctique.

L’idée que les terres africaines, américaines et australiennes furent collées au continent antarctique n’étonne plus personne aujourd’hui, puisque la tectonique des plaques a grandement été étudiée. Mais à la fin du 19ème et début du 20ème siècle, c’est la zoologie et la distribution des faunes terrestres sur ces territoires qui a appuyé cette théorie. L’étude de la faune marine a aussi fournit des arguments pour cette théorie, et notamment l’étude géographique des échinodermes via la comparaison entre les espèces antarctiques et septentrionales.

Afin que la faune marine et terrestre, les oiseaux, les phoques et les échinodermes puissent survivre dans ces contrées extrêmes, la chaine alimentaire doit être très stable. Son premier maillon est le plancton (phytoplancton ou zooplancton) et celui-ci doit donc être abondant dans l’Océan Antarctique.

Jean-Baptiste Charcot, Louis Joubin
Deuxième expédition antarctique française 1908-1910
Paris : Masson, 1911.
Lyon 1, BU Sciences

Les copépodes présentés ci-dessus sont planctoniques. Ce sont des crustacés qui peuvent être libres ou parasites. Ils constituent la base alimentaire des mammifères comme les baleines mais aussi de divers poissons eux-mêmes nourriture des phoques, des oiseaux antarctiques.

Au 20ème siècle, la découverte de plus en plus importante d’espèces de planctons a pu expliquer les raisons de la survie des espèces animales dans les mers et sur la banquise autour de ce continent hostile. La possibilité pour ces planctons de vivre dans les mers salées ou douces, permet de s’interroger sur leur possible vie dans les lacs souterrains de l’Antarctique (comme le lac Vostok) et donc sur la présence d’autres espèces animales qui s’y seraient développées.

Zoologie arctique : introduction.

Les expéditions dans les mers et terres arctiques ont donné lieu à la découverte pour les Européens de nouvelles espèces animales et de nouveaux genres d’espèces connues (ours, renards…). Il n’est pas impossible que les premières descriptions permettaient surtout de déterminer si l’animal pouvait s’avérer dangereux pour l’explorateur, pour le colon ou pour le commerçant. La fréquentation des peuples Inuits ainsi que des chasseurs de baleines a enseigné aux équipages d’expédition l’usage qu’ils pouvaient faire des animaux polaires pour se nourrir et pour la fabrication de leurs vêtements.

Passé l’étonnement devant ces espèces aptes à survivre à des températures extrêmement froides, sur des régions désertiques et gelées, les explorateurs ont ensuite étudié ces animaux. Malgré l’impression d’étrangeté vide de ces latitudes, la faune et la flore sont rapidement apparues comme aussi diverses et étonnantes que dans d’autres régions du monde. La diversité est telle que la faune est tout aussi bien représentée dans les latitudes polaires que sous les tropiques.

Les documents transmis par les explorateurs du 19ème et du 20ème siècle sont très riches en dessins, gravures et même photographies des animaux polaires. Il s’agissait d’étude zoologique au sens strict où l’animal était étudié pour lui-même dans le but de comprendre son organisation, son mode de reproduction et de compléter les connaissances sur la diversité des espèces animales qui peuplent la terre. Aujourd’hui cette diversité est menacée par la chasse et la fonte de la glace.

Actinidia et Alcyonides

Robert Collett

The Norwegian north-atlantic expedition, 1876-1878

Christiania : Grondahl & Son, 1880.

Les deux animaux en image ici sont des cnidaires anthozoaires et octocoralliaires. Ils sont benthiques, c’est-à-dire qu’ils vivent dans les grand fonds. On retrouve ces espèces dans tous les océans mais plus particulièrement près des côtes. Ils vivent sous la forme de polype, mais la larve est planctonique. Ces espèces sont urticantes et se nourrissent de plancton et de petits crustacés. Les expéditions scientifiques devaient ramener des spécimens et suffisamment de notes et d’informations pour que les scientifiques restés dans les pays de financement puissent ensuite les étudier.
Les informations nécessaires devaient concerner le lieu de collecte, les caractéristiques de cette zone (caractères de l’eau mais aussi de la faune et de la flore). Des filets à plancton permettaient une collecte dans une zone déterminée, par petits ou grands courants mais ils ne donnaient pas d’information sur la profondeur de la collecte, sur le moment de la collecte.
Dès 1860, est inventée par les océanographes la bouteille à renversement. Cette bouteille est descendue dans l’eau par un câble en acier. Lorsque la bouteille se ferme, emprisonnant son échantillon, le thermomètre à mercure intégré se renverse. La colonne de mercure se brisant, elle laisse la trace du moment exact où la collecte a été faite et donc de la température et de la profondeur du lieu de vie de l’échantillon. En revanche, cet instrument ne permet pas de savoir dans quelle zone précisément l’échantillon a été prélevé, ni de faire une collecte dans les zones de grands courants. Les bouteilles à renversement ne servaient pas seulement à capturer du plancton mais aussi à effectuer des études océanographiques sur la température et la salinité de l’eau. Les bouteilles à renversement sont toujours utilisées, constamment améliorées. Certains grands explorateurs ont donné leur nom à des perfectionnements effectués sur ces instruments : ainsi on connait les bouteilles Nansen comme les bouteilles Wille…