Hors des lieux communs

Si je vous disais que la forêt amazonienne ne serait qu'un désert mouillé sans la présence du Sahara, me croiriez-vous?

La grande majorité des nutriments nécessaires à la croissance des plantes dans le bassin de l'Amazonie provient du Sahara, après un voyage de plus de 5000 km au-dessus de l'océan Atlantique. En tout, il y a 50±15 millions de tonne de poussières qui sont transportées en Amazonie chaque année. 50 millions de tonne, c'est environ 1 million d'éléphants d'Asie. En poussières. Ça fait du sable en ti-péché.

Et de tout ce sable qui provient du Sahara, il y en a environ la moitié qui vient d'un tout petit endroit du Tchad qui se nomme la « dépression de Bodélé ».

La dépression de Bodélé est située au fond d'un lac qui s'est desséché au court des derniers millénaires (ce qui en reste aujourd'hui forme le lac Tchad). Les organismes vivants jadis dans ce lac ont séché sous le soleil du Sahara et, après sédimentation, s'envolent aujourd'hui avec le vent vers l'Amazonie pour y nourrir la forêt. La dépression de Bodélé ne représente que 0,2% de la superficie du Sahara ou encore 0,5% de la superficie de l'Amazonie. Il est extraordinaire qu'une si petite région soit à l'origine de l'alimentation en nutriments d'une aussi grande superficie: 200 fois plus grande!

Cette dépression est coincée entre 2 formations montagneuses: le massif du Tibesti et le plateau de l'Ennedi, ayant une altitude de 2600 m et 1000 m, respectivement. Ces montagnes ont une disposition particulière: elles canalisent le vent qui atteint alors des vitesses permettant d'éroder la surface et d'emporter la poussière sur des milliers de kilomètres. Ce vent a même été baptisé: le courant-jet à basse altitude de Bodélé (traduction de Bodele Low Level Jet).

On peut d'ailleurs voir sur l'image satellite de cette région les stries causées par le vent sur la surface (cliquer sur l'image pour avoir une plus haute définition):

Cette découverte est assez récente, l'étude que je résume ici a été publiée en 2006. Je trouve fascinant de voir à quel point un écosystème si riche dépend de conditions si particulières à un endroit aussi précis. S'il n'y avait pas eu des conditions climatiques pour créer le désert du Sahara, l'Amazonie telle qu'on la connaît aujourd'hui n'existerait pas.

La prochaine fois que vous entendez parler de géo-ingénierie pour sauver la planète des frasques de l'humain, pensez à tout ce qu'il faudra prévoir comme conséquences d'un changement que l'on effectuerait à la dynamique planétaire. Un travail d'orfèvre climatique telle que la dépression de Bodélé pourrait-il être prévue?

Références:
* Koren, Ilan; et al (2006). "The Bodélé depression: a single spot in the Sahara that provides most of the mineral dust to the Amazon forest". Environ. Res. Lett. 1 (October–December 2006) 014005. Note: l'article est disponible en ligne.
* Bodélé Depression. (2008, February 6). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved March 5, 2008, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bod%C3%A9l%C3%A9_Depression&oldid=189514080

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Le cyclone Sidr a frappé le Bangladesh le 15 novembre 2007.

Il en a résulté une destruction des cultures de riz au Bangladesh pour une valeur de plus de 600 millions de dollars. Les prix du riz ont augmenté de 70%.

Pour ajouter au malheur, la floraison des bambous (un sujet d'étude et d'étonnement en soit), qui a lieu à tous les 50 ans pour l'espèce de ce pays, est survenue à la même période.

Que vient faire la floraison des bambous dans toute cette histoire? L'éclosion de ces fleurs donne lieu à une épidémie de rats, ceux-ci ayant un surplus de nourriture et pouvant se reproduire avec beaucoup plus de vigueur et de succès qu'à l'ordinaire. La dernière ayant frappé cette région remonte à 1959. Il y a donc eu des millions de rats qui ont dévastés les cultures dans le champs et celles qui étaient entreposées. Résultat, encore moins de nourriture pour nos pauvres Bangladeshis.

Si les questions d'ordre évolutionniste comme la période floraison des bambous vous intéressent, je vous suggère de lire Darwin et grandes énigmes vie de Stephen Jay Gould, vous ne le regretterez pas.

Référence:
* Asia Times

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Au sein de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) existe un mécanisme d'échange de virus afin que, dans le cas de maladie dangeureuse pour la population mondiale, l'information puisse être acheminée vers les laboratoires pour développer un vaccin. Un bel exemple de coopération.

Sauf que les pays émergents, notamment l'Indonésie, commencent à penser sérieusement à se retirer d'un tel échange s'ils n'ont pas de propriété intellectuelle sur les produits dérivées, comme un vaccin, tiré du virus qu'ils auront donné.

Ridicule? Pas vraiment parce que les compagnies pharmaceutiques qui vont développer un vaccin vont le commercialiser à gros prix, faisant ainsi des profits mais également en empêchant les pays pauvres d'avoir accès au vaccin. Pourquoi fournir gratuitement aux autres pays de l'information qu'ils utiliseront par la suite et dont ils ne retireront aucun bénéfice? Aussi bien s'asseoir dessus.

L'existence des brevets des compagnies pharmaceutiques est comme un caillou dans un soulier. On l'endure pendant un temps même si ça fait mal, sauf qu'à partir d'un certain moment, il nous est impossible de continuer à marcher.

Source:
CBC News: Virus sharing debate raises intellectual property concerns

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Dans le cadre de la petite histoire de l'atmosphère de la Terre, j'avais écris que le CO₂ présent dans l'atmosphère avait été dissous dans l'océan. Les êtres vivants, en prenant le carbone présent dans le CO₂, libéraient du O₂. Voilà pour la récapitulation.

Les organismes vivant, en mourant, emprisonnaient une grande quantité de carbone (C) dans la lithosphère. Par exemple, pendant des millions d'années, la végétation s'est décomposée et s'est retrouvée par la suite dans la croûte terrestre. Or, que fait l'homme depuis un peu plus de 100 ans ? Il va puiser dans cette source de carbone, via les combustibles fossiles, et la consume ensuite, libérant de ce fait des quantités énormes de CO₂ dans l'atmosphère. Ce que la nature a mis des millions d'années à produire, l'homme le détruit en moins de 200 ans.

Qu'arrive-t-il à la quantité fantastique de CO₂ ainsi libérée ? Puisque l'océan a déjà absorbé pratiquement tout le CO₂ (il ne reste que 3% de tout le CO₂ présent sur la Terre sous forme de gaz dans l'atmosphère) de l'atmosphère primitive de la Terre, ne pourrait-il pas recommencer ?

Il y a 3 endroits où ce surplus de CO₂ peut résider: dans l'atmosphère, dans l'océan et dans la biomasse.

Absorption du CO₂ par l'océan

Dissollution directe du CO₂

Pour ce qui est de l'océan, on y retrouve le CO₂ dissous sous trois forme: CO₂ dissous directement dans l'eau (acide carbonique), HCO₂^- (bicarbonate) et CO₃^2- (carbonate). La majorité du CO₂ présent dans l'océan est sous la forme de carbonate. Le pH des océans, a une valeur de 8,2, est étonnament alcalin. L'ajout de CO₂ dans l'océan l'acidifie, ce qui réduit sa capacité à absorber le CO₂ (la raison dépasse grandement le cadre de cette discussion). On ne peut simplement ajouter du CO₂ dans l'atmosphère et attendre qu'il soit absorbé par l'océan. En fait, à cause de la contrainte sur l'alcalinité des océans, 50% du CO₂ émit demeure dans l'atmosphère. On voit la menace sur l'équilibre qui existe présentement où seulement 3% du CO₂ est dans l'atmosphère.

Mais comment se fait-il alors que l'océan ait réussi à absorber tout le CO₂ de l'atmosphère primitif ? Excellente question Gaston. C'est là qu'intervient le fameux courant du fond des océans. La limitation sur le pH dont il était question dans le paragraphe précédent est une contrainte sur la couche supérieure de l'océan. Il est possible de voir l'océan comme une superposition de 3 réservoirs: la couche de surface (0-100m), la couche intermédiaire (100m à 1km) et l'océan profond (1km jusqu'au fond). L'eau demeure dans chacun des réservoirs en moyenne 18, 40 et 120 ans, respectivement. Autrement dit, une réponse de l'océan à un changement de concentration de CO₂ dans l'atmosphère prend environ 200 ans. Il n'y a que la couche supérieure de l'océan qui entre en contact avec l'atmosphère et cette couche ne peut prendre que 6% de tout le CO₂ émit par la combustion des combustibles fossiles. La somme de toutes les couches ont absorbé, depuis le début du XIXe siècle, autour de 25% de tout le CO₂ émit. On peut apprécier l'importance qu'a le brassage de l'océan; le CO₂ absorbé par la couche supérieure doit absolument passer dans l'océan profond si on veut que le surplus de CO₂ libéré dans l'atmosphère ne nous étouffe pas.

Absorption du CO₂ par le phytoplancton

Le phytoplancton est la base de la chaîne alimentaire, ce qui fait que le C qu'il produit se retrouve ensuite dans tous les échelons de la chaîne alimentaire et environ 90 % est éventuellement convertie en CO₂ en solution dans l'eau (par la respiration et la décomposition dans la couche supérieure de l'océan). Le 10% restant (matières fécales, organismes décédés) est précipité au fond des océans. Cette proportion représente environ un huitième de ce qui est transporté par les échanges entres les couches d'eau dans l'océan profond.

Les mesures actuelles de CO₂ atmosphériques indiquent que 50% des émissions demeurent dans l'atmosphère. L'absorption du CO₂ par les océans en élimine 30%. Où passent donc les 20% restants ?

Absorption du CO₂ par la biomasse de la Terre ou les « puits de carbone »

Rien n'explique où peuvent être allés ces 20 %, les scientifiques émettent des hypothèses et l'une de celle-là est l'accroissement de la biomasse de la Terre.

Par des modèles calculant la quantité de CO₂ absorbée par les plantes lors de leur croissance, les scientifiques en sont venus à la conclusion que la vitesse d'absorption du CO₂ par la végétation était un peu plus petite que celle des océans.

C'est là que serait passé le 20 % manquant: il y aurait eu un accroissement de la quantité de CO₂ absorbé par la végétation des moyennes et hautes latitudes de l'hémisphère nord. Une partie de cette augmentation pourrait être due à une conversion des terres agricoles en forêt dans les moyennes latitudes de l'hémispère nord, et une autre partie pourrait être attribuable à une plus grande activité de la photosynthèse de la forêt boréale, résultat du réchauffement climatique.

Cette accumulation de la biomasse par les plantes seraient ensuite déposée sur le sol. Ce sont les fameux « puits de carbone » !

Référence: Introduction to atmospheric chemistry, Daniel J. Jacob, Princeton University Press, ISBN 0-691-00185-5, p. 87-90

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Évolution de l'atmosphère

Les éruptions volcaniques et le refroidissement de la croûte terrestre établirent, lorsque notre planète était dans son enfance, la composition initiale de ce que l'on retrouve à la surface de notre planète et dans son atmosphère. La surface de notre planète est composée d'un assemblage d'atomes provenant de 92 éléments chimiques.

Les observations des éruptions volcaniques nous donnent une idée de cette atmosphère primitive: H₂O (~ 95%), CO₂, N₂ et du gaz sulfureux. Il n'y avait pas d'O₂ et les plus vieux cailloux de la Terre ne contiennent pas non plus d'O₂. Mais d'où vient cet oxygène que nous respirons ?

La vapeur d'eau de l'atmosphère primitif se condensa et forma les océans, le CO₂ et les gaz sulfureux s'y dissolurent par la suite, laissant le N₂ comme gaz principal. La présence d'eau liquide permis le genèse de la vie et certains de ces organismes, il y a environ 3,5 milliards d'années, développèrent la capacité de convertir le CO₂ en carbone organique via la photosynthèse. Par ce processus, ils libérèrent du O₂ qui s'accumula dans l'atmosphère jusqu'à atteindre le niveau que nous connaissons présentement, il y a 400 millions d'années.

Atmosphère de Mars, de Vénus et de la Terre

Il est instructif de comparer l'atmosphère de notre planète avec celles de ses voisines, Mars et Vénus, pour avoir un aperçu de ce qu'elle aurait pu être dans d'autres conditions.

On croit que les 3 planètes avaient initialement les mêmes composantes, mais aujourd'hui elles sont très différentes.

L'atmosphère de Vénus est environ 100 fois plus épaisse que celle de la Terre et, à cause de sa proximité du Soleil, la température de la jeune Vénus était trop élevée pour que l'eau s'y condense et créée des océans. La conséquence est que l'atmosphère est essentiellement composée de CO₂. La vapeur d'eau dans la haute atmosphère de Vénus s'est décomposée par photolyse en atomes de H, qui se sont ensuite échappés de l'atmosphère, les atomes d'O restant oxydèrent les roches à la surface de la planète. On pense que c'est ce mécanisme qui explique la rareté de l'eau à la surface de Vénus.

Sur la Terre, on ne retrouve que 0,001 % de toute la quantité de l'eau de la planète dans l'atmosphère, le reste est à la surface (principalement dans les océans), ce qui fait que la perte d'eau en haute atmosphère est marginale et est compensée par l'évaporation des océans.

L'atmosphère de Mars est beaucoup plus mince que celle de la Terre et est principalement composée de CO₂. Puisqu'elle est plus petite, elle a une accélération gravitationnelle plus faible, ce qui fait que les atomes de H peuvent s'échapper aisément dans l'espace, de même pour les atomes de N qui sont produit par photolyse du N₂ (ce phénomène, pour le N, est négligeable sur la Terre). Même si le pourcentage de CO₂ sur Mars est grand, son abondance totale est en fait extrêmement petite par rapport à celle de Vénus; on pense que le CO₂ a été retiré de l'atmosphère martienne par des réactions à sa surface qui créa des roches carbonées.

Lire la suite: Petite histoire du puits de carbone

Référence: Introduction to atmospheric chemistry, Daniel J. Jacob, Princeton University Press, ISBN 0-691-00185-5, p. 87-90

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Fait un petit bout qu'elle me tombe royalement sur le coeur celle-là, mais maintenant que le couvercle a été soulevé au grand public, grand bien me fasse que je l'expulse.

La Nature aime et créé la diversité. Nous pouvons observer des plantes carnivores, des espèces vivant sans oxygène, des ruminants à plusieurs estomacs. Chez les humains, nous remarquons des yeux de plusieurs couleurs, des nains, des gauchers, des frisés, des poilus, ainsi de suite.

Les humains vivent en société (il paraît qu'on y trouve des avantages) depuis quelques dizaines de millénaires déjà. Qu'il ait existé plusieurs « souches » à l'humanité ou une seule, le résultat reste le même, le mode de vie sédentaire a assuré une « concentration génétique »: les gens d'une société procréant davantage avec les membres de ce même groupe.

La survie des membres d'une société est modulée par plusieurs facteurs - mais principalement le milieu immédiat de vie (qu'il soit donné ou façonné par l'humain lui-même); on comprendra facilement que dans un milieu très froid, l'avantage de reproduction revient aux personnes plus génétiquement avantagées à résister au froid. Élémentaire. Darwin 101.

Voilà donc deux explications simples à la ressemblance des humains d'un même milieu; la reproduction de gens portant les mêmes avantages compétitifs tend à créer des individus portant ces avantages.

Lorsqu'on divise grossièrement le globe géographiquement, on remarque certaines différences tout à fait normales et très souvent explicables par l'environnement. Les taille moyenne des Africains surpasse celle des Asiatiques par exemple.

Personne ne réfute ça.

Mais, mais, mais…

Dès qu'il s'agit de ce qui se passe dans le crâne, scandale. Tout à coup, tout le raisonnement plus haut tombe. Bien qu'on admette facilement que d'un humain à l'autre le potentiel cérébral varie, dès qu'une moyenne est impliquée - et qu'elle implique une couleur de peau, scandale. Aucune difficulté à lire que les gauchers en moyenne profitent d'un QI plus élevé. Ça, ça va.

Dès qu'il est question de race, dès qu'il est question du crâne, bing bang, il s'agit de racisme et de rien d'autre. On entend alors le classique « les tests sont conçus pour donner des résultats favorisant la race de l'expérimentateur ». Argument valide ou non, le principe sous-jacent à ces réactions reste le même : Peu importe comment on va mesurer l'intelligence ou toute autre faculté résidant dans la tête, le résultat devra toujours rester absolument le même : égal entre toutes les races.

Je n'endosse pas ici les dires de la personne ayant provoqué cet esclandre médiatique, il ne s'agit pas non plus d'un article pro-eugénisme, je m'insurge seulement contre l'espèce de dignité mal placée, de racisme inversé, de « wishful thinking » qui amène à croire que la « justice » existe dans la Nature - alors qu'il ne s'agit que d'une création abstraite de l'Homme.

Il existe d'ailleurs (surprenant? pas pantoute!) le même genre de conservatisme frileux qui prétend que les hommes et les femmes « ont la même tête ». Là il s'agit de sexisme quand on relève ce qui diffère.

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Dans la dernière année (2005), plusieurs de mes ami(e)s ont eu des enfants. Arrivées à la fin de leur grossesse, les mères en avaient souvent assez de porter toute cette masse supplémentaire: « 9 mois, c'est assez! ». La gestation de l'éléphant venait alors sur le sujet: l'éléphante doit porter son enfant pendant 21 mois, pratiquement 2 ans!

Tout naturellement, je me suis demandé si les mammifères avaient un temps de gestation qui soit proportionnel à leur poids, relation qui me semble naturelle. Ne serait-il pas normal que plus un animal est gros, plus ses enfants sont gros et plus il nécessite de temps pour qu'ils atteignent un grand poids avant leur naissance ?

C'est animé de cette réflexion que j'ai rédigé une liste de mammifères, essayant le plus possible de choisir les premiers que l'on nous apprenait à reconnaître dans notre enfance: l'éléphant, la girafe, le kangourou, le chat, la souris, le chien, le cheval, la baleine et le tigre.

Je voulais faire un graphique qui mettait en relation le poids de l'animal, choisissant la femelle plutôt que le mâle, lorsque l'information était disponible, en relation avec le temps de gestation. Rapidement, je me suis rendu compte que je ne pourrais mettre la baleine bleue sur le graphique. Celle-ci est beaucoup trop lourde (140 tonnes!) comparée aux autres animaux. Les points ne présentaient que la différence entre la baleine et les autres animaux dans leur ensemble et non pas ceux-ci entre eux. Qui plus est, je trouvais curieux que la gestation de la baleine bleue ne soit que de 10 à 12 mois. J'ai donc décidé de faire un graphique à part pour les baleines. D'autre part, le kangourou avait aussi un curieux temps de gestation de 30 jours et quelques. Après quelques lectures sur les marsupiaux, j'ai décidé d'exclure cette catégorie d'animaux de mon tableau. Je reviendrai par la suite sur leur cas.

Mettant les baleines et les marsupiaux de côté, je me suis concentré sur les autres animaux. Premièrement, il faut spécifier certains types d'animaux. Cheval, chat, chien et même le kangourou désignent en fait des familles d'animaux, pas des espèces en particulier. J'ai donc choisi, de manière tout à fait arbitraire, le chat domestique, le Labrador (chien), le Mustang (cheval), l'éléphant d'Asie et le puma (tigre). Je sais que ce n'est pas tout à fait ça mais ce n'est pas grave.

J'ai ensuite ajouté la chèvre et le rhinocéros (noir) pour combler les intervalles vides sur mon échelle de poids. J'ai retiré le chien pour des raisons esthétiques, son poids et son temps de gestation étant comparable à celui du chat, sa présence rendait le graphique plus confus.

Ces animaux étant terrestres, la plupart sinon l'intégralité, se sont déjà reproduits en captivité. On connaît donc assez précisément leur temps de gestation. C'est pourquoi je n'ai pas mis de barres d'erreur, seulement des points pour ce qui est de leur poids et leur temps de gestation. J'ai aussi négligé le nombre de petits que pouvait donner chaque portée, allant de 5 à 12 dans le cas de la souris, jusqu'à 1 dans le cas de l'éléphant.

Première constatation, marsupiaux et mammifères marins mis à part, la courbe semble assez exponentielle. L'éléphant d'Asie est assez seul dans son coin. Il faudrait voir s'il n'y a pas de mammifère avec un poids qui se rapproche de celui de l'éléphant, le rhinocéros noir n'ayant quand même que le quart du poids de l'éléphant (1000 kg. vs 4000 kg.)

Alors que je voulais étudier les mammifères en général, je me suis retrouvé à étudier le cas des baleines en particulier. Je me suis promené avec grand plaisir sur wikipédia à la recherche d'information sur les différentes espèces de baleines. J'ai lu plus que j'en avais besoin pour créer ce graphique tellement ce domaine de la nature est fascinant.

J'ai entre autre appris que la baleine boréale pourrait être l'animal le plus vieux sur la Terre. Des harpons retrouvés dans le cadavre de ces baleines ainsi que l'étude de la structure de leur oeil (?) fait croire que certaines d'entre elles pourraient atteindre le vénérable âge de 200 ans! Elles dépasseraient les tortues qui, elles, peuvent vivre jusqu'à 150 ans.

Saviez-vous que la baleine bleue est le plus gros animal à avoir vécu sur la planète Terre, toutes époques confondues ? On aurait pensé à un dinosaure quelconque si on nous avait posé la question. Mais non, il s'agit de l'un de nos contemporains.

Il semble que la relation entre le poids et le temps de gestation soit inversée dans le cas des baleines. Étant très surpris de cette relation inverse, j'ai décidé d'ajouter les barres d'erreur, revisitant mes références et en ajoutant au besoin. Je crois qu'on ne peut pas vraiment savoir à quel moment une baleine bleue a été fécondée. Dans le cas contraire, je suis très intéressé par la méthodologie!

L'épaulard et le béluga, les plus petites des baleines de mon étude, sont celles qui ont le plus long temps de gestation! Même en considérant les variations sur le poids et les erreurs possibles sur le temps de gestation, cette courbe ne pourra en aucun cas avoir une pente positive. C'est très curieux. Autre remarque, aucun de ces animaux n'a une gestation plus longue que celle de l'éléphante, celle-ci étant la grande lauréate de la plus longue période de gestation du règne des mammifères.

En terminant, quelques mots sur les marsupiaux. Le temps de gestation de ceux-ci ne peut se vraiment se comparer à celui des autres mammifères. Leur truc est de mettre bas très rapidement et de faire en sorte que leur petit monte dans leur poche abdominale (le mot marsupial vient du grec marsipos qui signifie sac) où il s'attache à une mamelle et finit sa croissance. Par la suite, il se détache et va faire des tours à l'extérieur de la poche mais il revient pour se nourrir et être au chaud.

Par exemple, pour le kangourou, la femelle met bas après 31 à 36 jours. Ce qui correspondrait, pour avoir un bébé au même stade de développement, à ce que la femme accouche à 7 semaines de grossesse.

Références:
http://en.wikipedia.org/wiki/Elephant
http://www.upali.ch/weight_en.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Blue_Whale
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chat_domestique
http://www.lakecountryfarms.com/labrador/index-stud.html
http://www.faqs.org/qa/qa-18091.html
http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/accounts/information/Puma_concolor.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Girafe
http://www.informatics.jax.org/mgihome/other/mouse_facts3.shtml
http://en.wikipedia.org/wiki/Kangaroo
http://www.vaughns-1-pagers.com/biology/gestation-periods.htm

Cachalot:
http://en.wikipedia.org/wiki/Sperm_Whale
http://www.tmmsn.org/mmgulf/physeter.html

Épaulard:
http://en.wikipedia.org/wiki/Orca
http://www.arches.uga.edu/~cmm24/project.html

Béluga:
http://en.wikipedia.org/wiki/Beluga
http://www.sheddaquarium.org/ani_faqs_02.html#m
http://www.vanaqua.org/education/aquafacts/belugas.html

Baleine boréale:
http://en.wikipedia.org/wiki/Bowhead_Whale
http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF15/1529.html
http://www.sarkanniemi.fi/oppimateriaali/eng_spe1.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Turtle

Baleine bleue:
http://en.wikipedia.org/wiki/Blue_Whale

Baleine grise:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gray_Whale
http://www.orcanetwork.org/nathist/graywhales.html

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