© CNRS - 2020

Les moments

01_Introduction
01_Introduction
00:00:30:00
02_ITW Valérie Masson Delmotte : profil des chercheurs impliqués
02_ITW Valérie Masson Delmotte : profil des chercheurs impliqués
00:01:55:17
03_Animation: cycle du carbone perturbé par les émissions humaines
03_Animation: cycle du carbone perturbé par les émissions humaines
00:02:14:21
04_ITW Jean-Pierre Gattuso : fixation du carbone par les océans
04_ITW Jean-Pierre Gattuso : fixation du carbone par les océans
00:02:54:03
05_Animation : processus de fixation du carbone par les océans
05_Animation : processus de fixation du carbone par les océans
00:03:15:09
06_Le plancton, acteur du stockage du carbone
06_Le plancton, acteur du stockage du carbone
00:04:27:13
07_ITW Laurent Bopp : objectifs de la recherche sur les puits de carbone océaniques
07_ITW Laurent Bopp : objectifs de la recherche sur les puits de carbone océaniques
00:05:37:14
08_ITW Nathalie Leblond : étude de prélèvements en laboratoire
08_ITW Nathalie Leblond : étude de prélèvements en laboratoire
00:07:14:18
09_ITW Julia Uitz : carte de richesse en phytoplancton
09_ITW Julia Uitz : carte de richesse en phytoplancton
00:08:26:15
10_ITW Hervé Claustre : acquisition des données par des robots profileurs
10_ITW Hervé Claustre : acquisition des données par des robots profileurs
00:09:18:18
11_Photos prises par les robots profileurs
11_Photos prises par les robots profileurs
00:10:38:12
12_ITW Lars Stemmann : capacité de stockage des océans
12_ITW Lars Stemmann : capacité de stockage des océans
00:10:53:17
13_ITW Laurent Bopp : diminution de la capacité de stockage à cause du réchauffement climatique
13_ITW Laurent Bopp : diminution de la capacité de stockage à cause du réchauffement climatique
00:12:15:01
15_Fonctionnement des puits de carbone terrestres
15_Fonctionnement des puits de carbone terrestres
00:15:47:00
14_ITW Jean-Pierre Gattuso : préserver et augmenter la capacité de stockage des puits de carbone
14_ITW Jean-Pierre Gattuso : préserver et augmenter la capacité de stockage des puits de carbone
00:14:04:00
16_ITW Pierre Barré : enjeu du projet sur la Plaine de Versailles
16_ITW Pierre Barré : enjeu du projet sur la Plaine de Versailles
00:17:13:00
17_Analyse des prélèvements de sols en laboratoire
17_Analyse des prélèvements de sols en laboratoire
00:17:35:11
18_François Baudin : différences entre sols forestiers et agricoles
18_François Baudin : différences entre sols forestiers et agricoles
00:18:05:13
19_ITW Cornelia Rumpel et Marie Liesse Aubertin : travaux autour du biochar
19_ITW Cornelia Rumpel et Marie Liesse Aubertin : travaux autour du biochar
00:19:18:08
20_ITW Valérie Masson Delmotte : potentiel d'action des pratiques agricoles
20_ITW Valérie Masson Delmotte : potentiel d'action des pratiques agricoles
00:21:48:02
21_ITW Laurent Bopp : solutions pour s'adapter au changement climatique
21_ITW Laurent Bopp : solutions pour s'adapter au changement climatique
00:23:22:00
22_Conclusion
22_Conclusion
00:23:58:00
23_Générique de fin
23_Générique de fin
00:24:43:15

Puits de carbone

Une chance pour le climat

Titre Série

Anticiper la société de demain : les grands défis de la science

Numéro de notice

6970

Durée

00:26:17

Année de production

2020

Support Original

HD
16/9
Couleur
Sonore

Transcription


Valérie Masson Delmotte, climatologue
00:30 On en est à un degré de réchauffement à la surface de la terre, c'est dû à nos rejets de gaz à effet de serre mais quelque part on a de la chance. Parce que en particulier sur nos rejets de dioxyde de carbone, il y en a une grande partie qui est reprise par les océans et une grande partie qui est reprise aussi par la végétation et les sols. Tout ça représente à peu près la moitié des émissions humaines chaque année.

Titre :
Puits de carbone
une chance pour le climat


00:58 Lorsqu'une méduse avale un artemia, elle participe au stockage du carbone dans l'océan. Et le ver de terre en se nourrissant de matière organique en décomposition, stocke le carbone dans le sol.

01:15 Forêts et océans capturent le CO2 de l'atmosphère et le stockent dans les profondeurs sous une forme minérale, agissant ainsi comme d'authentiques puits de carbone.


Un film de
Pierre Bressiant


01:40 Etudier et comprendre ces puits naturels de carbone, pour à la fois tenter d'en accentuer l'efficacité et les protéger sur le long terme, devient aujourd'hui la priorité de nombreux scientifiques.

(Valérie Masson Delmotte)
01:54 On a une communauté de scientifiques très dense, en France et dans le monde, qui va mobiliser des chercheurs d'horizons différents finalement. On va avoir des océanographes, on va avoir des agronomes, on va avoir des biologistes, des physiciens, des chimistes, des spécialistes des méthodes numériques qui vont finalement travailler ensemble pour cette compréhension des éléments clés du cycle du carbone.

02:17 Le cycle naturel du carbone est perturbé par l'activité humaine qui émet une grande quantité de gaz carbonique dans l'atmosphère. Seule la moitié de ce CO2 anthropique est absorbée par les puits de carbone. L'autre moitié se mélange dans l'ensemble de l'atmosphère et est en partie responsable du changement climatique.
Observatoire océanologique
Villefranche-sur-Mer

Jean-Pierre Gattuso, océanographe
02:54 Ce CO2 qui est fixé par l'océan, il est fixé de plusieurs manières. La première c'est le pompage physique, simplement par les courants qui prennent du CO2 en surface et qui l'emmènent en profondeur. Mais il y a aussi ce qu'on appelle une pompe biologique où les organismes interviennent pour prendre du carbone en surface et l'exporter, le stocker, au fond de l'océan.


POMPE PHYSIQUE POMPE BIOLOGIQUE

03:16 Deux processus font des océans le principal puits de carbone.
Dans le processus physique, le CO2 atmosphérique va se dissoudre naturellement à la surface de contact entre l'air et l'eau et plonger dans les eaux profondes grâce aux grands courants marins.
Ce processus concerne particulièrement les océans froids qui vont absorber plus de CO2 que les océans chauds.
03:42 Le processus biologique s'appuie sur la photosynthèse. A la surface des océans, le phytoplancton ou plancton végétal absorbe le dioxyde de carbone et le transforme en matière organique grâce à l'énergie que lui fournit la lumière du soleil.
03:59 Une partie du phytoplancton en mourant va se déposer au fond des océans et participe ainsi au stockage de carbone dans les profondeurs.
04:09 Une autre partie sera mangé par le zooplancton ou plancton animal.
04:17 Ce zooplancton produira des matières fécales ainsi que d'autres déchets de matière organique morte qui sédimenteront, participant également au stockage du carbone.

04:32 Parmi les innombrables espèces de phytoplancton et de zooplancton, les chercheurs s'intéressent particulièrement aux diatomées et aux salpes : deux familles planctoniques très actives dans le stockage du carbone.
04:47 Les diatomées capturent la lumière du soleil grâce à leurs chloroplastes et créent ainsi de la matière organique par photosynthèse.
04:57 Une partie de cette matière s'agrège et gagne les profondeurs sous l'action de son propre poids.
05:05 Une autre partie est mangée par le zooplancton et notamment par les salpes.
05:14 De véritables aspirateurs pouvant filtrer plusieurs centaines de litres d'eau par jour.
Chaque salpe va produire beaucoup de pelotes fécales très denses qui vont elles aussi sédimenter au fond des océans.


Laurent Bopp, océanographe
05:38 Notre travail traditionnel ou classique c'est d'augmenter les connaissances sur le fonctionnement de l'océan par exemple dans son rôle de puits naturel de carbone. On travaille aussi sur les projections, donc il y a une demande sociétale sur qu'est-ce qui va advenir de ce puits de carbone au cours des prochaines décennies.
05:52 Pour faire ça, on a besoin de pleins de choses, on a besoin de savoir comment les puits de carbone vont répondre à l'évolution du CO2 et à l'évolution du climat, donc on a besoin de connaître les mécanismes fins, qui expliquent le puits de carbone océanique et qui vont piloter ce puits au cours des prochaines décennies.
06:06 On a découvert plein de choses ces derniers temps : le rôle des tourbillons dans l'océan. Comment ces tourbillons pilotent en partie l'absorption de CO2 dans l'océan. Et ça c'est des choses qu'on ne savait pas il y a une dizaine d'années et qu'on commence à découvrir. De la même façon, les mécanismes biologiques, entre la surface et le fond, la pompe biologique de carbone. On a découvert beaucoup de choses mais on a encore besoin d'apprendre sur le fonctionnement de cette pompe biologique et sur la façon dont la façon dont la pompe biologique va répondre au changement climatique.

07:12
- Tiens Mika, tu me rinces ça s'il te plait ?

07:15 Des prélèvements dans les profondeurs marines, effectués tout au long de l'année, vont permettre d'évaluer ce processus de sédimentation ou flux de carbone, en étudiant les déjections, déchets et autres cadavres.

Nathalie Leblond, biogéochimiste
07:29 Dans un échantillon de pièges à particules il y a effectivement les organismes marins mais il y a aussi ce flux passif, cette matière qui tombe passivement : des agrégats de matières organiques qui sont ici… Il y a du phytoplancton, il y a aussi des pelotes fécales, il y a un peu de tout, donc ça tombe, toutes ces particules qui tombent et des très fines particules qui s'agrègent et tout ça c'est le flux de carbone. Tout ce qui tombe.

08:04 Comme La bouée instrumentée ‘Boussole' qui va mesurer les phénomènes physico-chimiques et biologiques à l'oeuvre dans la séquestration du carbone, satellites et robots profilants aux actions et résultats complémentaires vont être convoqués pour situer les concentrations de phytoplancton et comprendre comment fonctionne la pompe biologique dans les profondeurs et sur la durée.

Julia Uitz, océanographe
08:28 Ce qu'on voit ici c'est une carte de richesse en phytoplancton qui est obtenue par satellite. Donc si vous voulez les couleurs chaudes et jaune et orange ce sont les régions dans lesquelles on a beaucoup de phytoplancton et au contraire les couleurs froides donc les zones bleues c'est là où on a très peu de phytoplancton. 08:47 Donc ce qu'on voit c'est des régions notamment en hautes latitudes en été dans lesquelles on a des efflorescences de phytoplancton qui sont intenses qui sont associées à la production biologique du phytoplancton et qui vont potentiellement donner lieu à de l'export à la séquestration de carbone.
09:04 Depuis une dizaine d'années on déploie dans l'océan des robots profilants, des flotteurs profileurs qui contrairement aux satellites vont observer l'intégralité de la colonne entre la surface et une profondeur de 2000 mètres environ.

Hervé Claustre, océanographe
09:20 Jusqu'à présent on étudiait essentiellement à partir de bateau et un bateau océanographique vous le mettez en un point donné à un moment donné mais vous ne pouvez pas mettre les scientifiques pendant plusieurs années sur le même bateau pour réaliser des mesures et l'avantage des robots c'est que finalement ils nous permettent d'acquérir ce qu'on appelle des séries temporelles c'est à dire qu'ils peuvent rester en mer 3, 4, 5 ans… 09:38 Donc on a un continuum d'observations qui nous permet de réaliser et de mieux comprendre comment la pompe biologique fonctionne, non seulement concernant la partie gravitationnelle, c'est-à-dire les particules qui tombent mais aussi potentiellement et à terme on va pouvoir caractériser la migration des organismes aussi bien que certains de ses courants qui envoient cette matière en profondeur.
09:59 Ces robots en fait partent de 2 kms de profondeur et remontent jusqu'à la surface et ils transmettent par satellite l'ensemble de leurs données à terre. Les scientifiques ont la capacité d'envoyer des commandes et de dire au robot de changer, parfois, ses paramètres de mission.
10:17 Les données sont disponibles pour l'ensemble de la communauté dans les 24 heures de leur collecte. Donc c'est un exemple de partage des données à l'échelle internationale pour la compréhension d'un problème qui est de nature globale et qui concerne tout le monde.

10:39 Les photos prises par les robots montrent les agglomérats de matière organique en transit vers les profondeurs de l'océan. Elles vont permettre aux chercheurs d'évaluer l'efficacité réelle du stockage de carbone.

Lars Stemann, océanographe
10:53 Ce qu'il faut voir c'est que sur 500 gr de carbone qui va être produit dans un m2 d'océan par exemple, et bien vous allez peut-être en avoir 10 gr environ à 500 m, parce que le reste, les 490 gr, auront été consommés par un ensemble de prédateurs de particules qui peuplent la colonne d'eau, entre la surface et 500 m de profondeur.
11:17 Ce qui veut dire que de cette grande capacité au départ qu'a l'océan à piéger du carbone par la photosynthèse en fait il a une très faible efficacité à le transporter au fond des océans.
11:30 Dix grammes qui arrivent à 500 mètres en général ce qui va arriver à 1000 mètres ça va être de l'ordre de un gramme. C'est à dire que 99 % de la matière qui a été produite dans les 50 premiers mètres de l'océan et qui à un moment donné a sédimenté en profondeur a été consommé par les organismes qui vivent en profondeur.

11:54 Ainsi seule une petite partie du CO2 capturée par le plancton en surface sera stockée dans les profondeurs de l‘océan.
12:04 De plus, les derniers travaux montrent que ce pouvoir naturel de stockage de l'océan a tendance à diminuer.

Laurent Bopp, océanographe
12:14 En fait un certain nombre de travaux théoriques ont montré qu'en raison du changement climatique l'océan pourrait être moins efficace pour pomper du CO2. Alors je donne un exemple assez simple : le mécanisme principal qui fait que le CO2 se dissout dans l'eau de mer c'est parce que le CO2 est soluble dans l'eau de mer et donc le CO2 se dissout dans l'eau de mer de surface. Ensuite il va être emmené par les courants, se mélanger avec les eaux plus profondes, et donc ce sont d'abord des mécanismes physico-chimiques qui expliquent le puits de carbone dans l'océan. 12:40 Ces mécanismes physico-chimiques pourraient être moins efficaces dans le futur. Alors deux mécanismes simples, le premier c'est lié à l'augmentation de température. Quand la température de surface de l'eau de mer augmente la solubilité du gaz diminue et donc l'océan est moins efficace pour pomper ce dioxyde de carbone, premier mécanisme. 12:57 Deuxième mécanisme, c'est aussi le fait qu'avec le changement climatique la circulation de l'océan va changer ou est déjà en train de changer et on s'attend à un océan qui soit plus stratifié, avec moins de mélange entre les eaux de surface et les eaux de fond. 13:09 Et donc le CO2 qui est capté avec les eaux de surface va se mélanger moins facilement avec les eaux de fond et ça va rendre l'océan moins efficace pour pomper du CO2.

13:31 Mais il existe des écosystèmes côtiers, comme les forêts de mangroves ou ici les herbiers de posidonie en Méditerranée, qui constituent des puits de carbone majeur à court et à long terme. Toutes ces plantes marines recouvrent des étendues plus vastes que la forêt amazonienne. Aussi, l'étude de ces immenses prairies sous-marines et leur préservation apparaît comme une priorité.

Jean-Pierre Gattuso, océanographe
14:04 Il y a plusieurs aspects à considérer. Le premier c'est qu'il faut d'abord conserver les écosystèmes de ces plantes marines intacts et c'est un vrai problème parce qu'il y a beaucoup de ces écosystèmes qui sont détruits par les activités humaines. Par exemple les mangroves dans la zone intertropicale qui sont coupées, déforestées de manière à pouvoir faire des bassins d'élevage de crevettes. 14:27 Et donc en faisant ça on expose à l'atmosphère du carbone qui a été stocké durant les décennies et les siècles précédents. Donc on fait de ces systèmes qui étaient des puits de CO2, on en fait des sources ! C'est exactement le contraire de ce qu'il faut faire.
14:42 Alors deuxièmement on peut aussi s'intéresser à essayer de voir comment on peut augmenter leur stockage donc par exemple pour restaurer des écosystèmes qui ont été précédemment endommagés parce que non seulement ces écosystèmes fixent du carbone mais ce sont des zones où les poissons viennent se reproduire, ce sont donc des sortes de nurserie. 15:05 Il faut absolument… C'est des méthodes qu'il faut absolument mettre en oeuvre dès aujourd'hui ! On sait faire et on sait que c'est efficace et que ça représente beaucoup de co-bénéfices.


15:47 Le puits de carbone terrestre procède de la même façon que le puits océanique.
L'ensemble de la végétation capture le CO2 de l'atmosphère par ses contacts avec l'air.
Tous les végétaux vont relâcher de la matière organique, branches mortes, feuilles en décompositions, racines desséchées… qui vont profiter à l'ensemble du monde vivant : collemboles, oribates, iules, et finalement… bactéries.
16:17 Puis, l'eau et les vers de terre vont emporter dans les profondeurs le carbone ainsi minéralisé qui se trouve alors piégé dans le sol.


16:31
- …les racines aussi qui font leur travail.
- Puis la présence de la matière organique qui va changer un peu la structure et la compacité.
- La compacité c'est... Là tu rentres comme dans du beurre.
16:46 Laure Soucémarianadin, agropédologue
- Oui mais parce qu'il y a du monde qui travaille et qui du coup aère un peu tout ça.
- Tu as des couleurs très… C'est bien contrasté quand même.
16:55 Alexandra Crème, biogéochimiste
La couleur sombre c'est le carbone issu des arbres qui se transforme en matière organique et qui est stocké dans le sol. Plus on est en superficie plus on a de carbone de part le fait qu'il vient de la surface par les plantes.


Pierre Barré, biogéochimiste
17:13 Un des enjeux du projet sur lequel nous travaillons est d'estimer le potentiel de stockage à la fois des sols agricoles et des sols forestiers et des sols de prairie également sur toute la plaine de Versailles. Et de voir quelles possibilités il y aurait d'augmenter ce stock sous les trois usages.

17:47 Pour les biologistes du sol il s'agit de comparer la durabilité de stockage du carbone dans un sol forestier par rapport à un sol agricole.

18:05 François Baudin, sédimentologue
- Il y a une nette différence entre ces deux échantillons.
- Là tu es sur l'échantillon de forêt.
- Ça c'est la forêt, ça c'est la culture, et en forêt on voit un pic très précoce puis un second ici… Donc ça veut dire qu'il y a une fraction labile ici beaucoup plus importante en forêt qu'en culture où on le voit pas du tout.
- D'accord, oui oui… C'est vrai, bon c'est ce qu'on attendait… mais là c'est très net.
- C'est confirmé par l'analyse et en plus on peut le quantifier, c'est ça qui est intéressant.

Pierre Barré, biogéochimiste
18:33 En utilisant ces signaux, on arrive à déterminer quelle est la proportion de carbone stable dans un échantillon de sol. Pour nous le carbone stable, c'est du carbone qui va rester plus d'un siècle dans le sol.

18:50 Les analyses montrent que le carbone capturé en sol forestier s'échappe de façon plus importante que dans les sols agricoles.
19:00 Si Augmenter la teneur organique des sols agricoles paraît être une solution d'autant plus avantageuse qu'elle en améliore la fertilité, comment garder le plus longtemps possible le carbone ainsi rajouté dans le sol ?


Institut d'Écologie et des Sciences de l'Environnement de Paris
Grignon

Cornelia Rumpel, biogéochimiste
19:18 Les aliments que nous consommons proviennent à 99% du sol. C'est pas l'océan qui va nous nourrir et du coup les sols sont très importants et il faut les préserver et depuis l'introduction de l'agriculture, les sols agricoles ont perdu beaucoup de leur matière organique dû à une cultivation intensive. 19:42 Et nos travaux, les travaux que je dirige, notamment sur les associations compost et biochar permettront de rétablir le taux de matière organique dans ces sols et permettront aux sols de regagner leur fonctionnement.

Marie Liesse Aubertin, doctorante
20:01 Le biochar c'est de la biomasse végétale qui a été pyrolysée, c'est à dire qui a été consumé mais sans oxygène, donc c'est très riche en carbone stable donc il va être difficilement dégradable par les micro-organismes. Tandis que le compost c'est aussi issu de la biomasse végétale mais il a subi un traitement différent, il est composé d'éléments beaucoup moins stables que le biochar. 20:26 Et donc l'intérêt qu'on connaît du biochar c'est surtout que c'est beaucoup plus stable comme élément et c'est très poreux, entre autre. Donc ça retient beaucoup l'eau et c'est un habitat favorable pour les micro-organismes.
(Cornelia Rumpel)
20:41 Améliorer le taux de matières organiques dans les sols permettra de redonner les fonctions aux sols, leur fonction en terme de stockage de carbone, en terme de stockage de l'eau, en terme de stockage de nutriment, l'énergie pour l'activité microbienne dans les sols, donner en fait… Redonner la vie aux sols !
21:08 C'est très important ce mélange parce qu'on arrive en même temps à stabiliser du carbone et en même temps à augmenter la fertilité du sol et la productivité agricole et du coup ça va nous permettre aussi de lutter contre la faim, disons comme ça, pour assurer la sécurité alimentaire pour les 10 milliards de personnes qu'on va être en 2050.

Valérie Masson Delmotte, climatologue
21:48 Les pratiques agricoles aujourd'hui rejettent des gaz à effets de serre. Dans l'ensemble du système alimentaire c'est 1/3 des émissions de gaz à effets de serre dans le monde. Or il y a un potentiel d'action qui est formidable, il y a un potentiel pour au lieu d'émettre des gaz à effets de serre avoir des pratiques agricoles qui augmentent le stockage de carbone dans des arbres pour l'agroforesterie ou dans les sols par des formes d'agriculture de conservation ou d'agro-écologie.
22:12 Donc on va avoir un mélange d'espèces d'arbres et de culture qui se rendent mutuellement des services et qui permettent d'améliorer la quantité de carbone stockée dans les sols.

22:24 Puisant entre autre leur origine dans des pratiques agricoles traditionnelles, les techniques de stockage dans le puits de carbone terrestre s'améliorent, bénéficiant de surcroît des progrès importants dans la connaissance de la biologie du sol.

(Valérie Masson Delmotte)
22:39 C'est assez exceptionnel de voir le foisonnement d'initiatives qu'on a par exemple dans le monde agricole. Des expérimentations à différentes échelles, des toutes petites exploitations, des grandes exploitations industrielles où il y a une expérimentation pour faire par exemple une culture de céréale et une culture de couvertures qui va améliorer la quantité de carbone dans les sols et permettre d'avoir de la biomasse pour faire par exemple du gaz par méthanisation.
23:03 Et donc on montre que finalement les solutions elles sont multiples. Elles sont à la fois dans des transformations systémiques. Mais elles sont aussi du côté des choix en fait, des styles de vie, des modes de vie, de sorte à aller vers un développement qui soit réellement soutenable.

Laurent Bopp, océanographe
23:22 Je crois que ce qu'on est en train de montrer c'est qu'il n'y a pas de solution magique, et que la seule vraie solution c'est d'abord de réduire nos émissions avec de la sobriété énergétique, des modifications de certaines technologies etc etc... C'est d'abord ça la solution.
23:35 Alors ensuite, le changement climatique est déjà là. On va devoir s'adapter à ce changement climatique et pour faire ça on a besoin de bien prévoir l'évolution du changement climatique en réponse à nos émissions.

23:58 Il faudrait réduire de moitié d'ici à 2030 les émissions de CO2 pour atteindre la neutralité carbone à l'horizon 2050. C'est à dire qu'on ne rejette pas plus de CO2 dans l'atmosphère que ce que nous, humains, soyons capables d'éliminer et de stocker de manière durable.

24:22 Mais si les puits de carbone océaniques et terrestres absorbent environ la moitié de nos émissions de CO2, leur capacité de stockage doit être protégée, car s'ils combattent le changement climatique ils peuvent aussi en être victimes.



24:44 Générique de fin

Réalisateur(s)

BRESSIANT Pierre

Résumé

Chaque année, les activités humaines rejettent plus de dix milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, or ce gaz est en grande partie responsable du réchauffement de la planète. Une part importante de ce CO2 est naturellement capturée par les océans, la végétation et le sol.
Les scientifiques du CNRS étudient le phénomène des puits naturels de carbone afin de comprendre leur fonctionnement et de tenter d'augmenter leur capacité de stockage. Ces études permettent également de développer des solutions pour les protéger sur le long terme, car ils sont eux aussi affectés par le réchauffement climatique. D'autres travaux de recherche s'orientent vers la création de puits artificiels.

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