II. Adaptation des espèces aux conditions difficiles du milieu.

 

3° L'adaptation à l'hydroclimat.

crevettes auprès de sources chaudes.

a) La fable des sandwich de l'alvin

Parmi les premières observations sur la dynamique du système abyssal, une expérience fortuite fut réalisée à l'occasion d'un accident du submersible américain Alvin. En 1968, au cours d'une manœuvre de mise à l'eau, le sous-marin fut heurté et coula par 1540 m. Le pilote eu le temps de se sauver, mais le submersible sombra ouvert. Le repas des plongeurs fut considéré comme perdu… L'Alvin resta 11 mois sur le fond de l'océan, puis fut récupéré. Lorsqu'un mécanicien ouvrit les sacs qui contenaient les sandwichs, il les goûta et les trouva salés, mais sentant encore bon. Les 3 pommes et le bouillon n'étaient pas non plus avariés. Le microbiologiste H. Jannasch s'appuya sur cette observation pour conclure à une vie bactérienne très réduite en milieu profond.


C'est à partir de cet "accident" que l'idée d'un milieu abyssal à dynamique biologique très lente s'imposa. Elle fut renforcée, quelques années plus tard, par la publication de l'âgeage (par des méthodes de chronologie isotopique) d'une coquille d'un petit bivalve de moins d'un centimètre : sa maturité sexuelle n'aurait été atteinte qu'à cinquante ans et son âge serait d'un siècle !


b) Les oasis des grandes profondeurs.

En février 1977, lorsque l'Alvin plonge par 2500 m de profondeur sur la crête de la dorsale des Galápagos, par 86° de longitude ouest au niveau de l'équateur, les 2 géologues embarqués découvrent, ébahis, une profusion de vie. Une communauté entière d'organismes de grande taille et de morphologie étonnante, forme autour des sources chaudes, des peuplements exubérants contrastant avec la pauvreté de ceux des basaltes de la dorsale.


Les géologues poursuivent leur chemin et découvrent, autour de sources d'eau tiède (une dizaine de degrés au-dessus de la température ambiante de 2°C), de nombreux organismes étranges qu'ils nomment en fonction de leur ressemblance. Ainsi apparaissent dans la littérature scientifique le "pissenlit", le "ver tubicole géant", le "clam géant", le "ver spaghetti"... Les scientifiques tombent sous le charme et donnent à ces "sites" hydrothermaux des noms évocateurs, comme "La Roseraie", "Le Four à Coquillages", "Le Jardin de l'Eden"...

Cette première observation fut un choc pour la plupart des scientifiques spécialistes. Ainsi donc, contrairement à toute attente, dans certaines conditions, le désert abyssal pouvait "fleurir", comme le font les déserts terrestres lorsque la pluie vient.


c) Le climat.

Un fluide surchauffé à plus de 300°C

Dopée par cette première découverte, l'exploration du système de dorsales se poursuivit rapidement les 2 années suivantes et conduisit, quelques mois plus tard, à la découverte fondamentale des émissions hydrothermales à très haute température sur la dorsale du Pacifique oriental.


En 1979, la campagne Rise de l'Alvin fut consacrée à l'étude de la même zone de la dorsale. Bill Normark (US Geological Survey) et Thierry Juteau (Université de Strasbourg) effectuèrent la seconde plongée de la campagne. Vers midi, après avoir survolé une zone de coquilles fénestrées de grands clams morts, le pilote observa "une sorte de locomotive dont sortait un truc".

Cette locomotive était en fait une cheminée constituée de sulfures polymétalliques, et ce "truc" était un panache hydrothermal noir et dense. La température prise dans le panache n'était pas très élevée (32,7°C) mais, en surface, après la plongée, les ingénieurs découvrirent que le PVC entourant la thermistance avait fondu… La température était donc d'au moins 180°C, température de fusion du PVC. Elle était en fait beaucoup plus élevée : les plongées suivantes confirmèrent qu'elle était de l'ordre de 350°C !

Les vers de Pompéi

La description de la faune associé se poursuit à l'intérieur de l'habitacle: «  Il y a de drôles de poissons qui sont allongés le long de cet édifice. On dirait de petits morceaux d'intestin »

Les parois des cheminées, dont les plus hautes peuvent atteindre une hauteur de 15 à 20 m, sont aussi couverts par des tubes que les géologues ont baptisé "ver de Pompéi", car ces vers d'une dizaine de centimètres de long vivent sous une pluie constante de cendres. Les organismes ne peuvent vivre dans le fluide même, dont la température oscille entre 350 et 400°C. Aucun organisme vivant ne pourrait résister à des températures supérieures à 100°C pour les procaryotes (bactéries et archaebactéries) et à 55°C pour les organismes eucaryotes pluricellulaires (animaux des déserts).

Les sources hydrothermales.

Le milieu hydrothermal est constitué de la partie externe de la zone de mélange entre d'une part, le fluide surchauffé, acide (pH 3-4), chargé en éléments minéraux dont beaucoup sont toxiques (métaux lourds, sulfures, composés radioactifs), dépourvu d'oxygène et d'autre part, l'eau de mer froide, bien oxygénée, et dont le pH est légèrement basique (pH 7-9). (voir dernière partie. )

Parois de fumeur hydrothermal

La géométrie de ce biotope est complexe, car une partie importante du mélange se produit dans un réseau de conduits ou de réservoirs situés en sub-surface. Le fumeur lui-même est entouré de nombreux évents tièdes dont la température est intermédiaire. Ainsi, de l'eau hydrothermale qui résulte du mélange, est émise par les fissures dans le basalte et à travers les éboulis sans qu'il soit toujours possible d'individualiser de véritables évents.

Un environement instable.

Ce mélange, entre 2 fluides si différents, produit des précipitations minérales et de fortes turbulences, qui se traduisent par des variations rapides de la température et de la chimie du milieu en un point fixe, le milieu passant continuellement d'une influence hydrothermale à une influence océanique prédominante.

Les gradients horizontaux sont évidemment plus abrupts que les gradients verticaux : un submersible peut ainsi aisément s'approcher latéralement d'une source chaude (350°C) pour y effectuer des prélèvement sans prendre de risques pour sa sécurité, mais il ne peut passer au-dessus d'un fumeur ! De plus, le biotope hydrothermal est aussi sous l'effet des courants de fond, en particulier de marée alternatifs.

Une distribution en auréoles.

Dans un site hydrothermal, les organismes se distribuent en fonction de leurs préférences physico-chimiques, et de leur capacité à résister à l'agressivité du milieu. On observe ainsi une distribution des différentes espèces en auréoles concentriques autour des évents hydrothermaux

Sur la ride du Pacifique oriental, on peut décrire une distribution typique des principales espèces, avec 3 cercles concentriques formés :

1) des espèces brouteuses de tapis bactériens ;

2) des associations symbiotiques entre bactéries et invertébrés ;

3) des espèces filtreuses de particules.

d) Les sources chaudes.

 

Les chaînes alimentaires classiques, qui régissent la quasi totalité des écosystèmes terrestres, reposent sur la capacité des plantes vertes à fabriquer leurs composés organiques à partir du CO 2 en utilisant l’énergie apportée par les rayons du Soleil. C’est ce que l’on appelle la photosynthèse. Les animaux, quant à eux, se contentent de transformer la matière organique produite par les plantes.

Dans les grandes profondeurs, l’absence de lumière rend la photosynthèse impossible. Pour les écosystèmes observés aux alentours des sources hydrothermales, la matière organique est donc produite par une voie biologique qui utilise une énergie différente. Ce processus original est la chimiosynthèse.

Les organismes capables de faire de la chimiosynthèse sont les bactéries dites chimiosynthétiques. On les trouve sur les cheminées des sources chaudes mais aussi dans leur panache noir (à l’intérieur de particules en suspension) et même dans les tissus de certains invertébrés habitués des lieux. Ces bactéries cassent les molécules de sulfure d’hydrogène rejetées par les sources hydrothermales à l’aide de l’oxygène qu’elles prélèvent dans l’eau de mer. De cette réaction, elles tirent de l’énergie qu’elles utilisent pour fixer le carbone et ainsi fabriquer les molécules organiques indissociables de la vie.

Avant la découverte de bactéries chimiosynthétiques à proximité des sources hydrothermales, les scientifiques avaient déjà observé des processus de chimiosynthèse, notamment lors de l’étude des geysers. Mais ils n’imaginaient pas que ce mécanisme biologique puisse être à l’origine d’une chaîne alimentaire aussi importante que celle qu’ils ont découverte au fond des océans.

Aujourd’hui, les scientifiques ont décrit plus de 500 espèces animales vivant à proximité des sources chaudes des océans Pacifique, Atlantique et Indien. 75 % d’entre elles sont des espèces que l’on trouve exclusivement dans ce type de milieu et nulle part ailleurs. Une cinquantaine de poissons fréquentent ces endroits.

Il est a noté que si la température de l’eau qui jaillit des sources hydrothermales est extrêmement élevée (entre 120°C et 400°C), la très grande majorité des animaux qui habitent les lieux baignent dans une eau déjà bien refroidie par le milieu environnant. En fait, sur les parois des cheminées des sources chaudes qui abritent la vie, la température de l’eau est comprise entre 2 et 30°C.

Le peuple des abysses ne se résume pas aux écosystèmes des « oasis » sans Soleil que sont les sources hydrothermales et les suintements froids. Dans les profondeurs des océans, une faune étrange, parfaitement adaptée évolue tranquillement.

 

 

 

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