Faune Mystérieuse des Profondeurs |
Au fond des océans, entre 200 et 2000 mètres, une faune originale prolifère. Quelque 1500 espèces nouvelles y ont été trouvées. Dans ce monde sous-marin, tout change et s'échange à toutes les échelles.
Bien qu'elles représentent 62 % de la superficie planétaire, les zones bathyales des océans, situées entre 200 et 2000 mètres de profondeur, et abyssales, allant de 2000 à 6000 mètres, demeurent pratiquement inconnues. Or leur faune joue un rôle important dans la chaîne trophique, où sont redistribués les aliments entre les différents groupes d'organismes vivant dans les immensités océaniques. Comment fonctionne cette chaîne ? L'océan n'est pas un assemblage de strates indépendantes, mais un écosystème, dont les compartiments sont intimement liés par un réseau complexe d'interactions et d'échanges. Il faut donc l'appréhender dans sa globalité, à différentes échelles d'espace et de temps.
Les zones littorales sont perturbées par l'homme et par d'incessantes fluctuations climatiques. Les zones abyssales sont remaniées, à l'échelle géologique, par la tectonique des plaques. Moins exposée, la zone bathyale pourrait, a contrario, représenter une sorte de "mémoire" encore mal connue des océans. Que se passe-t-il dans la partie de cette zone où la lumière ne pénètre pas (500-2000 mètres) ? Il n'y a plus d'organismes chlorophylliens. Seuls subsistent sur le fond des espèces carnivores ou détritivores qui se nourrissent de la "pluie" de particules venant de la surface.
Lorsque de grosses quantités de matière organique (poissons, mammifères marins, arbres, etc.) arrivent sur le fond, un écosystème très spécifique se développe, et il durera de quelques jours à quelques années. Ainsi, un écosystème original, découvert en 1989 par Craig Smith, de l'université d'Hawaï, s'est créé du fait de l'arrivée d'un cadavre de baleine par 1240 mètres de fond au large de la Californie. Autour de son squelette s'est formé un nuage bactérien chimio-autotrophe* qui a peu à peu utilisé la matière organique et a été à l'origine d'un nouveau réseau trophique*. Depuis, de nombreux autres substrats organiques ont été identifiés : becs de calmars et oufs de requins, composés de chitine*, par exemple.
Le substrat organique le plus répandu en mer profonde reste cependant le "bois coulé". Dans les zones intertropicales, où les terres sont boisées et les précipitations abondantes, de nombreux débris végétaux, de toutes tailles, sont entraînés dans l'océan et finissent par s'accumuler sur le fond de certains bassins.
*Les organismes chimio-autotrophes utilisent des réactions chimiques pour synthétiser la matière organique à partir de la matière minérale, alors que les photo-autotrophes utilisent la lumière.
*Le réseau trophique est l'ensemble des chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d'un écosystème.
*La chitine est une substance organique constitutive de la carapace des crustacés.
BOIS COULÉ
CE CRUSTACÉ ISOPODE (Bathynomus kensleyi, à g. ->), décrit en 2006, fait environ 40 cm de long quand la plupart des espèces d'isopodes ne dépassent pas quelques millimètres. Ce gigantisme est spécifique de la faune profonde du Pacifique. à droite, un bernard-l'ermite symétrique (genre Xylopagurus, à d. ->) s'est établi à l'intérieur d'un morceau de bois qui a sombré au fond de la mer. Ce substrat organique lui sert aussi de source de nourriture.
Des échantillons, collectés par chalutage (chalut, ou filet, traîné sur le fond) en zone bathyale dans le Pacifique Ouest (Nouvelle-Calédonie, îles Fidji, îles Salomon, Vanuatu, Taiwan, etc.), rapportent fréquemment des noix de coco, des branches et, parfois, des troncs d'arbres entiers. Plus de 200 espèces strictement associées au "bois coulé" ont ainsi été répertoriées. Depuis 2002, un programme d'étude in situ de ces écosystèmes a été lancé par le groupe Systématique, adaptation, évolution, qui associe des chercheurs du CNRS, du Muséum national d'histoire naturelle, de l'Institut de recherche et développement (IRD) et de l'université Pierre et Marie Curie. Les trois premières filières de casiers profonds ont permis de connaître les vitesses de croissance des espèces et de démontrer que les espèces de bivalves des bois coulés sont proches de celles des sources hydrothermales. La macrofaune associée à ces substrats organiques comprend des organismes foreurs (mollusques, vers polychètes) et des brouteurs (gastéropodes et chitons, crustacés amphipodes, isopodes et galathéides*, des oursins et des étoiles de mer, etc.), qui mangent le bois ou les bactéries de sa surface. *Les crustacés amphipodes ont le corps comprimé latéralement, les isopodes ont un corps aplati dans le sens ventral et les galathéides ont un aspect proche de celui des écrevisses.
Ces espèces présentent des adaptations très originales, car elles sont inféodées à ce milieu particulier. Les études phylogénétiques menées sur des bivalves associés aux "bois coulés" semblent montrer qu'il s'agit d'une famille proche de celle vivant dans les sources hydrothermales. Tous ces "petits" substrats organiques contribueraient à la dispersion de ce groupe d'espèces, en leur offrant des zones refuges à partir desquelles elles essaimeraient vers d'autres, accroissant ainsi progressivement leur aire de répartition dans l'océan. Il n'est donc pas surprenant d'observer dans la zone bathyale une grande richesse spécifique, avec des faunes très originales comprenant de nombreuses lignées archaïques. C'est le cas par exemple de la zone indo-pacifique, dont la faune benthique de profondeur n'était connue que grâce aux grandes expéditions, notamment celle du Challenger (1873-1876), à l'origine des sciences océanographiques, suivie d'autres expéditions, Valdivia, Siboga, Albatross, et, en 1952, l'expédition de la Galathea... Un ensemble de campagnes océanographiques françaises menées régulièrement depuis 1984 par l'IRD, avec le Muséum national d'histoire naturelle, en a considérablement amélioré l'inventaire.
Les conditions environnementales de ces faunes sont très particulières : la température des eaux est toujours basse (5°C à 10°C), la pression est élevée, la lumière est pratiquement absente au-delà de 500 mètres et, surtout, la quantité de matière organique - et donc la biomasse - diminue rapidement avec la profondeur. En revanche, la richesse spécifique demeure importante, car les organismes sont adaptés à ces conditions difficiles et ont développé des stratégies leur permettant d'en exploiter les faibles ressources alimentaires. 
L'étude des organismes recueillis lors de l'échantillonnage intensif de ces zones (notamment au large de la Nouvelle-Calédonie) a mis en évidence une richesse spécifique insoupçonnée : ainsi 56 % des 2.935 espèces étudiées ont-elles été décrites comme nouvelles. L'ensemble de ces campagnes a permis de mettre en évidence un gradient décroissant de la richesse spécifique d'ouest en est : connu pour les faunes de surface, il était totalement inattendu pour la faune bathyale, que l'on croyait plus homogène, à l'instar des conditions qui prévalent en profondeur.
Exploration de la ZONE BATHYALE DE NOUVELLE-CALÉDONIE (->)
Toutes les espèces présentées dans ce tableau proviennent de zones situées entre 100 et 2000 mètres de profondeur. Un grand nombre de prélèvements ont eu lieu sur les monts sous-marins de la ride de Norfolk, au sud de la Nouvelle-Calédonie, entre 1976 et 2000. Deux choses remarquables : d'une part la grande richesse en termes d'espèces, d'autre part le très fort pourcentage d'espèces nouvelles dans la plupart des groupes zoologiques.
[a] Coraux... [b] Bivalves non mollusques... [c] Colonies fixées sur les rochers... [d] Sorte d'araignées de mer... [e] Oursins, étoiles de mer... [f] Violets....
MONTS SOUS-MARINS
En zone bathyale, le relief des fonds joue un rôle majeur dans la répartition des espèces. On dénombre environ 10.000 monts sous-marins dans le seul Pacifique. Dans le Pacifique Sud-Ouest, ce sont les restes de volcans qui, depuis les profondeurs, culminent entre 200 et 900 mètres sous la surface de l'océan. Ils constituent des biotopes uniques car, séparés par de forts courants, ils se comportent comme de petites oasis au milieu d'un océan de profondeur abyssale. La faune y est donc concentrée et très diversifiée. Les premières études avaient permis de montrer que l'on y trouve des espèces propres à ces milieux (on parle d'endémisme) et à des taux tout à fait surprenants dans un océan considéré comme dispersif. La richesse spécifique et l'endémisme de ces milieux "fragmentés" offrent un chantier exceptionnel pour tester les hypothèses de biogéographie insulaire et un véritable laboratoire pour observer des espèces nouvelles et comprendre comment elles peuvent apparaître. Les espèces initiales se seraient adaptées aux conditions environnementales très spécifiques de ces microécosystèmes dispersés et isolés dans l'océan.
BRASSAGE GÉNÉTIQUE
Cette adaptation aurait été alors à l'origine d'espèces nouvelles qui seraient restées cantonnées aux monts sous-marins, du fait des grandes distances et des immensités abyssales qui séparent ces écosystèmes. Pour mieux caractériser et comprendre cet endémisme élevé, des études génétiques approfondies sont encore nécessaires. Une première série de résultats portant sur la génétique des populations chez les crustacés galathéides et des gastéropodes montre toutefois qu'il y a bien, pour ces groupes, un brassage génétique et donc pas d'effet d'île. Cela s'explique par le fait que les larves de ces espèces sont planctoniques et se dispersent donc au gré des courants : ces espèces peuvent donc "s'exporter" loin de leurs lieux de ponte. Une seconde série d'organismes sans larves planctoniques cette fois sera testée prochainement. L'étude des monts sous-marins est actuellement en plein développement, ces biotopes dispersés et isolés permettant de vérifier des hypothèses sur la spéciation et l'évolution des espèces et des écosystèmes. Mais d'autres questions se posent en termes d'équilibre et d'évolution. Dans l'océan considéré globalement, on sait désormais que tout change et s'échange selon des périodes et des échelles très diverses. Mais il reste à évaluer ce qui est conservé, les éléments chimiques, la biomasse, les espèces biologiques, les réseaux trophiques...
Patrice Cayré est directeur de recherche à l'institut de recherche pour le développement (IRD) et représentant de l'institut auprès de la Commission et du Parlement européens. cayre@clora.eu
Bertrand Richer de Forges représente en Nouvelle-Calédonie l'unité de recherche Connaissance des faunes et des flores marines tropicales de l'IRD. bertrand.richer-de-forges@noumea.ird.nc
Cet article est la version revue et mise à jour par ses auteurs du texte paru dans le n°355 de La Recherche.
P.C. et B.R.F. - DOSSIERS DE LA RECHERCHE N°28 > Août > 2007 |
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