Surveillance in-situ des écosystèmes profonds :

sources hydrothermales

Plaque Scotia Est, auteur L.M., Wikipedia

Sources hydrothermales

En 1977, trois chercheurs à bord du submersible Alvin ont trouvé, à leur grande surprise, des sources hydrothermales à 2500 m de profondeur sur la dorsale des Galápagos. Ces sources sont des cheminées sous-marines situées dans des zones volcaniques. Elles crachent des jets d'eau dont la température frôle les 400 °C ! [1] Les scientifiques ont également trouvé un écosystème unique autour de ces sources, avec des centaines de nouvelles espèces. Malgré la température et la pression extrême, la présence des minéraux toxiques, et le manque de lumière du soleil, les espèces qui vivent autour de ces sources sont en plein essor. Le premier maillon du réseau alimentaire est ici représenté par des bactéries [2]. Celles-ci utilisent le sulfure d'hydrogène, un gaz toxique provenant des sources, pour se développer et croître. L'abondance des bactéries attire plusieurs animaux, comme des vers et des palourdes, qui à leur tour nourrissent de nombreux carnivores, comme des poissons et des crabes.

Mont hydrothermal, cheminée hydrothermale, sources hydrothermale, auteur Savant-fou, Wikipedia

Circulation hydrothermale

Les sites hydrothermaux sont répartis principalement autour des grandes dorsales : au niveau de la dorsale médio Atlantique, au nord et au sud de la dorsale Est Pacifique, les bassins arrière-arc du Pacifique Sud-Ouest, ainsi que la dorsale de l'Océan indien. Les sources hydrothermales sont présentes dans une très grande gamme de profondeurs allant jusqu'à 4000 m. Le phénomène hydrothermal sur les dorsales océaniques découle indirectement de la dérive des continents. La croûte océanique est en expansion constante au niveau des zones d'accrétion (à l'axe des dorsales océaniques, là où les plaques se séparent), et disparaît sous les plaques continentales, dans les zones de subduction. La circulation hydrothermale prend naissance dans le réseau de fissures et de crevasses qui se développent au cours du refroidissement du magma. L'eau de mer, dense et froide, pénètre dans ce réseau et réagit avec la roche chaude dans la « zone de réaction », à des températures supérieures à 400oC. Le fluide transformé, moins dense, remonte vers la surface et jaillit à l'axe de la dorsale sous la forme de « fumeurs noirs » ou d'émissions plus diffuses sur le plancher basaltique [3].

Fumeur Noir, auteur NOAA

Les fumeurs noirs

Les fumeurs éjectes sont généralement plus chauds que l'eau de mer, anoxiques et acides (pH 6-3). La composition en ions majeurs, gaz dissous et métaux de ces fluides est variable et dépend des roches dans lesquelles ils se forment. Elle varie donc d'un site à l'autre, mais aussi, dans l'espace et dans le temps, au sein d'un même site. Généralement, ces fluides sont enrichis en H2S, CH4, CO2, H2, Li, W, Mn, Fe, Ba, Cu, Zn, Pb, Cd, As et Si et de nombreux autres éléments par rapport à l'eau de mer. Les fluides, dont les concentrations en sulfure et métaux sont suffisamment fortes, conduisent à la précipitation de sulfures polymétalliques qui forment les fumeurs hydrothermaux [4]. Ceux qui se mélangent avec l'eau de mer, lors de leur remontée, se précipitent partiellement dans le réseau de fissures.

La Biodiversité dans les milieux extrêmes

Alvinella pompejana, auteur EOL

Dans un site hydrothermal les organismes se distribuent en fonction de leur tolérance à des températures élevés d'une part et concentrations de sulfure potentiellement toxiques d'autre part. En plus, les travaux de Luther [5] et de ses collaborateurs ont suggéré un rôle prédominant de la spéciation des sulfures sur la distribution des espèces dans les différents habitats. Le ver de Pompéi et le ver de Riftia pochyptila sont des animaux qui vivent le plus près des sources hydrothermales. Ces vers endure donc des conditions thermiques et chimiques extrêmes. Par contre, la spéciation des sulfures dans une colonie de Pompéi a montré que les formes libres du sulfure sont indétectables et que le sulfure existe principalement sous forme des complexes avec le fer. En comparaison, les concentrations en sulfure sont plus faibles autour des vers géants Riftia pachyptila et sont totalement sous forme libre H2S ou HS-.

Mesures in-situ

Les mesures in-situ dans ces écosystèmes sont donc nécessaires pour mieux comprendre mécanismes qui permettent aux organismes de tirer profit de leur exposition à des concentrations de sulfure généralement considérées comme toxiques. Divers capteurs et analyseurs permettant de réaliser ces mesures ont été développés et sont utilisés pour des séries de mesures à court terme. Analyseur spectrophotométrique CHEMINI a été développée pour la surveillance du fer et des sulfures et déployée pendant trois mois sur le site Lucky Strike en 2006 [6]. Les mesures de sulfure ont été également réalisées par potentiométrie sur le champ de Main Endeavour [8] et par voltammétrie sur la dorsale est-Pacifique [8]. Ces mesures ont permis de mettre en évidence un certain nombre de principes fondamentaux du fonctionnement de ces écosystèmes, mais il reste nécessaire de tester leur validité sur des durées plus représentatives de la variabilité naturelle de ces environnements naturels instables et de leur évolution biologique.

Bibliographie


Postée le 07 Octobre, 2016 à 20:38

Copyright article © Justyna Jonca 2016. Toute reproduction interdite sans l'autorisation de l'auteur.