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Notre Terre ne mérite pas vraiment son nom, le nom de Mer lui conviendrait mieux.
En effet, les mers et océans couvrent la majeure partie ( 70 % ) de notre planète. Leur profondeur est en moyenne de 4 000 mètres, avec une profondeur maximale de 11 000 mètres. Ces dimensions en font le plus grand habitat de notre planète, bien plus important que les forêts tropicales. Paradoxalement, les animaux qui vivent dans les eaux des profondeurs sont très peu connus. En fait, ces eaux sont difficilement accessibles, et des moyens techniques particuliers sont nécessaires pour étudier les grands fonds.

On peut donc se demander si il y a bien une vie dans les profondeurs abyssales. Et si oui, comment vivent-ils malgré des conditions de vie extrêmes ?

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22 janvier 2007 1 22 /01 /janvier /2007 21:20

Les mouvements des plaques tectoniques provoquent des phénomènes d'extension et d'accrétion au niveau des dorsales océaniques, générant des anfractuosités au niveau de la croûte océanique. L'eau de mer peut s'infiltrer et s'échauffe à proximité du magma. Sous l'effet de la température et de la pression, le fluide remonte vers le plancher océanique. Il s'acidifie et se charge en éléments métalliques au contact des roches environnantes, par solubilisation ( les températures et la pression très élevées augmentent le pouvoir de solvant de l'eau ). Ensuite, lors de l'émission, au contact de la mer froide, les minéraux du fluide précipitent et forment ainsi des édifices minéraux comparable à des cheminées.

Les reliefs que sont les sources hydrothermales sont donc nés de l'écartement entre les plaques tectoniques qui laissent remonter le magma volcanique. Quand l'eau de mer s'infiltre et rencontre la roche incandescente, elle se réchauffe et se change en minéraux dissous. C'est l'apparition des monts hydrothermaux !

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22 janvier 2007 1 22 /01 /janvier /2007 21:16

Là où la pression atteint 200 fois celle de la surface, à 2 kilomètres de profondeur le long des dorsales rocheuses, les fumeurs noirs crachent un mélange d'eau et de substances chimiques à des températures approchant 350 °.

Supposées d'apparences inhospitalières, les sources hydrothermales révèlent  une faune originale et abondante. C'est le berceau de la vie primitive sur la Terre.
La biomasse y est 500 à 1 000 fois plus élevée que celle estimée en milieu abyssal. Cette densité s'explique par la présence d'un grand nombre de bactéries qui utilisent l'énergie de l'oxydation des sulfures présents dans le fluide hydrothermal, et qui ainsi constituent la base de cet écosystème.
Ces sulfures sont alors directement consommées par des organismes brouteurs ( gastéropodes ), eux-même la cible de crustacés et de poissons. Mais les bactéries peuvent également établir des symbioses avec des organismes tels que les Riftia pachyptila et quelques bivalves.
Voir l'article sur les bactéries pour en savoir plus.

On trouve parmi les organismes majeurs des annélides, crustacés, mollusques ( gastéropodes et bilvaves ) et poissons. Certaines espèces sont caractéristiques d'une dorsale océanique donnée ( Pacifique, Atlantique, Océan Indien ). En fonction du gradient de température qu'ils supportent, ces organismes colonisent des zones différentes autour des sources.
Voir l'article sur la faune et la flore des fumeurs noirs pour en savoir plus.

Le fluide hydrothermal est riche en gaz dissous H2S ( 2% ), CH2, CO ( 43 % ), CO2, H2 ( 45 % ), N ( 4 % ), CH4 ( 6 % ) et en métaux Si, Mn, Fe et Zn. La composition et les caractérisques physicochimiques du fluide hydrothermal sont en fonction de la température et du type de roches traversées.

Il est possible de différencier deux types de fumeurs : les fumeurs noirs et les fumeurs blancs. Contrairement aux zones de fumeurs noirs, d'où sortent des fluides à 200 ou 300 degrès chargés notamment en souffre, les fumeurs blancs sont beaucoup moins chauds, et on pensait qu'il y avait très peu de vie autour d'eux. Résultat : pas du tout ! Des petits crabes, des crevettes ou des vers, blancs ou translucides, ont été découverts, avec une grande diversité d'espèces mais en quantité moindre qu'autour des fumeurs noirs, d'où notre étude plus appronfondie sur les fumeurs noirs. Les grands fonds ont encore tant de mystères ...

Les fumeurs noirs ressemblent à une étrange forêt de cheminées noueuses d'environ 2 mètres de haut qui vomissent d'épais nuages noirs semblables à de la fumée de charbon.
Evidemment, il n'y a pas de fumée dans un liquide. C'est une source de minéraux en suspension, dont la concentration est bien supérieure à celle des sources thermales observées sur le rift des Galàpagos, essentiellement constituées de cristaux de sulfure de zinc.
Sans que les animaux qui vivent là paraissent s'en émouvoir, la température de l'eau passe de 350°C au contact du panache à 2°C quelques décimètres plus loin. L'eau y est acide et peu oxygénée.
Le sulfure d'hydrogène est un gaz, un poison mortel pour les êtres vivants car il se fixe sur l'hémoglobine du sang en lieu et place de l'oxygène vital. Et voilà que ce poison apparaît essentiel à la vie ! En effet, le liquide hydrothermal s'avère saturé de micro-organismes, ainsi on y trouve une biodiversité exceptionnellement riche, une vie particulièrement abondante et variée. Les formes géantes d'animaux ( notamment des vers ) constituent une biomasse importante. Les espèces sont réparties en auréoles concentriques autour des cheminées, en fonction de leur tolérance aux températures.


Les évents hydrothermaux naissent et disparaissent à mesure que se forme le nouveau plancher océanique. Lorsqu'un évent se tarit, les colonies qui prospéraient grâce à la richesse en nutriments de ses eaux meurent et l'endroit redevient stérile et désert.

Pourtant, on a identifié dans une région de l'océan Indien des espèces très voisines de celles qui avaient été observées à plusieurs milliers de kilomètres de là, sur la dorsale médio-Atlantique et sud -ouest Indien. Il existerait peut-être alors des liens entre les fumeurs noirs permettant aux espèces de ne pas mourir à cause de l'éphémérité des fumeurs.

Nous pourrions supposer que des sources relais non détectées pourraient assurer le passage d'un site à l'autre. De plus, pour faciliter cette migration, étant donné qu'on connaît mal les larves émises par les animaux hydrothermaux, nous pourrions penser qu'elles peuvent perdurer assez longtemps, des mois peut-être, pour franchir la distance vers de nouveaux sites au gré des courants qui s'écoulent le long des dorsales.

Une expérience réalisée au laboratoire Systématique, adaptation, évolution (SAE), vient confirmer ces hypothèses: en essayant de suivre, par des fécondations in vitro, l'évolution cellulaire des oeufs de vers Alvinella, on a découvert que l'oeuf fécondé reste stable dans le froid abyssal et ne se développe qu'en présence d'une source de chaleur. Les oeufs se maintiennent donc assez longtemps pour trouver les conditions propices à l'éclosion.

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22 janvier 2007 1 22 /01 /janvier /2007 10:15

Les fumeurs noirs permettent le développement de nombreuses espèces. L'hydrogène sulfuré contenu dans le fluide hydrothermal fournit l'énergie à la vie des bactéries qui vivent en symbiose à l'intérieur des cellules de divers invertébrés (vers, bilvaves...).
 Les bactéries hydrothermales cassent les molécules de sulfure d'hydrogène à l'aide de l'oxygène dissous dans l'eau de mer pour en tirer des sulfates, de l'hydrogène et dégager de l'énergie. Une énergie qu'elles utilisent alors pour fixer le carbone (tiré du CO2, dissous dans l'eau) et fabriquer des carbohydrates, l'élémentaire de la matière vivante.
Les bactéries autotrophes, chimiosynthètiques, existant en grande quantité, sont capables d'utiliser l'H2S pour transformer le gaz carbonique en sucre, selon la formule:

                                            CO 2 + H 2S ----> (CH 2O)+ S 
                                                                     [sucre]

Les bactéries sont des thiobactéries, le déchet de leur métabolisme est le soufre (S). Elles sont adaptées à des températures élevées ainsi qu'à de fortes pressions hydrostatiques (250 à 260 bars). Les sucres qu'elles forment sont à la base des processus énergétiques qui font fonctionner la biocénose et cet écosystème du fond des océans.

Des travaux ont établis que certaines bactéries parvenaient même à se passer d'oxygène . "En effet, une source de carbone, d'hydrogène et d'un autre minéral (fer, soufre, nitrate..) ou gaz dissous (CO2) peuvent suffire", explique Daniel Desbruyères, biologiste au département Environnement profonde de l'Ifremer (Brest). "Autrement dit, il suffit d'eau liquide, de chaleur et de minéraux pour entretenir la vie!". Les chercheurs ont également montré que si certaines bactéries étaient libres; d'autres étaient associées aux tissus des vers, crustacés et autres invertébrés peuplant ces zones. Il s'agit d'un phénomène symbiotique entre ces bactéries productrices d'énergie (sucres) et les invertébrés qui leur offrent un abri. En effet, les bactéries appelées chimiosynthétiques sulfo-oxydantes vivent en symbiose à l'intérieur des cellules de divers invertébrés.
Par exemple, grâce à ses pigments sanguins, le vestimentifère est capable de capter l'hydrogène sulfuré et l'oxygène de l'eau même contenu dans le fluide hydrothermal. Le gaz carbonique, indispensable aux synthèses organiques, est transporté par le sang jusqu'aux bactéries chimiosynthétiques qui jouent alors à leur tour leur rôle. Ainsi pendant leur vie et après leur mort, les bactéries fournissent au vers l'ensemble des substances alimentaires dont il a besoin. L'intérieur ou la proximité des cheminées constitue un milieu de vie totalement différent. En effet, les températures y sont extrêmement élevées et c'est surtout là que l'on trouve en quantité des microorganismes thermophiles ou hyperthermophiles. Ceux-ci se développent entre 45°c et 100°c, voir plus. La température est l'une des variables les plus importantes dans notre environemment. Elle influe directement ou indirectement sur les activités et la distribution des micro-organismes. En effet, ces différents types de bactéries naissent plus rapidement à une température donnée: c'est la température optimale de croissance. La vitesse de croissance diminue lorsque la température s'écarte de cet optimum.

QUELQUES EXEMPLES DE BACTERIES THERMOPHILES ET HYPERTHERMOPHILES SOUS-MARINES
Ordre
Genre
Espèce
Année d'isolement
T° maximale
Clostridiales
Carboxydobrachium
pacificum
2001
70°C
Aquificales
Persephonella
marina
2002
73°C
guaymasensis
2002
70°C
Thermotogales
Marinitoga
camini
2001
55°C
piezophilades
2002
65°C
Thermosipho
melanesiensis
1997
70°C
japonicus
2000
72°C
 

 

 

 

 

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20 janvier 2007 6 20 /01 /janvier /2007 14:50

   La bactérie GSB1

 Que peut bien faire un organisme photosynthétique à un endroit où la lumière du soleil n'arrive pas, c'est à dire au fond de l'océan, le long des dorsales océaniques ? Dans les fumeurs noirs, Thomas Beatty a découvert une curieuse bactérie qui vit de chimiosynthèse, de souffre et de dioxyde de carbone.
Cette bactérie, baptisée GSB1, profite de la faible lueur provoquée par les radiations géothermales. Cette lueur, trop faible pour être perçue par l'oeil humain, est détectable dans le spectre de la lumière visible, au-delà de l'infrarouge.

Les chercheurs traquent ces micro-organismes photosynthétiques sur plusieurs sources, afin de s'assurer que GSB1 n'est pas un cas isolé ou perdu.

 

  La chimiosynthèse

   Sur Terre les plantes respirent grâce à la photosynthèse. Dans la mer ce processus est impossible car à une certaine profondeur les rayons solaires n'arrivent plus, ce qui empêche la production de la matière organique.

   La chimiosynthèse repose sur les bactéries autotrophes, qui oxydent des minéraux réduits pour produire de l'énergie.

   Les différentes réactions qui peuvent avoir lieu au niveau des sources hydrothermales sont:                                                                                    

O2 + 4H2S + CO2 ® -CHOH- + 4S + 3H2O (Ici, le minéral réduit est un sulfure)

H2 + O2 : hydrogène oxydante

 

 

 

 

 

 

 

H2 + CO2 : métanogène et acétogène

 

 

 

 

 

 

 

NH4, NO2 + O2 : nitrifiante

 

 

 

Fe2+, Mn2+ + O2 : ferroxydante et manganèse-oxydante

 

 

 

 

 

 

S2-, S0, S2O32- + O2 : sulfoxydante

 

 

 

S2-, S0, S2O32- + NO3- : Dénitrifiantes et sulfoxydantes

 

 

 

 

 

 

 

Ce système de respiration met donc en place une chaîne alimentaire assez semblable à celle terrestre:

 

 

 

Illustration du parallèle entre les processus de chimiosynthèse et photosynthèse

 

 

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17 janvier 2007 3 17 /01 /janvier /2007 13:44
Nom famille lieu de vie Caractéristiques
Riftia Pachyptila C'est un pogophone de la famlle des riftidae Dans les zones de température variant entre 5 et 25°C , à proximité des cheminées hydrothermales; le long de la dorsale du Pacifique Est, de la dorsale des Galapagos, dans le bassin de Guaymas.

Il mesure jusqu'à deux mètres de long

Son diamètre varie entre 4 et 5 cm.

Il est dépourvu de système digestif.

Il vit en colonies pouvant atteindre 100 à 200 individus par m².

Il se reproduit sexuellement.

Alvinella pompejana

C'est un annélide polychète de la famille des Alvinllidae Sur la paroi des cheminées actives, à une température relativement élevée (il est capable de supporter des températures de 80, 90, et même 100°C)), sous une pluie de cendres (d'où son nom).Il se localise près des cheminées hydrothermales dans l'ouest Pacifique vers 2 500 m de profondeur.

Il mesure jusqu'à 15 cm de long.

Il est rouge vif sur le vivant, et porte dorsalement de long filaments gris-cendré qui sont des colonies de bactéries filamenteuses vivant en symbiose avec le ver.

Ils vivent en colonies dans des tubes organiques fixés à la paroi de la cheminée.

Clams

  Dans les sources chaudes

Leur chair rouge sang est due à une très forte concentration en hémoglobine, pour compenser le faible taux d'oxygène des sources chaudes.

Ovales, grands comme des assiettes chinoises, leur grande taille résulte de l'adaptation à la richesse en nutriments de ces eaux.

Rimicaris exoculata  C'est un Athropode de la famille des Alvinocarididae. On la trouve à des profondeurs variant de 1 700 à 3 650 m, dans les sources de la dorsale médio-atlantique, près des sites Snake Pit, TAG, Broken Spur, Lucky Strike.

C'est une crevette de 50 mm.

Sa carapace est dépourvue d'épines et ses yeux ont disparus.

Elle vit en bande, formant des essaims denses et très mobiles.

On suppose qu'elle se nourrit de ses épibiontes.

Anémone de mer appelée aussi actiniaire ou orties de mer

C'est un Cnidaria de la famille des Actiniaria.  

Elle est pourvue d'un pied qui s'ancre dans le sable. Elle se déplace par glissement sur le fond et peut même se déraciner et nager en cas d'attaque.

Elles se nourissent de planctons, de petites crevettes ou poissons attrapés grâce à leurs tentacules.

Leur taille peut varier entre 1,25 cm et presque 2 m de diamètre.

Elles possèdent un poisson urticant pour se défendre situé dans ses nombreuses tentacules.

Elle vit en symbiose avec d'autres organismes, comme le bernard l'hermitte, le poisson clown, certaines petites crevettes...

Le poulpe ou pieuvre

C'est un céphalopode de la famille des octopodidae.  

Il possède huit tentacules pouvant comporter chacun jusqu'à 200 ventouses.

Il est relativement intelligent.

Il est constitué d'un corps entièrement mou hormis son bec.

Il peut changer la couleur et la structure de sa peau en fonction de son humeur et de son environnement immédiat.

Il possède trois coeurs.

Pour se défendre il peut envoyer un nuage d'encre épais et noirâtre, détacher un de ses bras, ou prendre la silhouette du poisson-lion ou de l'anguille.

Il se nourrit de molluques vivant autour des bouches hydrothermales.

Paralvinella sulfincola  ou polychète

Annelides(coprs annelé)  Il vit uniquement sur les fumeurs noirs du nord est du Pacifique particulierement sur les sources hydrothermales Juan De Fuca.

 Ce polychète est l’espèce vivants le plus proche de la sortie du flux hydrothermal chargé en sulfure.

Cette espèce supporte d'importants écarts de températures : de 4 à 90°C, et vit dans un tube de mucus qu’il sécrète, probablement pour se protéger de son environnement toxique.

Il mesure moins de 5 cm.

Ce polychète est aggressif , en effet il attaque ses voisins, probablement pour protéger son aire d’alimentation: il capture des particules de substrat, enrobées de bactéries, à l’aide de ses tentacules buccales.

 Araignée de mer, Macroregonia macrochira 

   Champ hydrothermal Andeavour  Ces crabes dont l’étendue des pattes peut atteindre 80 centimètres, sont l’un des principaux prédateurs du champ hydrothermal Endeavour.  Ils se nourrissent d’escargots et de vers tubicoles.
 Crabe Cyanagraea Praedator  Galathées  Océan pacifique Est.

 Il s'alimente de polychètes. Il est plus gros que le crabe blanc Bythograea Thermydron.

Crabe Bythograea Thermydron

Galathées  

C'est un petit crabe blanc de 12 cm .

Il s'alimente  de clams, de moules et il est probable qu'il s'attaque aussi aux colonies de bactéries.C'est un grand prédateur de la faune hydrothermale. Il possède des yeux et voit aussi bien que nous avec des lunettes a infra-rouges.

Il est capable de nager à 4 cm par secondes, ce qui, à cette pression, est impressionant.

Poisson crabe ou thermarces cerberus

  Uniquement présent dans le pacifique.

C'est un poisson blanc ressemblant a une grosse anguille.

Il se nourrit de crustacés.

  

Exemple de la population d'un fumeur noir

Fumeurs noirs dans la fosse des Mariannes : Extrait de vidéo

Divers organismes vivent à proximité des fumeurs, dans de l'eau entre 4 et 50°C. Au pôle chaud (20-50°C), le plus proche des cheminées, on peut trouver des annélides polychètes, des genres Alvinella et Paralvinella, ainsi que des crabes (par exemple du genre Cyanagraea).

Plus loin, le pôle tiède (10-20°C) est occupé par des vestimentifères (Riftia pachyptila, Lamellibrachia barhami), des crabes, des poissons...

Enfin, au pôle froid vivent (entre autres) des bivalves : Bathymodiolus (moules des profondeurs), Calyptogena. On peut aussi y trouver la Galathée yéti, espèce récemment découverte...

Des organismes surprenants comme le ver Riftia pachyptila, l’annélide Alvinella pompejana, la crevette Rimicaris exoculata sont utilisés comme modèles et très étudiés par différents laboratoires.

 

 

 

 

 

 

 

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