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Biologie et physique des sources hydrothermales : un écosystème complexe

Dossier - La vie dans les abysses
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Le milieu abyssal, où règnent le froid et l'obscurité, couvre 307 millions de kilomètres carrés, soit les deux tiers de la surface du globe. Longtemps considéré comme un désert (pas de lumière, pas de photosynthèse), il recèle en réalité une vie foisonnante...

  
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Avec la découverte des sources hydrothermales, c'est aussi tout un écosystème que l'on dévoile : températures, répartition des organismes... 

Paroi de fumeur hydrothermal. © Ifremer/Phare/Daniel Desbruyères

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).

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 subsurface. 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 environnement instable

Ce mélange, entre deux 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 prélèvements 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 courants de marées alternatifs.

Une distribution en auréoles

Dans un site hydrothermal, les organismes se distribuent en fonction de leurs préférences physicochimiques, 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.

Répartition des organismes autour des évents hydrothermaux. © Ifremer/Violaine Martin

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

  • des espèces brouteuses de tapis bactériens ;
  • des associations symbiotiques entre bactéries et invertébrés ;
  • des espèces filtreuses de particules.