Extreme ecosystem studies in the deep ocean
Technological developments

 

      

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"Il faut bien reconnaître qu'il est tout à fait impossible d'établir une liste de tous les animaux terrestres. Et bien, par Hercule, dans l'océan aussi vaste soit-il, il n'existe rien qui nous soit inconnu et, fait vraiment merveilleux, les choses que la nature a cachées dans les profondeurs nous sont les plus familières". Et l'auteur de cette affirmation, Pline l'Ancien, d'établir la "liste complète et définitive de la faune marine"; elle comprend 176 espèces ! Tirée de Histoires naturelles, Pline l'Ancien (23 av. J.C. -75).

Or, les estimations récentes prédisent plus de 10 millions d'espèces dans le domaine océanique profond. Nous sommes loin des 176 espèces dont parlait Pline !!

Les paysages des abysses
Un milieu peu connu et menacé...
Pourquoi étudier les écosystèmes profonds ?
Comment accéder aux profondeurs océaniques ?

Les paysages des abysses

L'océan profond est l'environnement le plus étendu de notre planète et en même temps, l'un des moins étudiés. Il abrite des habitats immenses tels que les millions de km2 couverts par la plaine abyssale et les 65,000 km parcourus par les dorsales océaniques. Il comprend également des structures géologiques plus ponctuelles telles que les sources hydrothermales et les sources froides qui supportent des communautés microbiennes et animales uniques.

Les écosystèmes profonds sont composés d'une mosaïque complexe d'habitats dont les communautés animales sont soutenues par différentes sources d'énergie (photosynthétiques versus
chimiosynthétiques). Ils se caractérisent par :

 
la présence d'habitats de substrats meubles et de substrats durs,
des systèmes stables et des systèmes plus dynamiques,
des communautés hétérotrophes et des communautés chimiosynthétiques,
des écosystèmes fragiles, d'autres  ayant un potentiel de récupération plus important.

Un milieu peu connu et menacé...                                                                              

Nos connaissances sur les écosystèmes situés dans les profondeurs océaniques sont encore limitées. L'exploration scientifique de ce milieu est indispensable non  seulement pour améliorer notre compréhension du fonctionnement de ces habitats mais aussi simplement pour en répertorier et en connaître les habitants.

La pression croissante des activités humaines dans les grandes profondeurs (exploitation offshore, épaves, enfouissement de déchets, chalutage) menace l'intégrité des habitats et préoccupe de plus en plus la communauté  internationale. Afin de tenter de protéger ces écosystèmes, plusieurs autorités  internationales, telle que la convention OSPAR ou la convention des Nations Unies sur  les droits de la mer mentionnent la nécessité de favoriser une protection privilégiée  pour plusieurs habitats profonds vulnérables (coraux d'eau profonde, monts sous-marins, sources hydrothermales). A terme, la création d'aires de protection marine (MPA)  permettra de superviser la gestion de ces écosystèmes riches et uniques ainsi que de  contribuer à la protection de leur biodiversité.

Les pré-requis de la Convention sur la Diversité Biologique renforcent l'importance de notre habileté à observer, échantillonner, mesurer et expérimenter dans les écosystèmes profonds tout en privilégiant des approches non-invasives qui permettront de limiter les menaces à leur fragile biodiversité.

                                                                  Campagne Caracole, ©Ifremer

Pourquoi étudier les écosystèmes profonds ?                                                            

Nos connaissances limitées des écosystèmes marins situés dans les profondeurs océaniques laissent supposer que le nombre d'espèces y serait beaucoup plus important que n'importe où sur Terre.

L'utilisation croissante de submersibles pouvant plonger à de grandes profondeurs au cours des dernières décennies a permis la découverte d'écosystèmes extrêmement riches, tant sur les marges continentales qu'au niveau des dorsales océaniques. Ces écosystèmes particuliers sont reliés à des émissions de fluides réduits (sources froides, sources hydrothermales), à des structures topographiques spécifiques (monts sous-marins, monts carbonatés) ou à une arrivée massive de matière organique (carcasses de baleine, bois coulés).

Certains de ces habitats supportent une diversité spécifique ou une biomasse élevée et représentent un vaste réservoir d'espèce inconnues qui pourraient devenir des sources de molécules nouvelles pour l'industrie biotechnologique et pharmaceutique. Ces écosystèmes  sont potentiellement fragiles et vulnérables aux changements, qu'ils soient engendrés par le climat ou par des perturbations anthropiques telles que l'enfouissement de déchets, la pêche profonde ou l'exploitation pétrolière.

                                                                  Campagne Caracole, ©Ifremer

La compréhension du fonctionnement de ces écosystèmes permettra également de mieux comprendre le  cycle du carbone organique dans les océans et ainsi, le fonctionnement global de la biosphère.

Comment accéder aux profondeurs océaniques ?                                                     

La recherche fondamentale dans les profondeurs océaniques est extrêmement coûteuse et  dépendante des développements technologiques de la même façon que l'exploration de l'espace. Les principales contraintes physiques à surpasser sont la pression et l'eau de mer :

une profondeur de 6000 m génère une pression d'environ 600 bars (600 kg/cm²)
l'eau de mer est enrichie en sels et possède un potentiel corrosif élevé.


Des matériaux ultra-résistants et incompressibles sont utilisés pour contrer la pression alors que pour prévenir l'oxydation rapide des structures métalliques, des composés inoxydables tels le titane, l'acier inoxydable ou des matériaux composites doivent être utilisés.

De plus, la taille réduite des communautés biologiques étudiées dans ces écosystèmes extrêmes les rend impossible à étudier avec l'instrumentation océanographique conventionnelle (chaluts, carottiers) comme c'est le cas dans les écosystèmes sédimentaires. Leur étude requiert l'utilisation de petits submersibles, capables de travailler et d'échantillonner à de petites échelles sur le plancher océanique ainsi que le développement d'une instrumentation autonome pour le suivi à long terme.

Le sous marin habité français Nautile, ©Ifremer