Explorer la diversité des écosystèmes profonds de la Méditerranée pour mieux les protéger…

 

La mission scientifique Medeco est l'une des campagnes phares du projet Hermes1 en Méditerranée. Elle correspond à la première incursion océanographique du Pourquoi pas ? dans cette région. A l'aide du robot de l'Ifremer Victor 6000, une soixantaine de chercheurs de dix nationalités vont se relayer pendant deux mois pour étudier plusieurs écosystèmes profonds situés au cœur de contextes géographiques et géologiques très différents : le canyon du Var, les coraux d'eau froide de l'arc calabrais et les sorties de fluides froids situées au sud de la Grèce et de la Turquie, dans le delta profond du Nil et au sud de l'arc calabrais.
Cette campagne pluridisciplinaire, associant géologues, géophysiciens, géochimistes, biologistes et microbiologistes, traversera les bassins occidental et oriental de la Méditerranée afin d'en explorer la biodiversité et d'étudier les habitats singuliers de cette mer fragile.

 

La marge continentale méditerranéenne, une zone peu connue

Des zones d'émissions de fluides froids (cold seeps), riches en méthane et en autres hydrocarbures légers, mêlés à des saumures, ont été découvertes sur les marges continentales, en liaison avec des structures géologiques particulières. Ces fluides froids transitent vers la surface du plancher océanique d'où ils s'échappent. Ils sont à l'origine d'écosystèmes originaux fondés sur la chimiosynthèse microbienne2. Les marges sont ainsi caractérisées par une mosaïque d'habitats fragmentés, sur lesquels se focalisent les efforts de recherche du programme européen Hermes.
Les fonds marins profonds des mers européennes abritent également d'autres écosystèmes particuliers comme les canyons et les coraux d'eau froide, qui se démarquent des zones sédimentaires avoisinantes par la composition et la diversité de la faune qui les colonise.

La composition et la diversité des assemblages faunistiques de ces "hotspots" sont encore peu connues, particulièrement en Méditerranée où se concentre une grande diversité d'environnements géologiques spécifiques. Chacun d'entre eux abrite une faune spécialisée et adaptée aux caractéristiques de son milieu, augmentant ainsi la diversité régionale du benthos de ce bassin.
Plusieurs campagnes à la mer d'instituts européens ont déjà été conduites sur les zones d'étude sélectionnées pour Medeco. L'échantillonnage réalisé pendant la campagne à l'aide du ROV Victor 6000, associé à des techniques de pointe de cartographie sous-marine, en particulier grâce à l'utilisation d'un module de mesures en route (MMR), permettra de réaliser un nouvel état des lieux de la biodiversité de ces écosystèmes profonds et de mettre en évidence, sur certains sites connus, l'évolution temporelle du milieu.

 

© Ifremer / Campagne Caracole 2001
Gorgonocephalus medusae (ophiure – étoile de mer à bras articulés)
sur corail de l'espèce Lophelia pertusa, anémones et antipathaires (blanc derrière).
Lors de la campagne Caracole (sur les marges de l'Atlantique Nord Est), les scientifiques ont étudié des écosystèmes similaires à ceux qu'ils rencontreront pendant la campagne Medeco sur la marge méditerranéenne.

 

© Ifremer / Campagne Medinaut 1998
Saumures recouvertes de tapis microbiens (volcan de boue Napoli).

 

Les objectifs de Medeco

La campagne Medeco a pour objectif d'étudier et de comparer, en privilégiant une approche pluridisciplinaire, la structure et la dynamique de divers écosystèmes profonds situés au cœur de contextes géologiques très différents de la Méditerranée. La campagne s'articulera en deux parties ou "legs" :
- le premier leg (7 – 31 octobre) aura pour chef de mission Jozée Sarrazin, écologue au laboratoire Environnement Profond du département Études des Écosystèmes Profonds à Ifremer Brest. Ce leg partira de Toulon et se terminera à Rhodes (Grèce) ;
- le second leg (2 – 30 novembre) sera dirigé par Catherine Pierre, géochimiste au laboratoire LOCEAN de l'IPSL (UPMC-CNRS-IRD-MNHN). Ce leg débutera à Rhodes et s'achèvera à Toulon.

La première partie du leg 1 portera sur l'étude du canyon du Var, au large de Nice. Des phénomènes violents, telles que les avalanches sous-marines, ont lieu périodiquement au large de cette région des Alpes Maritimes. Les scientifiques tentent de comprendre comment la faune d'un tel écosystème résiste et s'adapte aux changements brutaux de son environnement.

Le Pourquoi pas ? se positionnera ensuite dans le sud de l'Italie, au large de la Calabre. Là, les coraux profonds d'eau froide qui peuplent la Méditerranée seront au cœur des recherches.

Le troisième et dernier volet de la première partie de Medeco sera consacré aux suintements froids3. Ces sources froides abritent des communautés microbiennes chimiosynthétiques. Une communauté animale, riche en espèces endémiques, se développe grâce à ces microorganismes qui forment la base de la chaîne alimentaire. Les volcans de boue, les pockmarks4 et les lacs de saumure, structures caractéristiques des suintements froids, seront échantillonnés pour en analyser la biodiversité et étudier les relations entre la distribution de la faune et les caractéristiques géologiques, physiques et chimiques de l'environnement. Les microbiologistes se focaliseront sur l'étude des communautés microbiennes uniques qui y vivent.

L'étude des environnements de suintements froids se poursuivra au cours du leg 2 dans la région du delta profond du Nil et de l'arc calabrais. Certains sites du delta profond du Nil sont étudiés depuis 2003. Ils seront revisités lors de Medeco afin d'évaluer la variabilité temporelle de l'activité des émissions de fluides et de la colonisation de ces sites par les communautés benthiques. Les autres sites de la zone occidentale du delta profond du Nil et de l'arc calabrais seront explorés pour la première fois par un robot télé-opéré pour une meilleure connaissances des écosystèmes de suintements froids de la Méditerranée orientale.

 

 

Une campagne pluridisciplinaire et internationale

Internationale et pluridisciplinaire, Medeco accueillera à bord du Pourquoi pas ? des chercheurs et techniciens de plus de dix nationalités (France, Allemagne, Italie, Portugal, Canada, Grèce, Belgique, Turquie, Égypte, Suisse, États-Unis, Hollande), spécialisés dans différents domaines : biologie, écologie, géochimie, microbiologie, physiologie, géologie, sédimentologie, géophysique, cartographie, gestion de données… En effet, l'étude des écosystèmes menée lors de la campagne sera réalisée dans un contexte "multi-échelles". La présence à bord du navire de spécialistes de plusieurs disciplines est donc nécessaire afin d'intégrer au sein d'une même campagne :
- la reconnaissance haute résolution des structures géologiques et sédimentaires sous-jacentes (échelles du km2) ;
- la cartographie détaillée de zones d'études plus restreintes (100-300 m2) ;
- la caractérisation de facteurs physiques, chimiques et sédimentaires de l'habitat ;
- l'étude de la structure et du fonctionnement des communautés animales et microbiennes en termes de composition, de diversité et de biomasse ;

- l'analyse à petite échelle des interactions entre organismes et environnement ;
- des études à l'échelle de l'organisme sur l'écophysiologie des invertébrés.

Pour mener à bien leur mission, les scientifiques embarqués auront à leur disposition des outils technologiques de pointe, dont le module de mesures en route (MMR) du robot Victor 6000. Alors que la résolution des cartes habituellement utilisées ne dépasse pas quelques mètres, le MMR permet de dresser des cartes avec des résolutions de 25 à 50 centimètres à partir de levés effectués à 30-50 mètres au-dessus du fond. Le MMR permettra aux scientifiques de visualiser les réseaux de petites failles et fissures qui jouent un rôle important dans la perméabilité des sédiments, la remontée et l'émission des fluides.

Un module de macro-photographie sera également testé pour la première fois pendant la campagne Medeco. Munie d'un zoom particulier, la caméra scientifique du Victor 6000 permettra, pendant les plongées, d'améliorer la description visuelle des organismes vivants et d'identifier la faune associée aux organismes de grandes tailles.

 

 

Les chiffres clefs de la Méditerranée

- Superficie : 2.5 millions de km2
- Périmètre  :46 000 kilomètres de littoral
- Profondeur moyenne : 1500 mètres
- Profondeur maximale mesurée : 5121 mètres en mer Ionienne
- Salinité moyenne : 3.8 %
- Largeur du Détroit de Gibraltar : 14 kilomètres

 

 

Connaître la biodiversité pour mieux la protéger, un objectif à long terme

L'un des objectifs de la campagne Medeco est d'évaluer le rôle des facteurs environnementaux sur la composition, la diversité et la biomasse des communautés animales et microbiennes en Méditerranée.
Ainsi, la démarche écosystémique mise en place lors de la campagne permettra aux scientifiques de comprendre les relations entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes profonds méditerranéens, de suivre la réponse de ces écosystèmes aux changements globaux et de proposer une projection à plus ou moins long terme de leur évolution future.

Le programme européen Hermes prévoit également de mettre en commun les résultats de différentes campagnes océanographiques pour la production d'un SIG (Système d'Information Géographique) par région d'étude (la Méditerranée est l'une des régions clés). Une partie des données acquises servira à alimenter un prototype de modélisation des écosystèmes. 
La caractérisation des écosystèmes des marges océaniques constitue une étape vers la définition de mesures de protection des "hot spots" et également d'exploitation et de gestion durable des ressources qu'ils abritent. Les données obtenues seront communiquées aux grands programmes internationaux tels que Census of Marine Life5 et intégrées dans des métabases de données.

 


1 : Le programme Hermes (Hotspot Ecosystem Research on the Margins of European Seas), programme européen de recherche du 6ème PCRD sur les écosystèmes des marges des mers européennes, réunit un consortium constitué de 36 instituts de recherche et de neuf entreprises de 15 pays. Ce projet a pour ambition d'étudier, de manière pluridisciplinaire, de l'océan Arctique à la mer Noire, la biodiversité des "hotspots" européens.
Plus d'informations sur le site Internet Hermes : www.eu-hermes.net

2 : Il s'agit en fait de communautés microbiennes utilisant le méthane et les sulfures contenus dans les fluides pour assurer leur croissance et leur survie par un processus appelé chimiosynthèse.

3 : Les suintements froids sont des sorties de fluides froids (quelques dizaines de degrés) à travers la couche sédimentaire. Le terme "froid" est utilisé par opposition aux sources hydrothermales chaudes, situées à l'axe des dorsales océaniques, où la température peut atteindre 400°C.

4 : Les pockmarks sont des dépressions circulaires pouvant mesurer plusieurs mètres de diamètre.

5 : Census of Marine Life est un réseau qui regroupe des chercheurs de plus de 70 pays qui s'engagent, dans la prochaine décennie, à évaluer et à expliquer la diversité, la distribution et l'abondance de la vie marine dans les océans de par le passé, au présent et à l'avenir.
Site Internet de Census of Marine Life : www.coml.org