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L'adaptation des animaux en milieu abyssaux
Les abysses, vient du grec άβυσσος , qui signifie sans fond. L'appellation ''abysses'' est donnée pour qualifier les endroits où les rayons du soleil ne pénètrent pas. Ils couvrent près de 307 millions de km² et occupent un volume de 1 milliard de km3 d'eau. Les grands fonds représentent à eux seuls 98 % de la biosphère* de la planète. Ces abysses, qui depuis des millénaires terrifient et enflamment l'imagination humaine, perdent peu à peu leur image de monde dénué de vie à partir de 1861. En effet, cela est dû à la découverte sur un câble télégraphique*, reliant la Sardaigne et l'Algérie se situant à 2000 mètres de profondeur, de mollusques et bivalves. Plus tard, des expériences parfois involontaires et d'autres volontaires prouveront d'autres particularités des abysses et permettront à l'Homme d'appréhender le monde et l'univers avec un nouveau regard.
Nous essayerons d’aborder notre sujet avec la problématique suivante :
Comment la vie a-t-elle pu se développer dans un milieu sensé être inhospitalier ?
Nous verrons tout d'abord l'environnement et les conditions de vie que l'on trouve dans les abysses. Dans une seconde partie, nous évoquerons les conditions d'adaptations des animaux pour survivre dans ce milieu.
I) Le milieu environnant
A. Localisation
Les abysses, milieux aquatiques profonds, commencent à partir de 200 m de profondeur et sont répartis sur différents étages pélagiques (cf. figure ci-contre). le premier qui commence dès les 200 mètres jusqu'aux 1 000 mètres de profondeur se nomme l'étage Mesopélagial , ensuite de 1 000 à 4 000 mètres, on se trouve dans la zone Bathypélagiale. Jusqu'à 6 000 mètres, la zone Abyssopélagiale et enfin pour les fosses les plus profondes comme celle des Mariannes où l'on peut atteindre à partir de 11 000 mètres la zone Hadopélagiale, qui est la plus profonde découverte à ce jour. On peut distinguer trois catégories de localisation, en premier les fosses océaniques, par exemple celle de Ryuku dans la mer du Japon qui atteint 7 460 mètres de profondeur au maximum, ou la fosse de Calypso dans la mer Ionienne qui descend jusqu'à 5 267 mètres. On trouve aussi les dorsales océaniques comme la dorsale Médio-Atlantique (dont on peut voir les ésurgences au niveau des Açores et de l'Islande), et enfin les plaines abyssales.
Sur les fonds abyssaux, on peut trouver des sources hydrothermales ainsi que des suintements froids. Les sources hydrothermales sont caractérisées par des eaux très chaudes pouvant aller jusqu'à 350°C, elles se situent au niveau des dorsales océaniques. Ces dorsales se forment lors de l'éloignement de deux plaques tectoniques, la remontée brusque du magma et sa rencontre avec l'eau de mer à une température d'environ 2°C, provoquant la solidification du magma et l'apparition de monts sous-marins.
Les fumeurs noirs ou blancs sont propres aux sources hydrothermales. Ce sont
Étages pélagiques 4 des cheminées projetant une eau de température élevée (350°C pour les noirs, 150°C à 250°C pour les blancs) et acide, dont le pH est d'environ 3. L'eau projetée est aussi principalement riche en sulfures, en gaz (méthane (CH4), dioxyde de carbone (CO2), hélium (He), hydrogène (H) etc...) et en métaux.
Les suintements froids , aussi appelés émission de fluide froid, sont quant à eux, situés au niveau du plancher océanique ou au niveau des monts sous-marins. Pour se former, contrairement aux sources hydrothermales, les suintements froids ont besoin d'une accumulation riche et ancienne de sédiments organiques et du suintement de gaz et d'hydrocarbures par le fond à des températures inférieures à 40°C.
Malgré les richesses organiques apportées par les suintements froids et les sources hydrothermales, d'autres exigences apparaissent pour que le milieu soit habitable. La zone ne doit pas se situer dans un lieu instable car cela perturberait les émissions de gaz. Les dégagements de gaz et d’hydrocarbures ne doivent pas avoir un niveau de toxicité trop élevé, car ils tueraient tout être vivant s'aventurant à proximité.
Si ces conditions optimales sont respectées, alors un écosystème chimiotrophe pourra s'y installer et utiliser l'énergie et les ressources qui se dégageront des suintements froids et des sources hydrothermales pour se nourrir en pratiquant la chimiosynthèse.
Formation de la lithosphère océanique
Poisson chimère
Pardon pour la qualité !
N'est-ce pas mignon ?
Encore pardon pour la qualité !
II) Les conditions d'adaptation
A. Se repérer
Dans les abysses, l'obscurité est omniprésente dans la vie quotidienne des poissons. Ils s'y sont donc adaptés, utilisant moult techniques pour se déplacer. Ils ont une hypertrophie des yeux de façon à ce que l’œil capte la moindre particule de lumière.
Certains ont perdu la vision en couleur et ont développé la vision nocturne bâtonnets. Cela, grâce à des pigments photosensibles, appelés opsines, qui sont activés par la faible lumière bleue qui pénètre dans les abysses. Les poissons abyssaux ont une vision limitée à la couleur bleue. Même si certains peuvent discerner le rouge mais ce n'est que dans de très rares cas. Ce qui veut donc dire que sous une autre lumière une
grande majorité des poissons est aveugle.
Les poissons des abysses vivent principalement dans les plaines abyssales. Dans les plaines abyssales, les poissons n'ont pas spécialement besoin de se repérer, pour cause la plaine abyssale est plane. Mais par mesure de précaution les poissons ont des antennes, pou éviter de heurter un obstacle ou repérer les mouvements d'éventuelles proies ou prédateurs. La particularité de certains poissons vivant dans les grands fonds mais non dans la plaine abyssale est d'avoir des lumières sur leur arêtes. D'autres poissons ne se repèrent que par la lumière qu'ils émettent en utilisant la bioluminescence. La bioluminescence est une réaction enzymatique produite par un individu pour faire de la lumière. La bioluminescence qu'ils fabriquent eux-même provient d'une réaction enzymatique avec la luciférine qui sont des molécules dont l'oxydation aboutit à la formation de photons (la luciférase qui est un enzyme
contrôlant l'oxydation de la luciférine).
B. Se nourrir
Se nourrir est une action indispensable pour le développement des animaux abyssaux. Or, le peu de nourriture qui y tombe ne leur permet pas réellement un bon développement. Les poissons des abysses ont donc créé leurs propres techniques
d'adaptation pour pouvoir survivre dans un endroit hostile et presque sans nourriture.
Précédemment, nous avons vus que les poissons, produisant de la lumière, se repèrent avec celle-ci. Or, elle peut aussi servir à attirer l'attention de petits poissons qui nagent dans les environs. En effet, certains poissons ne voient pas correctement dans les abysses, quand ils perçoivent de la lumière, ils sont attirés par celle-ci. Mais, celle-ci n'est rien d'autre qu'un traquenard pour atterrir dans la mâchoire d'un prédateur comme le caulophryne.
Leurre bioluminescent
Caulophryne
Les poissons peuvent aussi attendre les neiges marines, pluie de détritus organiques de la surface qui tombent dans les abysses. La neige marine est constituée de plantes et d'animaux morts. Or, dès les 1000 premiers mètres, les poissons qui vivent dans cet endroit, ont déjà mangé presque la totalité de la neige. Il ne laisse donc presque plus rien pour les individus vivants plus en profondeur.
Heureusement, ces derniers peuvent compter sur les grands déchets qui tombent tels que les baleines. Ainsi lorsqu'elles tombent tout au fond, 4 mois après, il ne reste plus rien de la chair, juste la carcasse et la moelle. Ces carcasses font la joie des myxines. Les myxines sont des sortes de vers charognards qui pénètrent le cadavre pour le dévorer. Elles s'attaquent parfois à des animaux encore vivants.
Certains poissons ont la capacité de manger des proies deux fois plus grandes qu'eux. Ce qui leur permet une bonne réserve de nourriture pour un petit moment. Un de ces poissons est : le grand avaleur.
Grand avaleur
Par ailleurs, les poissons pourvus d'antennes s'en servent pour se repérer mais
aussi pour chasser.
Pour d'autres pouvant ingérer des quantités plus grosses qu'eux, une proie trop volumineuse pourrait bloquer le passage de l'eau dans les branchies du prédateur, et de ce fait empêcherait sa respiration. Ce dernier finirait asphyxié sans avoir pu déguster
son délicieux repas.
La spécialisation des espèces dans les abysses est très vite faite. Les poissons sont tous carnivores, détritivores (se dit d'une espèce vivante qui se nourrit de débris animaux ou végétaux) ou nécrophages (qui se nourrit de cadavre).
Les plus grands prédateurs sont les plus gros poissons tels que le requin lutin, le requin pèlerin, le Caulophryne, le poisson pêcheur, le baudroie abyssale... Leur point commun est d'avoir une grande mâchoire pour avoir plus de chance de capturer une proie.
Les sources hydrothermales et les suintements froids, riches réserves en micro-organismes, attirent une certaine partie de la faune abyssale. Sur ces sources et suintements, se trouvent des micro-organismes (bactéries entre autres) qui sont à la base de la chaîne alimentaire. Ceux sont des écosystèmes riches en biodiversité.
Ainsi les individus qui vivent près des sources et suintements ont un bon écosystème pour se nourrir. Les micro-organismes présents en ces milieux utilisent la chimiosynthèse pour se nourrir et ainsi permettent le développement de la faune environnante.
Ce moyen de nutrition consiste à utiliser l'énergie chimique du chlorure de sodium (NaCl) dissous, pour remplir la fonction de la photosynthèse des plantes chlorophylliennes. Ces micro-organismes sont appelés chimiolithotrophes puisqu'ils utilisent l'azote, le carbone, l'oxygène et l'hydrogène pour développer leurs cellules.
La réaction chimique de la chimiosynthèse est :
CO2 (dioxyde de carbone)+ O2 (dioxygène) + 4 H2S (sulfure d'hydrogène)
CH2O (glucide) + 4 S (souffre) + 3 H2O (l'eau)
Lors de cette réaction, le méthane (CH4 ) peut substituer le sulfure d'hydrogène.
On peut dire que leur technique est un autre procédé que la photosynthèse puisqu'ils n'utilisent pas le Soleil comme source de développement. Les micro-organismes sont autotrophes (bactéries qui se nourrissent de composés minéraux). Les poissons des abysses sont hétérotrophes ( ils utilisent des choses déjà crées, synthétisées par d'autres).
Chez le ver tubicole géant, le dioxygène et les sulfures sont transportés vers les bactéries qui vivent en symbiose avec lui par le biais des hémoglobines.
L’hémoglobine des êtres vivant aux alentours des sources et suintements, permet le transport du dioxygène et des sulfures. Ceci est totalement impossible chez l’être humain car les sulfures empêche la fixation de l’oxygène, ce qui devient mortel pour nous. Les bactéries utilisent les gaz pour produire l'énergie nécessaire au ver pour survivre.
Au niveau des sources hydrothermales, un des prédateurs les plus importants de ce milieu est le crabe abyssal. Celui-ci fouille les amas de bactéries et a pour spécialité de couper les plumes des vers tubicoles géants.
Les méduses ont développé un nouveau système de chasse. Contrairement aux méduses que l'on rencontre à la surface, qui emploient des décharges électriques pour se protéger ou chasser. Celles des régions abyssales usent de filaments gluants pour capturer et dévorer leur proies.
Conclusion
Nous pouvons conclure par le fait que les espèces se sont adaptées de manières différentes pour survivre dans le milieu inhospitalier des abysses. Ainsi, dans diverses zones des abysses, la faune s'est adaptée à la forte pression par des poches natatoires gélatineuses incompressibles. Les êtres vivants des abysses se sont aussi accommodés au manque de lumière par le moyen d'yeux hypersensibles, de «miroirs» ou encore par la bioluminescence.
Les espèces des abysses ne peuvent compter que sur eux-même pour survivre dans un monde où les prédateurs sont très souvent présents.
Les poissons utilisent la bioluminescence pour pouvoir se repérer, attirer l'attention des proies et appeler à la reproduction. Ainsi la bioluminescence est un élément quotidien des poissons abyssaux sous peine de ne pas pouvoir survivre.
Dans les sources hydrothermales et les suintements froids, la chimiosynthèse permet le développement de la biodiversité et de la chaîne alimentaire de ces écosystèmes.
Les abysses sont des milieux d'une très grande richesse mais ils sont extrêmement fragiles. En effet, la pêche profonde cause déjà de graves dommages à la faune abyssale à cause de sa faible biomasse.
Les grands fonds sont pourvus de richesses que l'Homme convoite et utilise quotidiennement, par exemple du pétrole. De nombreuses sociétés cherchent à s'approprier ces richesses grâce à des exploitations minières et pétrolières qui pourraient gravement impacter l'environnement et provoquer la destruction de la biodiversité si peu connue. Les découvertes faites dans les abysses ont permis aux hommes de voir sous un autre angle la naissance et le développement de la vie. Donc, ils peuvent inciter à changer les critères de recherches pour la découverte de vie dans l'espace.
Le peu de connaissance que nous nous targuons de posséder comme acquises ne sont en grande partie que des suppositions imprécises. Comme le dirait certains scientifiques : « Nous connaissons bien mieux notre satellite que les profondeurs océaniques de notre planète. »
Par conséquent, nous pouvons affirmer que même en présence d'un milieu inhospitalier, la vie existe et a pu s'y développer par adaptation à ce milieu.
Lexique abyssal :
Autotomie : Moyen de fuite de quelques animaux qui, saisis par la queue ou par une patte, peuvent rompre l'attache de cet organe au corps pour se libérer.
Autotrophe : Se dit des plantes vertes et de certaines bactéries qui se nourrissent par autotrophie.
Autotrophie : Mode de nutrition des êtres qui peuvent se nourrir uniquement d'aliments non organiques.
Benthique : Adjectif dérivé de benthos, il désigne toutes les créatures vivant sur ou à proximité du fond de l'océan, de la mer, du cours d'eau ou du lac où elles résident.
Biodiversité : Diversité des espèces vivantes et de leurs caractères génétiques.
Bioluminescence : Production de lumière par les êtres vivants.
Biomasse : Masse totale de l'ensemble des êtres vivants occupant, à un moment donné, un biotope bien défini.
Biotope : Milieu défini par des caractéristiques physiques et chimiques stables et abritant une communauté d'êtres vivants.
Biosphère : Ensemble des écosystèmes présents sur la planète.
Bivalve : Se dit de tout organe protecteur animal ou végétal formé de deux valves pouvant s'ouvrir ou se fermer.
Câbles télégraphique : Câble permettant la télécommunication.
Télécommunication : Transmission, émission ou réception d'informations par fil, radioélectricité, optique, ou d'autres systèmes électromagnétiques.
Cartilagineux : Se dit d'un animal dont le squelette est entièrement composé de cartilage.
Chimiolithotrophe : Un organisme, typiquement une bactérie, utilisant, au choix, une molécule organique ou un composé minéral comme source énergétique et des composés minéraux oxydants.
Chimiotrophe : Se dit d'une bactérie se nourrissant grâce à la chimiosynthèse.
Cycle physiologique : Ils ont un rôle majeur dans le fonctionnement des organismes vivant, ils dépendent du milieu de l'organisme.
Dimorphisme sexuel : ensemble des différences morphologiques plus ou moins marqué entre le mâle et la femelle d'une même espèce.
Hémoglobine : Pigment protéique des globules rouges du sang, assurant le transport de l'oxygène entre l'appareil respiratoire et les cellules de l'organisme.
Hermaphrodite : Se dit d'une fleur ayant à la fois étamines et pistil, d'un individu végétal ou animal, d'une espèce ou d'un être humain présentant les caractères de l'hermaphrodisme.
Hermaphrodisme : Présence normale et fonctionnelle des deux sexes dans le même individu, animal ou végétal, qui produit les deux catégories de gamètes, mâles et femelles.
Hétérotrophe : Qui utilise pour se nourrir les matières organiques constituant ou ayant constitué d'autres organismes .
Hydrocarbure : Composé, formé uniquement de carbone et d'hydrogène.
Hypertrophie : Augmentation de volume d'un tissu, d'un organe, due à une augmentation de volume de ses cellules.
Manomètre : instrument à mesurer la pression.
Manteau (chez les mollusques): enveloppe constituée d'un tégument et de muscles qui abrite les autres organes.
Tégument : ensemble des tissus et des formation organiques qui constituent le revêtement externe des animaux.
Oesophage : Partie du tube digestif qui s'étend du pharynx jusqu'au cardia de l'estomac. Ses parois permettent la descente du repas.
Opsine : elle fait partie d'une famille de protéine réagissant à la lumière.
Oxydation : Réaction chimique, souvent provoquée par l'oxygène, par laquelle on retire des électrons à un atome ou à une molécule.
Pélagique : adjectif dérivé de pélagos, il désigne toutes les créatures vivant plus à proximité de la surface ou dans les colonnes d'eau.
Photon : particule associé aux ondes électromagnétiques. Mais plus souvent à la lumière.
Photosynthèse : processus permettant aux plantes et aux algues contenant de la chlorophylle et certaines bactéries de synthétiser de la matière organique en se servant de la lumière du soleil.
Plaine abyssale : Partie plate de la zone abyssale.
Plaque tectonique : plaque de lithosphère provenant de sa fragmentation par des failles, des dorsales ou autres phénomènes géologique.
Sédiment organique : ensemble de particules organique se déposant au sol grâce à la gravité.
Spectre électromagnétique : représentation de l'ensemble des composantes monochromatique de la lumière.
Monochromatique : une seule couleur.
Symbiose : Association constante, obligatoire et spécifique entre deux organismes ne pouvant vivre l'un sans l'autre, chacun d'eux tirant un bénéfice de cette association
Vivipare : Se dit des animaux dont les petits naissent sans enveloppe ni coquille, en général à un état déjà assez développé.