Les Fumeurs Noirs

Les Fumeurs Noirs
Charlène Galle & Céline Paris BTS BIO 2
Définitions
Les fumeurs noirs : Ensemble des édifices
émettant un fluide épais chargé d'une grande
quantité de sulfures, émis à 3-4 m/s par le conduit
central des hautes cheminées, et dont la température
peut atteindre plus de 350°C.
Les Fumeurs Noirs aussi appelés sources
Hydrothermales se forment au niveau des dorsales
océaniques, à des profondeurs variant entre 500 et
4000 m.
Formation des Dorsales
Les dorsales sont des zones de fortes
activités volcaniques, activités fragilisant
la croûte océanique et créant des fissures
par lesquelles pénètre l'eau de mer.
Les géologues appellent dorsales les zones où
le plancher océanique se renouvelle. Les
dorsales marquent l'endroit ou deux
plaques lithosphériques s'écartent.
Le plancher océanique est donc zébré par
d'innombrables fissures, qui permettent à
l'eau de mer de s'engouffrer dans les
profondeurs de la croûte océanique.
L’eau se réchauffe en s'approchant des
chambres magmatiques, s'acidifie et
dissout des constituants basaltiques. Le
fluide acide d'environ 350°C remonte
jusqu'au plancher océanique, chargé de
métaux (fer, zinc, manganèse, plomb,
cuivre) et d'éléments réduits (H2S, CO2,
H2).
Le contact avec l'eau de mer à 2°C provoque la
précipitation des minéraux qui
s'accumulent autour des sorties de fluide,
formant ainsi des cheminées noires
pouvant atteindre 20 m de hauteur.
Les Micro-organismes présents
au niveau des fumeurs noirs
Les métazoaires (par opposition aux protozoaires) sont des organismes
eucaryotes multicellulaires mobiles hétérotrophes (ils tirent leur énergie de la
matière vivante déjà constituée) apparus il y a 700 millions d’années.
Les métazoaires ont une répartition mondiale, et occupent tous les milieux, y compris
par exemple les fumeurs noirs.
Les chercheurs émettent l'hypothèse que la survie de des écosystèmes sous-marins
reposent sur la microfaune bactérienne abondante auprès des fumeurs noirs.
Des bactéries capables d'utiliser les composés minéraux dissous pour fabriquer de la
matière organique, servent d'aliment aux animaux filtreurs ; ceux-ci, à leur tour,
nourrissent les espèces prédatrices (poissons, poulpes, crustacés), apportant la
preuve que la vie peut se développer dans l'obscurité des fonds marins.
Dans un premier temps, les biologistes ont découvert des
organismes détritivores par 1000 mètres de fond. Ces derniers
s'alimentaient grâce à la matière organique provenant de la mort
du plancton de surface.
En 1977 un petit sous-marin découvrit l'existence d'écosystèmes
totalement insoupçonnés, luxuriants situés autour de sources
hydrothermales sur la dorsale des Galapagos (en plein océan
pacifique) à 2600 mètres de profondeur.
Les fumeurs noirs, ces bouches minérales qui crachent des fluides
surchauffés chargés de particules métalliques, furent observés
pour la première fois en 1979.
Lorsque l'eau de mer débouche enfin sur le fond de l'océan, son
refroidissement brutal provoque la précipitation massive des éléments
qu'elle transportait (la température des fonds océaniques est
effectivement de 2°C, contre 350°C pour le fluide à la sortie des
cheminées). Ceux-ci retombent en pluie noire sur le plancher océanique,
d'où le nom de fumeurs noirs. En s'accumulant, les particules finissent
par construire de curieuses cheminées par laquelle l'eau chaude
continue à sortir.
Les dorsales océaniques et leurs édifices hydrothermaux sont
particulièrement propices à la synthèse de matières organiques.
• Avec un milieu réducteur (favorable à la synthèse de molécules telles
que les acides aminés).
• des températures.
• des pressions élevées.
• de l'eau en abondance.
• une foule de précurseurs prébiotiques (dioxyde de carbone, sulfure
d'hydrogène, hydrogène).
Les écosystèmes les plus étranges de la
planète
Cependant les hautes températures mesurées au niveau des cheminées seraient plus
propices à la destruction des composées organiques qu'à leur synthèse. La vie
aurait ainsi pu naître non pas au niveau des cheminées mais sur leurs flancs, où
les conditions sont moins agressives.
Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les cheminées hydrothermales
hébergent de véritables écosystèmes, et pas seulement quelques colonies de
bactéries passées maître dans l'art de résister aux conditions les plus
épouvantables.
Les différents organismes qui ont élu domicile dans ces régions sont disposés de
manière concentrique autour des cheminées, cette disposition étant dictée par la
variation des paramètres physico-chimique (température, acidité, concentrations
en sels métalliques) en fonction de la distance à la source.
On retrouve :
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des crustacées blancs : Galathées.
des vers logés dans un tube de calcaire : Serpulidés.
des moules de 20 cm (Calyptogena).
des pogonophores blancs disposés en buisson.
des poissons.
des poulpes.
des crabes.
De nombreuses bactéries
Ce sont surtout ces dernières qui vont nous intéresser, de nombreuses
bactéries vivent blotties contre les cheminées hydrothermales.
Totalement indépendantes de la lumière solaire, elles tirent leur énergie de
l'oxydation d'éléments comme le soufre ou le manganèse, on parle de
chimiolithoautotrophie.
Tout comme les végétaux, elles utilisent le dioxyde de carbone pour
fabriquer de la matière organique, la seule différence concernant la
source d'énergie : au lieu de puiser celle-ci dans les rayons du soleil,
elles emploient au contraire l'énergie chimique mise à leur disposition
dans des molécules comme l'hydrogène sulfuré (H2S).
• Certaines vivent aux températures glaciales qui règnent dans le fond
des océans. D'autres à une température plus clémente, entre 10° à
30°C, dans la zone où les fluides hydrothermaux se mêlent aux eaux
froides de l'océan.
• Elles servent de nourriture aux organismes filtreurs.
Enfin…
• Au niveau des parois minérales des cheminées se sont installés
des bactéries hyperthermophiles, capables de résister aux
températures élevées régnant dans cette région. Le record,
détenu jusqu'à présent par la bactérie Pyrolobus Fumarii (113°C),
vient d'être récemment pulvérisé par une souche qui se sent
parfaitement à l'aise à 121°C !
• La découverte d'une vie dans les profondeurs océaniques a
permis d'étendre considérablement le champ de la biosphère
terrestre. Plus récemment encore, des chercheurs ont identifié
des bactéries vivant à plusieurs kilomètres de profondeur, dans
des basaltes de la croûte terrestre. Ici aussi, ces bactéries des
profondeurs tirent leur énergie de composés chimiques prélevés
dans les roches. L'eau, ainsi que le carbone, se fait cependant
beaucoup plus rare qu'au niveau des sources chaudes abyssales,
et le métabolisme des bactéries est donc extrêmement ralenti :
elles ne se reproduiraient qu'une fois par siècle !