Mont hydrothermal - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Introduction
Les monts hydrothermaux, cheminées hydrothermales, sources hydrothermales ou fumeurs, sont des évents hydrothermaux situés à proximité des dorsales océaniques. Ils sont une conséquence des mouvements des plaques tectoniques. Ils évacuent une partie de la chaleur interne de la Terre. C’est en 1979 que les fumeurs noirs et la vie sous-marine luxuriante qui leur est associée ont été découverts par le submersible américain Alvin. Cet écosystème est basé sur une production primaire assurée par des bactéries chimiosynthétiques qui vivent libres ou en symbiose avec les organismes.
Formation des systèmes hydrothermaux
Les mouvements des plaques tectoniques provoquent des phénomènes d’extension et d’accrétion au niveau des dorsales océaniques, générant des anfractuosités au niveau de la croûte océanique. L’eau de mer peut s’infiltrer et s’échauffe à proximité du magma. Sous l’effet de la température et de la pression, le fluide remonte vers le plancher océanique. Il s’acidifie et se charge en éléments métalliques au contact des roches environnantes, par solubilisation (les températures et la pression très élevées augmentent le pouvoir solvant de l’eau). Ensuite, lors de l’émission, au contact de la mer froide, les minéraux du fluide précipitent et forment ainsi des édifices minéraux comparables à des cheminées.
Le fluide hydrothermal est riche en gaz dissous (H2S, CH4, CO, CO2, H2) et en métaux (Si, Mn, Fe, Zn). La composition et les caractéristiques physico-chimiques du fluide hydrothermal sont fonction de la température et du type de roches traversées. Il est possible de distinguer les fumeurs noirs et les fumeurs blancs.
Les cheminées hydrothermales alimentent les océans en fer (50 000 t/an) favorisant la croissance du phytoplancton. Ainsi elles participent au pompage biologique du carbone de manière significative. Notamment dans l'océan austral où elles fournissent 20 000 t au phytoplancton. Toutefois à peine 0,2% du fer apporté par les sources sous-marines reste soluble.
Les structures évoluent au cours du temps et les fumeurs sont éphémères : ils peuvent durer de 10 à 100 ans. Elles peuvent en effet s’écrouler, ou le conduit peut se colmater par précipitation des minéraux. La zone active le long de la dorsale peut se déplacer et entraîner la formation de nouveaux fumeurs et la disparition des anciens. Ainsi, un site repéré par des scientifiques lors d'une mission peut avoir disparu avant qu'une nouvelle mission y soit retournée.
Écosystème des sources hydrothermales
Avant 1977, les fonds sous-marins étaient considérés comme désertiques car dénués de production primaire photosynthétique. La découverte de l’écosystème associé aux sources hydrothermales a bouleversé les connaissances en biologie de l’époque et notamment la conviction que la vie macroscopique était impossible sans lumière.
Au niveau des sources hydrothermales, la production primaire est assurée par des micro-organismes chimiosynthètiques. Ces organismes chimiolythotrophes utilisent l'énergie chimique des sels dissous pour remplir la fonction de la photosynthèse chez les végétaux. Ils forment ainsi le premier maillon de la chaîne alimentaire, dont se nourrissent les consommateurs primaires. On trouve aussi des associations symbiotiques dans lesquels le symbiote apporte l’énergie à l’hôte.
La vie est localisée autour des points d’émission des fluides hydrothermaux qui se mélangent à l’eau de mer. Il existe un gradient de température au fur et à mesure que l’on s’éloigne du point d’émission des fluides, et l’on peut trouver des communautés animales de pôle chaud et des communautés animales de pôles tièdes.
Des micro-organismes extrémophiles (bactéries et Archaea) peuvent se multiplier au plus près de la cheminée à des températures très élevées.
Des micro-organismes thermophiles vivent sous forme libre dans le fluide hydrothermal. C’est le cas des Thermococcales comme les genres Pyrococcus et Thermococcus et des Archaeoglobales.
Des bactéries plus mésophiles se développent sur les roches environnantes formant des tapis comme Beggiatoa et Thiothrix.
Des micro-organismes se développent en ecto- ou endo-symbiose avec la faune abyssale colonisant les environs des cheminées.
Divers organismes vivent à proximité des fumeurs, dans de l'eau entre 4 et 50°C.
Au pôle chaud (20-50°C), le plus proche des cheminées, on peut trouver des annélides polychètes des genres Alvinella et Paralvinella, ainsi que des crabes (par exemple du genre Cyanagraea).
Plus loin, le pôle tiède (10-20°C) est occupé par des vestimentifères (Riftia pachyptila, Lamellibrachia barhami), des crabes, des poissons...
Enfin, au pôle froid vivent (entre autres) des bivalves : Bathymodiolus (moules des profondeurs), Calyptogena. On peut aussi y trouver la galathée yéti, espèce récemment découverte...
Des organismes surprenants comme le ver Riftia pachyptila, l’annélide Alvinella pompejana, la crevette Rimicaris exoculata sont utilisés comme modèles et très étudiés par différents laboratoires.
