Les Grands Fonds, une biodiversité nouvelle à protéger

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1 Les Grands Fonds, une biodiversité nouvelle à protéger La dernière frontière Dernière frontière de l exploration de notre Planète, les grands fonds marins sont paradoxalement moins connus que la surface de la Lune. Sur la totalité des espaces couverts par les grands fonds (307 millions de km²), qui représente plus de quatre cent fois la superficie de la France métropolitaine, l Homme n a exploré de visu qu une surface équivalente à la ville de Paris. Pour une immense part, le recensement des principaux «paysages» des grands fonds reste à faire, ainsi que l inventaire de leur richesse biologique. L aventure de la découverte des grandes profondeurs sous- marines commença réellement au 19 ème siècle avec la naissance de l océanographie moderne et des grandes expéditions pionnières. Opposé comme son maître Alphonse Milne- edwards à la théorie de Forbes, soutenant qu aucune vie n était possible au- delà de la zone aphotique 1, le Prince Albert I er de Monaco ( ), avec 28 campagnes effectuées entre 1884 et 1915 dans l Atlantique Nord, au- delà du cercle polaire, contribua grandement à démontrer l existence de la vie dans les grandes profondeurs. Jusqu aux années 1950, on supposait que ces grands fonds marins se composaient de vastes étendues monotones de sédiments, entrecoupées en périphérie des océans de quelques affleurements rocheux. Mais les avancées technologiques rapides en matière d exploration sous- marine permirent de rectifier cette vision, au point où l on pense aujourd hui qu en terme d environnement, ces paysages comptent parmi les plus hétérogènes et renferment l une des biodiversités les plus riches de la Planète. Sur les 5 à 30 millions d'espèces qui seraient présentes sur la biosphère, la contribution abyssale est encore mal évaluée. Des chercheurs américains estiment par extrapolation sur certains de leurs travaux que le domaine profond serait peuplé d'environ quelques 10 millions d'espèces. On estime aujourd hui ne connaître qu entre 1 et 15% des espèces de la faune marine. Chaque année plus de 1600 espèces marines nouvelles sont décrites et une grande partie des espèces encore à découvrir vit dans cet immense monde des ténèbres. La diversité des grands fonds Ce qui est dénommé profond dépend des régions et des contextes institutionnels ou de recherche. Les organismes vivants, eux, ne connaissent guère les limites définies à des fins de gestion. Ainsi certaines espèces de poissons comme les baudroies ou le congre peuvent vivre de la zone littorale jusqu'à des profondeurs de 1000 m ou plus. D une manière générale, les grands fonds sont souvent associés à la plaine abyssale 2 et aux marges continentales mais on peut aussi faire aussi coïncider généralement le début des grands fonds avec la zone aphotique. Il est certain qu au- delà des 300 mètres, la biodiversité est encore bien peu connue. L exploration indirecte (par sonar) et l observation directe en submersible habité ainsi que par ROV, (Remote Operated Vehicle) ont démontré que tout le fond des océans n est pas seulement une vaste plaine recouverte de sédiments. Les substrats rocheux sont en effet beaucoup plus répandus qu on ne croyait, y compris de vastes étendues au bord des marges continentales 3 escarpées et le long de la grande dorsale océanique 4 où se 1 Couche des eaux au delà de 300 m de profondeur où presque aucun rayon de soleil ne parvient et où la photosynthèse ne peut plus s'opérer. 2 Une plaine abyssale est une zone aplanie de grande profondeur, au delà de 2000 m généralement et jusque 6000 m, et se situe entre les masses continentales et les dorsales océaniques en bordure du précontinent. 3 Aire formant la transition entre les masses continentales et les aires océaniques. C'est une zone comprenant la plate- forme, la pente et le glacis continental, qui sépare le continent de la plaine abyssale ou des grandes profondeurs. On dit aussi précontinent.

2 forme la nouvelle croûte océanique. La faune qu hébergent ces paysages rocheux est totalement différente de celle qui vit dans les grandes plaines abyssales. On sait aussi aujourd hui que la microtopographie souvent très accidentée de ces vastes plaines abyssales est générée par la diversité des organismes benthiques qui les peuplent. Cette microtopographie contribue à l hétérogénéité et à la variété des paysages, eux- mêmes favorables à la biodiversité. On pense ainsi que ces écosystèmes abriteraient une biodiversité comptant parmi les plus diversifiée de notre Planète en nombre d espèces, mais seraient pauvres en biomasse (quelques grammes de matières organiques par m²), contrairement à d autres milieux de vie profond où la masse de matière vivante, ou biomasse est importante. Une vie sans lumière Les sources hydrothermales En février 1977, lorsque le sous- marin américain Alvin plonge par 2500 m de fond sur la crête de la dorsale des Galapagos, par 86 de longitude Ouest au niveau de l'equateur, les observateurs découvrent ébahis, une profusion de vie dans ce qu ils prenaient jusque- là pour un désert: une communauté d'organismes étranges de grande taille et de morphologie étonnante forment autour des sources chaudes des peuplements exubérants qui contrastent avec la pauvreté de ceux des basaltes de la dorsale. Corliss et Van Andel, les deux géologues présents dans le sous- marin, poursuivent leur chemin sur le fond et découvrent autour de sources d'eau tiède (une dizaine de degrés au dessus de la température ambiante de 2 C) de nombreux organismes étranges : "ver tubicole géant", "clam géant", "ver spaghetti", etc. Un site hydrothermal tel que celui qui fut découvert ce jour- là couvre des surfaces réduites (quelques centaines de mètres carrés). Il est organisé en champs hydrothermaux qui regroupent quelques sites peu distants (quelques dizaines de mètres) et dont la " tuyauterie " est commune. Les peuplements hydrothermaux sont donc discontinus dans l'espace et distribués en "grappes" le long de l'axe de la dorsale selon une distribution pratiquement linéaire. Ces sites ont une durée de vie relativement limitée, de l ordre de quelques dizaines d années, car ils apparaissent et disparaissent au gré de l évolution des sorties d émission de fluides profonds à hautes températures en provenance du magma terrestre. Contrairement à l'ensemble du milieu profond, ces oasis sont donc relativement pauvres en espèces mais riches en matière vivante. La biomasse peut y atteindre plusieurs dizaines de kilogrammes par mètre carré. Par contre ils sont liés à une ressource fugace et peuvent péricliter rapidement. Les organismes s y répartissent en fonction de leurs préférences écologiques et de leur capacité à résister à l'agressivité du milieu. Ces peuplements sont en général limités à la zone où est détectée une anomalie de température supérieure au dixième de degré par rapport à la température ambiante (environ 2 C), c'est- à- dire dans la zone de mélange entre l'eau de mer et le fluide hydrothermal dont la température peut atteindre ou dépasser 350 C. Mais comment expliquer cette explosion de vie dans un milieu sans lumière et où la quantité de matière organique venant de la surface est sans rapport avec les biomasses observées sur les sources hydrothermales? D'où vient l essentiel de la matière organique qui alimente ces écosystèmes très riches? Sur Terre et dans les couches supérieures des océans éclairées par le soleil, les plantes vertes et les algues sont capables de synthétiser leurs composés organiques à partir du gaz carbonique (CO2) de l atmosphère ou dissous dans l eau par le mécanisme de la photosynthèse. Ces organismes sont des photoautotrophes (photo - lumière - indiquant que la source d énergie est la lumière ; autotrophe - se nourrir soi- même - indiquant que la 4 Chaîne de montagnes sous- marine, alignées sur près de km et localisées à la limite de deux plaques lithosphérique divergentes. Elles sont situées, généralement, à plus de m de profondeur; parfois les sommets émergent. En leur milieu s'observe habituellement un fossé tectonique (rift). Sa genèse s'explique par le volcanisme basaltique sous- marin là où s'écarte deux plaques.

3 source de carbone est le CO2). De leur coté, les animaux, qui sont hétérotrophes (hetero - l'autre) peuvent uniquement utiliser la matière organique synthétisée par d'autres organismes. Au niveau des sources hydrothermales et des suintements froids des marges continentales des grands fonds océaniques, les fluides expulsés contiennent de nombreux composés chimiques réduits (dont l hydrogène, le méthane, le gaz carbonique, etc). En absence de lumière, c'est une autre voie de synthèse qui permet la production de la matière organique : les microorganismes et les bactéries qui sont à la base de cette chaîne alimentaire tirent leur énergie de l'oxydation de composés minéraux (ils sont dits chimiolithotrophes) et utilisent le CO2 ou les carbonates comme source de carbone (ils sont à ce titre autotrophes) pour produire leurs constituants cellulaires. Ils sont dits "chimiosynthétiques". C.Woese a mis en évidence à partir de l étude d êtres unicellulaires l'existence de bactéries en apparence très primitives, les archéobactéries. Elles tirent leur énergie de composés chimiques dissous, résistent à de fortes températures et à un environnement très semblable à celui des sources hydrothermales de type «fumeurs noirs». Progressivement, des analyses génétiques situent l'ancêtre commun des cellules chez les archéobactéries. La vie serait donc apparue dans un milieu très chaud, analogue à celui de ces sources. La découverte de ces communautés hydrothermales sera suivie dix ans plus tard par celle des communautés d'organismes qui se développent autour des émissions diffuses et des suintements froids sur les marges continentales. Les différents types de sources hydrothermales Les fumeurs noirs La circulation hydrothermale prend naissance dans le réseau de fissures et de crevasses qui se développe au cours du refroidissement du magma. L'eau de mer, dense et froide, pénètre dans ce réseau jusqu'à plusieurs centaines de mètres de profondeur et réagit avec la roche chaude dans la "zone de réaction", à des températures excédant 350 C. Le fluide chaud transformé et moins dense remonte vers la surface et jaillit à l'axe de la dorsale sous la forme de "fumeur noir". Lorsqu'il ne subit pas de dilution, le fluide émis est chaud (typiquement 350 C), anoxique et acide (ph voisin de 3), et sa salinité est variable. Il est très riche en élément tels que les sulfures (en particulier l'hydrogène sulfuré), le méthane, le gaz carbonique, l'hélium, l'hydrogène, et de nombreux éléments normalement peu représentés dans l'eau de mer (Li, Mn, Fe, Ba, Cu, Zn, Pb, SiO2). Il ne contient que très peu de sulfates, de nitrates, de phosphates et de magnésium. En fait, sa composition varie en fonction des roches traversées et du parcours. Lorsque le fluide est émis sans dilution préalable, les sulfures polymétalliques précipitent pour former des édifices hydrothermaux lors du mélange avec l'eau de mer. Des cheminées se forment et peuvent dépasser 30 m de haut. L'eau qui jaillit sous pression est limpide, mais se colore avec la précipitation des sulfures métalliques. Les fumeurs blancs Ils rejettent du sulfate de calcium à des température moins élevées (entre 200 et 300 degrés), leurs eaux n'ayant pas pénétré aussi profond dans la croûte océanique. Et entre les noirs et les blancs, il y a... toutes les nuances de gris. Les émissions diffuses : Là, il n'y a plus de cheminées, mais des suintements. Les fluides sont extrêmement dilués et à faible température (3 à 50 degrés). Dans ces conditions, leurs émissions se distinguent par un effet de miroir, comme celui d un mirage sur une route goudronnée en pleine canicule! La vie y trouve des conditions de température particulièrement favorables. Quelques sites de suintements froids étaient déjà connus le long des côtes néo- zélandaises d après des études de géologie et de biogéochimie mais pour la première fois en 2006, la biodiversité des communautés animales associées à ces sites a été observée directement et parfaitement documentée, en faisant la première découverte de communautés de suitements froids dans tout le Pacifique Sud- Ouest. La découverte de si nombreux

4 sites suggère que les suintements froids sont très abondants le long de la marge continentale à l Est de la Nouvelle- Zélande. Les sources froides On ne peut plus parler ici de sources hydrothermales. Mais on constate une grande similitude avec elles. Ainsi en 1983, dans le golfe du Mexique, on a découvert vivant autour de sources froides, des écosystèmes chimiosynthétiques similaires à ceux des sources hydrothermales. Ce type de sources apparaît sur les marges continentales. Les récifs coralliens profonds Grâce à de nouvelles technologies sous- marines, les chercheurs découvrent aujourd hui un nombre croissant de récifs coralliens d eau froide dans les mers et océans du monde entier, y compris l Atlantique, le Pacifique, l Océan indien et la Méditerranée. Ces massifs se développent à plusieurs centaines de mètres de profondeur le long des marges continentales. Ils servent de substrat, de refuge et de nourriture à de nombreux invertébrés et poissons, et sont à l'origine d'un écosystème riche dont la diversité et la complexité commencent tout juste à être étudiées. Malgré leur profondeur, ils sont soumis à l'impact des activités humaines, notamment la pêche par chalut qui a déjà détruit certains de ces "récifs" mais aussi la menace potentielle de l'exploration pétrolière. Autres pôles de biodiversité Les apports de surface L exploration sous- marine a également mis en évidence ces dernières années le rôle important des chutes organiques (carcasses de grands vertébrés, bois et végétaux) dans l alimentation des écosystèmes profonds. On commence ainsi à étudier une faune profonde bien spécifique qui puise son énergie dans des cadavres de baleines et autres grands animaux marins de grande taille tombés jusqu au fond, masses de matière organique qui modifient, elles aussi, le paysage marin. Tout comme les apports de matière végétale (bois, algues ), les apports continentaux ou les «neiges» planctoniques (dépôt d animaux et végétaux planctoniques morts sur le fond). 5 Les monts sous- marins Les monts sous- marins sont des élévations sous le niveau de la mer, habituellement d origine volcanique et pouvant atteindre jusqu à un kilomètre de hauteur. Elles ne parviennent pas à la surface mais peuvent l affleurer. Ces structures créent en leur sommet des marées et des courants uniques qui favorisent la production planctonique. Le plancton attire un grand nombre de poissons et de mammifères marins. Les monts sous- marins étant une source riche en alimentation encouragent également la croissance d êtres vivants fixés, notamment les coraux. La concentration des stocks de poissons d intérêt commercial autour de ces monts en fait des zones riche en biodiversité attractives pour la pêche. L exploitation des grands fonds et son impact sur la biodiversité Pétrole et ressources minérales L'intérêt que tous ces écosystèmes profonds représentent pour l'exploitation minérale, pétrolière et la bio- prospection font redouter une dégradation rapide et un impact de ce type d exploitation sur la biodiversité des grands fonds, constaté sur les sites déjà exploités. 6 5 Paul Tyler, National Oceanography Centre, Southampton, symposium La biodiversité des mers profondes Octobre Source : Daniel Desbruyères - : les nouvelles de l Ifremer, juin 2006

5 D'importantes innovations technologiques et scientifiques telles que les progrès récents sen géologie, notamment grâce à l'exploration sismique 3D, ont permis d'aboutir à des découvertes très prometteuses. Les nouveaux concepts de production ainsi que la qualité de réservoir inattendue (gros volume et forte productivité) permettent d'envisager un potentiel important et surtout des coûts de production qui justifient l'engouement actuel pour le "pétrole profond". Des sites à potentiel nouveau vont être découverts dans des zones non encore attribuées qui vont susciter des convoitises. L'offshore profond ( m) reste globalement une des rares zones, avec l'arctique, encore très peu explorées et susceptibles de donner lieu à des découvertes majeures. Même si dans certains cas, comme au Brésil le stade de l'exploitation est déjà atteint (exploitation du champ de Marlin par plus de 1700 m de fond), on assiste aujourd'hui à un très fort développement de la recherche pétrolière dans essentiellement quatre secteurs géographiques : la marge brésilienne, le Golfe du Mexique, l'atlantique nord- est et le Golfe de Guinée, Les nodules polymétalliques 7, concrétions sous- marines des grands fonds, ont provoqué un grand engouement de la part nombreux pays dans les années Les progrès importants réalisés récemment dans l exploitation des hydrocarbures en mer profonde, permettent désormais de disposer, en grande partie, des technologies adaptées à la collecte de ces minerais. D autre part les cours des matières premières, dont celles contenues dans les nodules (manganèse, nickel, cuivre, cobalt, phosphate, ), ont nettement augmenté par suite de la croissance économique mondiale et asiatique en particulier. Restent cependant à étudier et prendre en compte les aspects environnementaux, dont l importance est devenue déterminante. Des études scientifiques sont menées dans les fonds abyssaux pour mieux connaître ces environnements et essayer d apprécier les conséquences de telles exploitations. Les diamants sont exploités actuellement au large de la Namibie et de l Afrique du Sud jusqu à 300 m. de profondeur, leur exploration est actuellement conduite jusqu à 2000 mètres. Déchets et rejets Au de là de la dégradation due à l exploitation actuelle ou à venir des grands fonds il ne faut pas oublier la dégradation des fonds marins et un impact sur la biodiversité des grands fonds dues aux rejets humains. Rejets et déchets domestiques et industriels immergés, déchets qui sédimentent Le fond des mers et des océans sont pollués par des millions de tonnes de déchets dont 80 % des déchets sont d'origine terrestre et 20 % d'origine marine. La pêche profonde Bien qu encore largement méconnus des chercheurs, les grandes profondeurs océaniques sont déjà exploitées à échelle industrielle depuis plus de trente ans. La méthode de pêche du chalutage profond chalutage est unanimement dénoncée aujourd hui comme étant la plus destructrice. Elle consiste à envoyer des filets géants lestés de plusieurs tonnes pour attraper les poissons vivant près du fond (grenadiers, hokis, oréos, empereurs ). Cette méthode non discriminatoire récolte par la même occasion des espèces non ciblées comme les requins (jusqu à 40% des prises). En 2006 une étude 9 publiée dans Science a montré que l ensemble des prises commerciales s effondrera en 2048 si la pression exercée sur les espèces est maintenue à son niveau actuel. Pour les poissons des grands fonds, qui vivent longtemps et se reproduisent tardivement, l effondrement est prévu en L expédition menée en 2006 le long des côtes néo- zélandaises sur les sites profonds de suintements froids a également révélé jusqu à quel point ces communautés peuvent être menacées par les activités humaines et impactées. Sur tous les sites de suintements furent observés les signes de dommages engendrés par la pêche tels 7 Guy HERROUIN : DCNS, chargé de mission stratégique, ancien directeur à l Ifremer 8 Ces minerais étaient apparus comme une ressource d un intérêt majeur, tant pour les pays développés, pour leur approvisionnement en métaux, que pour les pays en développement qui auraient partagé les revenus de leur exploitation. 9 Impacts of biodiversity loss on ocean ecosystem services by B. Worm et al., 2006

6 que traces de chaluts ou engins de pêche perdus ainsi que de larges zones couvertes par des débris de coraux profonds. 10 Que faire? Klaus Toepfer, le Directeur exécutif du PNUE, a récemment déclaré : «Nous commençons à peine à comprendre où ces espèces vivantes se développent et le rôle qu elles jouent dans la reconstitution des stocks de poissons de profondeur ou encore dans la survie d autres organismes marins. Les coraux d eau froide abritent peut- être d importants corps et éléments qui pourraient être sources de nouveaux médicaments ou de produits industriels innovateurs.» M. Toepfer a également souligné : «Tous ces bénéfices pourraient être perdus si nous gérons mal ces nouvelles ressources émergentes. Le plus grand danger auquel sont exposés les coraux aussi bien d eau froide que d eau chaude provient de la pêche non viable. C est à nous qu il revient de mieux gérer non seulement les zones de pêche de profondeur mais toutes les zones de pêche afin de minimiser la pression exercée sur les régions océaniques, quelle que soit leur profondeur.» Les solutions passent avant tout par la consommation durable et raisonnée et par un changement des mentalités D une façon globale, quatre types de préconisations parmi d autres peuvent être mises en avant pour protéger cette biodiversité nouvelle des grands fonds : Soutenir l évaluation de l impact de la pêche profonde sur le renouvellement des espèces. Soutenir la création coordonnée d aires marines protégées dans les zones océaniques proximales profondes Encourager les projets visant à identifier et répertorier les espèces profondes et les pôles de biodiversité Favoriser l application et le respect des conventions internationales La découverte des grands fonds est aujourd hui un défi comparable à celui de la conquête spatiale. Les pays doivent désormais mutualiser les projets et unir leurs efforts dans un but commun, celui de préserver cette biodiversité et d utiliser ces ressources dans le respect des équilibres naturels. 28 février