URM n° 7 - Station Biologique de Roscoff
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ANNEXE 1 EQUIPE ECOLOGIE Dynamique de l’écosystème hydrothermal Notre objectif scientifique général est de comparer les caractéristiques écologiques et faunistiques et la dynamique de l'écosystème dans deux situations d'accrétion différentes : (a) une ride à taux d'accrétion élevé où l'instabilité spatiotemporelle est forte, mais où les sites sont répartis en archipels parfois coalescents, (b) une ride lente où la stabilité spatiale (et temporelle ?) est plus importante mais où les champs hydrothermaux sont isolés et les segments actifs séparés par des failles transformantes importantes. Deux zones ont été étudiées durant la période 1993-1996 : (a) la dorsale du Pacifique oriental dans sa zone intertropicale (secteurs hydrothermaux 13°N/EPR et 9°N/EPR), (b) la dorsale médio-atlantique dans la zone du point triple des Açores (secteurs hydrothermaux Lucky Strike et Menez Gwen). Dans ces deux secteurs hydrothermaux, nous avons étudié la composition faunistique des peuplements et leur micro-écologie en fonction des caractéristiques physico-chimiques rendant compte du mélange entre fluide et eau de mer. Nous avons déterminé la dynamique du microbiotope, aux faibles échelles de temps, en mesurant la variation de température, facteur semi-conservatif du mélange. Nous avons aussi estimé l'importation et l'exportation de matière organique vers- et à partir du système. L'étude pluriannuelle sur le secteur actif 13°N/EPR, conduite entre 1982 et 1996, nous a permis d'évaluer la stabilité / instabilité du système et de mesurer ses conséquences sur la dynamique et la génétique des populations; un modèle de dispersion des propagules le long de la ride a été proposé. Composition des peuplements associés à l'hydrothermalisme. L'analyse de l'imagerie et des prélèvements effectués à 13°N/EPR, nous a permis de reconnaître six unités faunistiques différentes, dominées par des associations symbiotiques entre consommateurs primaires et bactéries, réparties dans le gradient physico-chimiques de mélange et correspondant à des stades de maturité différents du système. Ces unités faunistiques se distribuent entre le pôle hydrothermal chaud correspondant aux parois des édifices (associations à Alvinellidae) où les conditions sont souvent considérées comme extrêmes et les zones périphériques (associations de filtreurs dominées par les Serpulidae ou les Mytilidae) où l'émission [ 40 ]
hydrothermale est diffuse et ne provoque parfois pas d'anomalie thermique. A cette distribution spatiale se superpose une distribution temporelle, liée à la succession de populations, la compétition interspécifique pour la ressource et la focalisation progressive de la décharge. Les premiers stades d'émission très diffus (après éruption ou événement micro-tectonique) provoquent un bloom bactérien dont l'origine et la dynamique sont encore débattues (origine dans des réservoirs situés sous l'interface) qui servent d'alimentation à des populations très importantes de Bythograeidae; ce bloom est suivi par le développement de très importantes populations du petit vestimentifère Tevnia jerichonana dont les populations périclitent au fur et à mesure de la focalisation de la décharge, progressivement remplacées par le vestimentifère géant Riftia pachyptila dont la croissance est particulièrement rapide et dont les populations sont sans doute les plus productives en milieu marin. Les cheminées hydrothermales croissent rapidement (>1m/an), colonisées dès les premiers stades par les Alvinellidae. Une étude biogéographique qui se fonde sur le spectre faunistiques doit prendre en compte cette composante temporelle pour la comparaison entre zones actives à l'échelle globale. Les quatre vingt neuf espèces nouvelles pour la Science, appartenant à 72 genres, qui ont été décrites à 13°N/EPR, en font le secteur le plus diversifié actuellement répertorié sans doute du fait de l'instabilité du biotope qui induit des successions rapides d'espèces. L'exploration et les premières études sur les sites actifs de la zone du point triple des Açores ont été menées au cours de campagnes de plongées de l'Alvin et du Nautile que nous avons dirigé ou auxquelles nous avons été associés (1993 et 1994). Deux zones actives ont été explorées et décrites ; l'une, Lucky Strike, située autour d'un lac de lave par 1700m de profondeur est, sans doute, l'une des plus actives de l'océan actuel, l'autre, Menez Gwen, située par 800m de profondeur, aurait été le siège d'un récent épisode volcanique. Ces deux zones actives sont situées à des pressions où le fluide hydrothermal pur, du fait de sa température, peut subir des séparations de phase conduisant à un enrichissement en gaz et un appauvrissement en métaux et en sulfures. La faune très abondante, mais peu diversifiée qui y a été observée est dominée par une ou deux espèces de Mytilidae symbiotrophiques - possédant un ver Polynoidae commensal - (modioles dont la position taxinomique est encore en cours d'étude) ainsi que plusieurs espèces de crevettes Alvinocarididae qui peuvent localement constituer des populations abondantes. Le long de la dorsale, la dominance de l'un ou l'autre taxon (modiole vs Alvinocarididae) semble liée à la profondeur, c'est à dire à la teneur du fluide en métaux qui favorise, selon le cas, les filtreurs (cas des sites les plus superficiels où le fluide est peu chargé en particules métalliques) ou les "grazers" (cas des sites profonds où la production chimiosynthétique est importante sur la paroi des fumeurs). Les populations de Mytilidae couvrent les parois des fumeurs et peuvent atteindre des densités considérables (600 ind./m2). Dans ces deux zones, la pénétration de la faune bathyale sur les sites est particulièrement fréquentes montrant sans doute une moindre toxicité des fluides. L'enrichissement de la zone Menez Gwen par les sources hydrothermales pourraient expliquer les densités inhabituelles de crabes Geryonidae observées. L'étude fine de ces deux zones actives [ 41 ]
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ANNEXE 1<br />
EQUIPE ECOLOGIE<br />
Dynamique <strong>de</strong> l’écosystème hydrothermal<br />
Notre objectif scientifique général est <strong>de</strong> comparer les caractéristiques<br />
écologiques et faunistiques et la dynamique <strong>de</strong> l'écosystème dans <strong>de</strong>ux situations<br />
d'accrétion différentes : (a) une ri<strong>de</strong> à taux d'accrétion élevé où l'instabilité spatiotemporelle<br />
est forte, mais où les sites sont répartis en archipels parfois coalescents, (b)<br />
une ri<strong>de</strong> lente où la stabilité spatiale (et temporelle ?) est plus importante mais où les<br />
champs hydrothermaux sont isolés et les segments actifs séparés par <strong>de</strong>s failles<br />
transformantes importantes. Deux zones ont été étudiées durant la pério<strong>de</strong> 1993-1996 :<br />
(a) la dorsale du Pacifique oriental dans sa zone intertropicale (secteurs<br />
hydrothermaux 13°N/EPR et 9°N/EPR), (b) la dorsale médio-atlantique dans la zone<br />
du point triple <strong>de</strong>s Açores (secteurs hydrothermaux Lucky Strike et Menez Gwen).<br />
Dans ces <strong>de</strong>ux secteurs hydrothermaux, nous avons étudié la composition<br />
faunistique <strong>de</strong>s peuplements et leur micro-écologie en fonction <strong>de</strong>s caractéristiques<br />
physico-chimiques rendant compte du mélange entre flui<strong>de</strong> et eau <strong>de</strong> mer. Nous avons<br />
déterminé la dynamique du microbiotope, aux faibles échelles <strong>de</strong> temps, en mesurant<br />
la variation <strong>de</strong> température, facteur semi-conservatif du mélange. Nous avons aussi<br />
estimé l'importation et l'exportation <strong>de</strong> matière organique vers- et à partir du système.<br />
L'étu<strong>de</strong> pluriannuelle sur le secteur actif 13°N/EPR, conduite entre 1982 et 1996, nous<br />
a permis d'évaluer la stabilité / instabilité du système et <strong>de</strong> mesurer ses conséquences<br />
sur la dynamique et la génétique <strong>de</strong>s populations; un modèle <strong>de</strong> dispersion <strong>de</strong>s<br />
propagules le long <strong>de</strong> la ri<strong>de</strong> a été proposé.<br />
Composition <strong>de</strong>s peuplements associés à l'hydrothermalisme.<br />
L'analyse <strong>de</strong> l'imagerie et <strong>de</strong>s prélèvements effectués à 13°N/EPR, nous a<br />
permis <strong>de</strong> reconnaître six unités faunistiques différentes, dominées par <strong>de</strong>s<br />
associations symbiotiques entre consommateurs primaires et bactéries, réparties dans<br />
le gradient physico-chimiques <strong>de</strong> mélange et correspondant à <strong>de</strong>s sta<strong>de</strong>s <strong>de</strong> maturité<br />
différents du système. Ces unités faunistiques se distribuent entre le pôle hydrothermal<br />
chaud correspondant aux parois <strong>de</strong>s édifices (associations à Alvinellidae) où les<br />
conditions sont souvent considérées comme extrêmes et les zones périphériques<br />
(associations <strong>de</strong> filtreurs dominées par les Serpulidae ou les Mytilidae) où l'émission<br />
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