Oudoire Stéphanie Penel Marie La vie abyssale Oudoire Stéphanie Penel Marie TPE L3 Biologie 2009/2010

Sommaire Introduction I/ La géologie abyssale 1/ Généralités 2/ Les sources hydrothermales II/ Condition de vie du milieu abyssale : contraintes et adaptations 1/ La lumière 2/ La pression 3/ La nutrition 4/ La reproduction III/ La faune abyssale 1/ La faune des sources hydrothermales 2/ La vie des fonds abyssaux Conclusion

Introduction Que sont les abysses ? Zone aphotique divisée en 3 couches 4 000 m de profondeur (en moyenne) 2/3 de la surface du globe Conditions extrêmes

La Géologie Abyssale

1/ Généralités Abysses = plaines sous –marines Fosse des Mariannes = 11 000 mètres Pressions élevées: augmentation de 1 bars / 10 m Pas de lumière = pas de photosynthèse Température ne dépassant pas 4°C

2/ Les sources hydrothermales Découverte par la mission Alvin 1re découverte de sources avec de la vie Au niveau des dorsales océaniques Durée de vie éphémère 2 types : fumeurs noirs fumeurs blancs Fumeurs noirs

Fumeurs noirs Infiltration de l’eau dans les fissures Réchauffement de l’eau jusqu’à environ 800°C Perte de l’oxygène Chargement en sulfures polymétalliques Remonter de l’eau (T = 300 à 400 °C) Précipitation des sulfures Formation de la cheminée Variation de température entre 2 et 400°C

Fumeurs Noirs / Fumeurs Blancs Emission Conduit central Plusieurs petits conduits Composition Sulfure polymétallique (H2S, CH4, Fe, Cu…) Silice, anhydrite (CaSO4, SiO2) Température 350 – 400°C 150-200 °C Vitesse 3 – 4 m/s 0.5 m/s

Conditions extrêmes Conditions du milieux Lumière Rare à partir de 500 mètres. Absente à 1000 mètres. Pression Augmentation de 1 bar tous les 10 mètres Nutrition 3% de matières organiques Reproduction Densité de population faible Les conditions du milieu sont très difficiles et pourtant on y trouve un grand nombre et une grande variété d’espèce alors comment se sont-ils adaptés. Quelles sont les contraintes et les adaptations de ces animaux ?

Conditions de Vie du Milieu Abyssale : Contraintes et Adaptations

1/ La Lumière Pas de photosynthèse Emission d’infrarouges au niveau des sources Adaptations morphologiques : bioluminescence adaptation de la taille des yeux

Bioluminescence Produite par des bactéries (complexe luciférine – luciférase) Différents cas : Tout le corps Un appendice Différents rôles : la protection, la chasse et la reproduction.

Adaptation de la taille des yeux Développement disproportionné Animaux aveugles Animaux des profondeurs moins importantes Au niveau des sources hydrothermales

2/ La pression Pression très élevée 2 types d’adaptations : Structure du corps -> souvent corps gélatineux Absence de vessie natatoire Inconvénients : animaux très fragiles

3/ La nutrition Apport de 3% de la matière organique de la surface 3 formes : particules cadavres Organismes vivants Herbivores remplacés par les détritivores + chaîne alimentaire autour des sources

La nutrition au niveau des sources : la chimiosynthèse Condensation d’un pentose Réduction de l’acide organique en sucre Régénération du pentose

Différentes adaptations Chez les poissons carnivores : mâchoire très développée développement de leurres grâce à des antennes sensitives (diable de mer) Estomac déformable Pas de sélection de la nourriture

Différentes adaptations La symbiose : par des bactéries chimiosynthétiques Au niveau des cheminées des fumeurs noirs Dans l’organisme Aspiration des sédiments

4/ La reproduction Mode de reproduction peu connu Beaucoup d’espèces ovipares Parfois, dimorphisme sexuel très marqué Exemple : diable de mer Mâle parasite, taille = 1.6 cm Femelle beaucoup plus grande, taille = 20 cm Eventuel regroupement au niveau des sources

Récapitulatif Conditions du milieux Adaptations Lumière Rare à partir de 500 mètres. Absente à 1000 mètres. Bioluminescence Taille des yeux Pression Augmentation de 1 bar tous les 10 mètres Corps gélatineux Pas de vessie natatoire Nutrition 3% de matières organiques Chimiosynthèse Cadavres Particules Vraie chaîne alimentaire Reproduction Densité de population faible Peu connue Possibles rassemblements

III/ La Faune Abyssale

III/ La Faune Abyssale Plusieurs milliers d’espèces inconnues Grande majorité endémique à cette zone Faune différente en fonction du lieu

1/ La faune des sources hydrothermales Abondante et diversifiée Biomasse = entre 50 et 100 kg/m² Au niveau des sources: 92% d’espèces de 3 embranchements 91% d’espèces endémique au sources Bactéries chimiosynthétiques Organisation en auréoles : distribution en fonction de la préférence et de la résistance aux émissions de sulfures

Exemple : Riftia pachyptila Annélide de la lignée des vestimentifères Vit dans un tube chitinoprotéique Constitué de 3 parties Pas de tube digestif Bactéries chimiosynthétiques dans le trophosome Hémoglobine fixant O2 CO2 et sulfures Chimiosynthèse pour fournir de la matière organique à l’hôte

Exemple : Alvinella pompejana Annélide polychète de la famille des Alvinellidés Vit dans un tube Affinité de l’hémoglobine pour l’O2 + système branchial particulier 2 modes de nutrition : filtration + symbiose Adaptation toxicité : bactéries, métallothionéine et formation de cristaux de pyrite Adaptation température : mitochondries thermorésistantes, « manteau » isolant

2/ La vie des fonds abyssaux Densité plus faible que les sources Anatomie simplifiée Difficile à étudier Paradoxe de la taille des individus : soit très petit, soit gigantisme Majorité des individus petits, bioluminescent et avec des bouches disproportionnées Exemple : calmar géant (Architeutis dux) mesure 18 m de long

Exemple : la baudroie abyssale Melanocetus johnsoni Vit entre 1000 et 3000 m Espèce ovipare, dimorphisme sexuel : mâle = 3cm, femelle = 12 cm Photophore présent chez la femelle Tube digestif extensible Nutrition : poissons, vers, crustacés

Récapitulatif Animaux des sources Animaux des fonds Densité Abondante Moyenne Diversité Forte Individus Bactéries Vers Crustacés Poissons Méduses Holothuries + Mode de vie lent Animaux mal connus et certains étaient considérés comme disparus

Conclusion Mode de vie difficile et pourtant, vie abondante Adaptation anatomique et métabolique des animaux Moins bien connu que l’espace (moins de 5% de la zone abyssale connue actuellement) car : Manque de moyens techniques sophistiqués Vie d’abord jugée impossible Espèces difficiles d’études

Perspectives Question sur l’origine de la vie :sources hydrothermales = lieu idéal de développement de la vie? Utilisation des bactéries chimiosynthétiques pour leurs propriétés enzymatiques

Merci de votre attention!!!