La vie marine

Par Bruno Primavère • Revue n°115 • Science, Biologie, Création, Écologie

Résumé : Notre planète possède des caractéristiques uniques qui permettent un foisonnement de vie. Même le milieu marin abyssal, avec ses caractéristiques propres – à première vue particulièrement hostiles aux êtres vivants –, n'est pas dépourvu de vie. Les organismes qui y habitent sont indispensables à l'équilibre général de l'écosystème et sont dotés par le Créateur de ce qui leur est nécessaire pour se développer.

La « Planète bleue »

Lorsque nous sont parvenues les premières images de la Terre vue de l'espace, dont la plus célèbre « Blue marble » date du vol Apollo en 1972, notre planète a été surnommé la « planète bleue ». La raison ?

La couverture océanique et le phénomène d'absorption sélective des couleurs.

Fig. 1 : Coucher de Terre filmé par la sonde japonaise Kaguya, vu depuis le pôle sud de la Lune.

La couverture océanique

En raison de sa distance unique avec le soleil – ni trop proche, ni trop éloignée – la Terre est la seule planète capable d'accueillir l'eau dans tous ses états, soit liquide, glacée ou gazeuse.

Elle est d'ailleurs l'unique planète du système solaire sur laquelle se trouve encore de l'eau à l'état liquide, une condition indispensable à la vie sur Terre¹.

Les océans recouvrent plus de 70 % de sa surface : 97 % étant de l'eau salée, le reste se trouvant sous forme de glace (2 %) et d'eau douce.

Les grands fonds marins, territoires inexplorés il y a encore un siècle, sont depuis peu une source majeure de découvertes scientifiques via des études approfondies comme, par exemple, le projet LIFEDEEPER².

Avec 3 800 m de profondeur moyenne, l'océan se cache bien de nous. Et Dieu n'a pas attendu qu'on l'étudiât pour le doter d'un foisonnement de vie à la base du réseau trophique³. La dépression la plus vertigineuse est la fosse des Mariannes, endroit le plus profond du monde, qui plonge à 11 000 m.

Aujourd'hui encore, seule une très petite partie de la surface du sol marin, moins de 20 %, a véritablement été cartographiée. Et si l'on tente d'évaluer la surface réellement vue et étudiée, ce pourcentage se situe aux alentours de quelques pourcents.

Il y a un siècle, on ne concevait pas de vie possible dans l'océan, passé 200 m de profondeur, où la photosynthèse n'est plus possible et l'environnement hostile et toxique. En 1977, lors de la découverte des premières sources hydrothermales profondes, des géologues ont observé avec stupéfaction l'existence de toute une communauté d'organismes vivants. Cette vie est d'autant plus cause d'émerveillement que les sources hydrothermales sont des sites naturellement pollués : ce sont des volcans permanents, dont les fluides comportent des métaux lourds, des gaz tels que l'hydrogène sulfuré ou le méthane, produits toxiques pour la vie telle qu'on la conçoit en tant qu'êtres humains, organismes terrestres par excellence.

Pourtant, les animaux qui vivent dans les grands fonds marins sont parfaitement adaptés, complexes, avec de fortes biomasses.

Absorption⁴ sélective

La lumière fait partie du spectre électromagnétique. La longueur d'onde et la fréquence varient selon la couleur de la lumière. Lorsque la lumière du soleil arrive sur notre Terre, elle rencontre des objets aux propriétés différentes. Ainsi, selon la pigmentation d'un objet, les longueurs d'onde vont être absorbées ou réfléchies. Celles qui sont réfléchies peuvent atteindre les yeux. Chez les espèces animales qui possèdent des cellules réceptrices sensibles à la couleur, les cônes, un influx nerveux pourra être transmis vers les centres nerveux, qui formeront une image mentale colorisée après intégration spatiale et temporelle.

Fig. 2 : Spectre électromagnétique.

Quand le rayonnement solaire percute la surface de l'eau, le spectre lumineux est décomposé. La lumière du soleil est rapidement filtrée. En effet, l'eau absorbe progressivement les couleurs selon leur longueur d'onde : d'abord le rouge, puis l'orange, le jaune, le vert. Le bleu est la couleur qui met le plus de temps à être absorbée (il faut atteindre plus d'une centaine de mètres pour trouver un noir complet) et demeure donc la seule couleur dominante en surface pouvant être réfléchie.

Sous l'eau, particules et micro-organismes jouent un rôle important sur les couleurs que l'on observe. Ils absorbent mais aussi dévient et éparpillent la lumière dans toutes les directions : c'est ce qu'on appelle la diffusion. Plus l'eau est trouble, plus cette diffusion est forte. Ce phénomène s'accentue surtout avec les courtes longueurs d'onde, comme le bleu ou le violet, ce qui explique que l'eau ait souvent une teinte bleuté profonde.

Concrètement, à seulement quelques mètres sous la surface, le rouge vire au grisâtre ou disparaît totalement, laissant les objets rouge terne ou peu visibles. Pour rétablir un peu ces couleurs perdues, révélant la vraie beauté cachée des poissons et des coraux, les plongeurs avertis prennent souvent avec eux une lampe ou un projecteur.

Chez les poissons des profondeurs, les « Vantafish », 99,95 % de tous les photons qui arrivent sur leur peau sont absorbés, ce qui les rend difficiles à observer même avec un éclairage. Le secret de leur invisibilité réside dans leur peau ultra-noire composée de mélanosomes, structures pigmentées contenant de la mélanine, ayant une forme et une organisation particulières⁵. Le pigment capte toute lumière non absorbée formant ainsi un piège à lumière superfin et super efficace. La lumière ne rebondit pas, la lumière ne traverse pas. Elle pénètre juste dans cette couche et disparaît.

Cette faible réflectance place les poissons des abysses parmi les animaux les plus noirs au monde.

Pourquoi une telle particularité ? Parce que dans un milieu où l'obscurité règne et où la moindre lumière vous révèle, ce camouflage ultra-noir peut permettre de faire la différence entre manger ou être mangé. Malgré l'imperméabilité des profondeurs océaniques à la lumière du soleil, de nombreuses espèces bioluminescentes traversent en permanence l'obscurité. Le camouflage ultra-noir permet d'échapper à cette lumière biologique.

Ainsi des chercheurs ont découvert que certaines espèces avaient des parois intestinales ultra-noires, susceptibles de les empêcher de briller comme des lanternes lorsqu'elles mangent des proies bioluminescentes.

Une autre espèce prédatrice, comme le poisson-dragon à nageoires filiformes, n'est ultra-noire qu'au stade juvénile quand elle est plus vulnérable.

Fig. 3 : La peau de Chauliodus macouni reflète environ 0,5 % de la lumière (© domaine public).

L'océan vu sous différentes profondeurs

La vie de nombreux organismes est rythmée par le cycle du soleil. Sur terre bien sûr, mais les profondeurs océaniques présentent également des particularités étranges qui cachent encore bien des secrets.

La circulation océanique engendre un véritable ballet artistique.

Nous savons depuis deux siècles que les mers sont parcourues par de grands et puissants courants, mais ils sont loin d'être les longs fleuves tranquilles que l'on a longtemps imaginés. Les satellites nous ont montré que les courants des océans se révèlent turbulents, dynamiques, parcourus de méandres, de tourbillons et de filaments de toutes tailles et de toutes formes. Ces tourbillons sont présents sur tout le globe. Ils jouent un rôle très important dans le brassage des eaux et créent de l'hétérogénéité (en température de l'eau ou en accumulation de nutriments, par exemple), si bien qu'il y a des zones plus propices que d'autres au développement du phytoplancton (micro-algues).

En surface le grenier de l'océan

La zone photique, zone de surface des océans où la lumière pénètre dans l'eau et permet la photosynthèse, se situe entre zéro et 200 à 300 m de profondeur, selon les régions du globe.

La production primaire est assurée par le phytoplancton, qui vit dans cette zone et utilise, comme les végétaux terrestres, la photosynthèse et donc la lumière. Au-delà de cette profondeur, la photosynthèse n'est plus possible car moins de 1 % de la lumière de la surface y parvient.

Le phytoplancton est composé d'organismes unicellulaires (à une seule cellule), le plus souvent des micro-algues marines, pouvant parfois s'agréger entre eux. Ils sont invisibles à l'œil nu, individuellement, car ils mesurent entre 1 millimètre et 0,2 micromètre pour les plus petits (il en faudrait donc 5 000, mis bout à bout, pour former une chaîne d'1 millimètre !). Mais leur quantité est telle, qu'ils sont observables par satellite grâce à la couleur des océans.

Fig. 4 : Floraison de phytoplancton au large de la Norvège et de la Russie. La variation turquoise de la couleur de l'eau est causée par la concentration en algues microscopiques qui se déplacent au gré des courants. Extrait d'images acquises par le satellite Sentinel-3A, le 22 août 2022. (Crédit image : Agence Spatiale Européenne / Copernicus / Commission européenne).

Fig. 5 : Effet de la spirale d'Ekman sur le transport horizontal et vertical de l'eau dans l'océan.

Véritable poumon de notre globe, plus important que les forêts, le phytoplancton est capable de produire, à partir de gaz carbonique, de sels minéraux et d'énergie (les rayons du soleil), par le processus de photosynthèse, plus de la moitié de l'oxygène consommé par l'ensemble des êtres vivants ainsi que de la matière organique. Il a besoin de lumière, d'une température suffisante, d'éléments nutritifs en quantité convenable, en particulier à la sortie des estuaires de fleuves, là où les eaux sont abondamment chargées en éléments amenés depuis les bassins-versants ou en provenance du fond de l'océan par l'effet de la spirale d'Ekman⁶.

Le zooplancton, roi du plongeon

Le plancton animal ou zooplancton regroupe des organismes unicellulaires et pluricellulaires. Ceux-ci mesurent généralement entre 0,2 et 20 millimètres. Ces organismes ont une densité légèrement supérieure à l'eau. Pour ne pas couler, les uns ont des formes aplaties, les autres sont dotés de flotteurs, d'autres encore possèdent des cils vibratiles (sorte de robe de dentelle effectuant des mouvements comme des bateaux à rames). Bien qu'ils ne maîtrisent pas leurs mouvements horizontaux, beaucoup d'entre eux sont capables de nager verticalement, entre la surface et plusieurs centaines de mètres de profondeur. On observe cette migration nycthémérale dans l'ensemble des océans du globe. Des milliards de tonnes d'animaux planctoniques se déplacent régulièrement vers la surface, dès que le soleil se couche, et font le voyage inverse, dès que l'aube apparaît. Ce mouvement vertical est suivi par de nombreux autres animaux, qui ne sont pas planctoniques, mais qui dépendent du plancton pour se nourrir.

L'animal le plus représentatif du zooplancton est le copépode, un petit crustacé.

Fig. 6 : Un Copépode.

Fig. 7 : Myctophidé ou poisson-lanterne.

Le micronecton à contre-courant

Comme le zooplancton, le micronecton est composé d'espèces variées et partage le même comportement vertical singulier. La taille des organismes constituant ce groupe est cependant nettement supérieure, elle varie entre 2 et 20 cm. Leur particularité est leur capacité à nager contre le courant sur de faibles distances malgré leur petite taille. On retrouve parmi eux la plupart des juvéniles de poissons ; les myctophidés et le krill⁷ en constituent les principaux représentants.

La plupart des micronectons ont un comportement fondé sur la migration verticale diurne en lien avec la luminosité ambiante. Ils détectent les changements de luminosité à des profondeurs où la lumière est extrêmement faible. À 600 m, la lumière y est 100 000 fois moins intense qu'en surface ! C'est la nuit la plus totale pour les yeux humains, mais les organismes migrants détectent cette infime lumière et, dès qu'elle s'atténue, c'est le signal de départ pour la migration verticale. La journée, ils se concentrent en dessous de 400 m de la colonne d'eau et migrent vers les 200 m supérieurs au crépuscule.

À l'aube, ils retournent dans les profondeurs. Il s'agit de l'une des plus grandes migrations animales quotidiennes de la Terre.

La principale raison biologique est la recherche de nourriture, plus facile près de la surface, et la diminution du risque de rencontrer un prédateur vers les abysses.

Pour réaliser cette migration journalière, les poissons disposent d'un petit réservoir appelé vessie gazeuse ou vessie natatoire⁸.

Les Myctophidés, petits poissons de 5 cm, en ont besoin pour parcourir tous les jours plus de 500 m en descente le matin puis en montée le soir. Rapporté à l'échelle humaine, cela équivaut à 30 km aller-retour à pied tous les jours pour aller manger ! Selon certains scientifiques, la somme de ces petits poissons de quelques grammes pèserait 660 millions de tonnes ; ils seraient alors équivalents en masse à un convoi de camions poids lourds de 1 000 km de long !

La vessie natatoire est remplie d'air ou d'huile ; elle est « gonflée » ou « dégonflée » pour faire varier la flottabilité et ainsi limiter les efforts de montée et descente. C'est un diverticule de l'œsophage situé dans l'abdomen des poissons, sous la colonne vertébrale. Le centre de flottaison est ainsi situé sous le centre de gravité. Ce sac est rempli principalement d'oxygène, de dioxyde de carbone et d'azote ; la composition du mélange variant selon l'espèce et la profondeur. Ses parois peuvent sécréter ou absorber les gaz, ce qui entraîne une variation de volume de la vessie et, par conséquent, de la masse. Lorsqu'un poisson descend, la pression réduit la taille de sa vessie. Si le poisson remonte à la surface, la pression de l'eau diminue, le gaz se dilate et le volume de la vessie du poisson augmente.

Un poisson ne doit pas monter à la surface trop vite (dans un filet ou sous l'effet d'un courant par exemple), pour ne pas perturber le fonctionnement de la vessie natatoire.

Si le processus s'emballe et que la vessie gonfle trop vite, le poisson ne parvenant pas à réduire assez vite son volume, celle-ci peut se rompre : le poisson meurt alors, soit par hémorragie, soit par épuisement⁹.

Par sa fonction hydrostatique, la vessie permet au poisson de contrôler sa flottabilité, et donc de rester dans l'eau à la profondeur voulue, sans avoir à gaspiller de l'énergie en devant nager.

On a vu que le centre de flottaison est situé sous le centre de gravité. La position du centre de gravité du poisson, par rapport à celle du centre de flottaison, influe, évidemment, sur sa stabilité dans le flux de l'eau. Chez de nombreux poissons la vessie natatoire est nettement décalée vers le bas par rapport au centre de gravité. Cette disposition, instable, nécessite un petit effort d'équilibre permanent que les nageoires contrôlent. Cet équilibre dynamique présente des avantages : consommant plus d'énergie mais permettant des mouvements plus vifs et contrôlés. La nageoire caudale (« la queue ») participe à la propulsion. Les nageoires anales et dorsales ont une fonction stabilisatrice, en vitesse lente ou à l'arrêt. Les nageoires pectorales et pelviennes¹⁰ aussi sont stabilisatrices et permettent d'ajuster la trajectoire dans toutes les directions, d'accélérer ou de ralentir.

Chez certains poissons, la vessie gazeuse a une fonction respiratoire grâce à l'irrigation sanguine de la poche, ou a également le rôle d'un organe vibratoire. La contraction à haute fréquence des muscles, qui entourent la partie crânienne de la vessie natatoire, permet de produire des sons (cris de détresse, de chasse, en période de reproduction) faisant vibrer la vessie.

Dans les profondeurs : un autre monde

La pression augmente, la température diminue, la lumière s'estompe.

Les abysses – au sens strict, zone située au-delà de 1 000 m de profondeur – figurent parmi les milieux les plus méconnus au monde et pour cause !

En plus d'être difficilement accessibles, il règne dans ces profondeurs des conditions très particulières : une pression importante, des températures glaciales, mais aussi une « lumière inexistante ». Les abysses sont pourtant loin d'être désertes ; elles abritent même une très riche biodiversité.

Elles se décomposent en différentes zones : mésopélagique ; bathypélagique ; abyssopélagique ; hadopélagique.

À partir de 1 000 m, la lumière ne parvient plus, la température de l'eau est stable entre 2 et 5 °C, puis, à mesure que l'on descend, l'eau perd encore quelques degrés et la pression augmente jusqu'à 600 atmosphères, voire plus.

Les poissons abyssaux sont divisés en deux types qui ont des modes de vie très différents : les poissons dits benthiques vivent près du fond de l'océan, et ceux dits pélagiques flottent en son milieu. Ils sont adaptés à une vie dans l'obscurité totale ; aussi l'apparence ne compte pas. Leur aspect souvent repoussant est comme une image saisissante des âmes pécheresses, qui vivent dans les ténèbres et non en pleine lumière.

Soumises à une telle pression, les parois de la vessie des poissons abyssaux pélagiques sont recouvertes par des cristaux de guanine la rendant robuste, tandis que le gaz est remplacé par de la graisse ou de la cire. Plus la profondeur augmente, plus la pression empêche l'échange des gaz (en particulier la sécrétion) et donc diminue la flottabilité. Les poissons abyssaux benthiques ont en général une vessie atrophiée restant constamment identique, puisqu'ils restent à pression constante à proximité du fond.

Selon des estimations, des centaines de milliers d'espèces évolueraient dans les grandes profondeurs et certaines d'entre elles ont développé de remarquables préadaptations.

En raison de la rareté des ressources alimentaires, les poissons abyssaux sont contraints de parcourir de grandes distances pour trouver de quoi se nourrir, mais ils doivent le faire de façon à économiser le plus d'énergie possible. Ainsi, la densité de leurs tissus musculaires ou osseux est particulièrement réduite, alors que leur corps contient une grande quantité d'eaux et de matières grasses pour leur procurer une meilleure flottabilité. Des épines et des écailles, légères et fines, une chair plus gélatineuse permettent de les rendre plus légers, bien que plus lents et moins agiles.

Lorsque l'on s'approche du fond, où la lumière et donc la photosynthèse sont absentes, les producteurs primaires [organismes qui créent leur propre matière organique à partir de la photosynthèse], qui sont normalement des plantes en surface, sont remplacés par des communautés microbiennes qui se développent grâce à l'énergie chimique des éléments contenus dans les fluides hydrothermaux, ce que l'on appelle chimiosynthèse microbienne.

Une symbiose s'effectue entre des micro-organismes et leur hôte, comme l'exemple de la crevette Rimicaris exoculata le révéla.

Rimicaris exoculata est une crevette hydrothermale qui vit à plus de 2 000 m de fond. Elle se reconnaît à la taille de sa tête, très grosse par rapport à son corps. Cette tête héberge des bactéries amies avec lesquelles elle est en symbiose¹¹ et qui la nourrissent.

Les jeunes crevettes ont une taille de crevette classique quand elles arrivent sur site. Puis, au fur et à mesure de leurs métamorphoses au cours de leur croissance, la taille de leur tête augmente. Ce phénomène est concomitant avec la colonisation de plus en plus importante par les symbiotes et avec un changement de régime alimentaire.

Fig. 8 : Juvénile de la crevette Rimicaris exoculata.

Conclusion

La vie marine ne se résume pas à la possession de branchies pour récupérer l'oxygène dissous dans l'eau et respirer. Les conditions du milieu nécessitent bien d'autres spécificités¹² (vessie natatoire, nageoires, pigmentation adéquate) propres à la vie marine.

« Dieu dit : "Que les eaux qui sont au-dessous du ciel se rassemblent en un seul lieu, et que le sec paraisse". Et cela fut ainsi. Dieu appela le sec Terre, et il appela Mer l'amas des eaux. Et Dieu vit que cela était bon » [Gn 1, 9-10]. « Dieu dit : "Que les eaux foisonnent d'une multitude d'êtres vivants, et que les oiseaux volent sur la terre, sur la face du firmament du ciel". »

« Et Dieu créa les grands animaux aquatiques, et tout être vivant qui se meut, foisonnant dans les eaux, selon leur espèce, et tout volatile ailé selon son espèce. Et Dieu vit que cela était bon » [Gn 1, 20-21]¹³.

Bibliographie sommaire :

Cet article est publié par le Centre d'Études et de Prospective (CEP)

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