Les petits escargots de mer parcourent d'énormes distances en utilisant les courants de surface pour coloniser les volcans sous-marins

Les sources hydrothermales ressemblent à de petits îlots de vie perdus dans l’obscurité du fond océanique. Cependant, une nouvelle étude a découvert un lien inattendu avec la surface ensoleillée. Les larves de trois espèces de patelles quittent les profondeurs, remontent vers la couche supérieure de l'océan, puis retournent dans une bouche hydrothermale pour terminer leur vie adulte.

La preuve ne vient pas de l’observation directe, ce qui est presque impossible avec des animaux microscopiques en pleine mer. Il a été écrit sur leurs propres coquilles grâce à des signaux chimiques qui révèlent la température et le type d'eau dans laquelle ils ont grandi. Tous les spécimens analysés présentaient la même trace d’eaux de surface.

Un mystère sous des milliers de mètres

Les cheminées hydrothermales se forment lorsque l'eau de mer pénètre dans la croûte terrestre, se réchauffe et en ressort chargée de minéraux. Autour d’eux prospèrent des écosystèmes qui ne dépendent pas principalement de la lumière du soleil, mais de bactéries capables d’obtenir de l’énergie à partir de produits chimiques.

Ces oasis peuvent être séparées par des centaines ou des milliers de kilomètres, mais dans des endroits très éloignés, les mêmes espèces apparaissent. L’explication la plus probable a toujours été leurs larves, qui peuvent flotter et être emportées par les courants. Le problème était de le prouver alors qu'ils mesurent moins d'un millimètre.

L'obus a sauvé la route

Les travaux ont été dirigés par Takuya Yahagi et Yasunori Kano, de l'Institut de recherche sur l'atmosphère et l'océan de l'Université de Tokyo. L'équipe a étudié 39 patelles de trois espèces, six de Tu'i Malila dans le Pacifique Sud-Ouest et 33 du mont sous-marin de Kaikata dans le Pacifique Nord-Ouest.

Certaines patelles adultes conservent la petite coquille qu’elles ont formée lorsqu’elles étaient attachées aux larves. Cette pièce mesure moins d’un millimètre et seulement environ 10 micromètres d’épaisseur, mais elle fonctionne comme un petit carnet de voyage. « Comme les cernes d'un arbre, ces coquilles conservent des indices chimiques sur l'environnement dans lequel elles ont poussé », a expliqué Yahagi.

La température a révélé la hausse

Les chercheurs ont analysé le rapport des différents isotopes de l’oxygène. Puisque cette relation change avec la température, elle nous permet d’estimer dans quel type d’eau la coquille s’est formée. Les résultats ont pointé des valeurs comprises entre 16 et 22 degrés, avec une moyenne proche de 19 degrés.

Il s’agit d’une température trop élevée pour l’océan profond normal et beaucoup plus similaire à celle de la zone euphotique, la bande allant jusqu’à environ 200 mètres où atteint suffisamment de lumière pour que le phytoplancton se développe. Mais un doute subsistait. La chaleur pourrait-elle simplement provenir de l’eau chaude des cheminées ?

Le baryum et le manganèse ont contribué à l'exclure. Ces éléments, abondants dans les fluides hydrothermaux, apparaissent en faibles concentrations dans la coquille larvaire et plus élevées dans la partie formée après métamorphose. Cette combinaison indique que les larves se sont développées à l'abri de l'influence directe des sources.

Manger à l'étage et vivre en bas

La surface offre deux énormes avantages. Là, les larves trouvent du phytoplancton pour se nourrir et des courants plus forts capables de les transporter sur de longues distances. L'obscurité règne au fond et il y a beaucoup moins de nourriture disponible pour une larve planctonique.

Le parcours probable débute par une montée depuis la source jusqu'aux nappes éclairées. Vient ensuite une étape de nourrissage et de dispersion, suivie d'une descente vers le lieu de naissance ou vers un autre champ hydrothermal. De cette manière, les populations séparées par d’énormes distances pourraient rester connectées.

Cependant, l’étude ne montre pas comment elles localisent leur destination ni que chaque larve revient exactement au point d’où elle est partie. Cette partie du voyage se poursuit cachée dans l’océan.

Une loterie biologique

Les chances de terminer l'itinéraire sont très faibles. Selon Yahagi, presque toutes les larves sont probablement mangées ou perdues avant de trouver une source appropriée. Même s’ils survivent, ils doivent coïncider avec une très petite zone active dans l’immensité du fond.

Les animaux semblent compenser ce risque en produisant de grandes quantités d'œufs. C'est une loterie biologique. Beaucoup n’arriveront pas, mais quelques-uns pourront maintenir les échanges entre populations et coloniser de nouveaux habitats.

Pourquoi cette découverte est importante

Cette découverte change l’image des sources hydrothermales en tant que mondes complètement isolés. Bien que son énergie de base provienne de processus chimiques au fond, une partie de sa faune dépend durant sa jeunesse de la lumière, du phytoplancton, de la température et des courants de surface.

Cette connexion est également importante pour la conservation. Connaître la dispersion des larves permet de calculer si une population endommagée pourrait se rétablir grâce à des individus arrivant d'une autre source et peut orienter la conception d'aires marines protégées contre des activités telles que l'exploitation minière sous-marine.

Mais il est conseillé de ne pas aller trop loin. Les trois espèces étudiées produisent de nombreux petits et semblent être de bons voyageurs, elles pourraient donc être plus robustes que les autres habitants du printemps. Le résultat ne prouve pas que tous les mollusques, crevettes ou vers suivent le même parcours.

La météo entre aussi en ligne de compte

Les courants dépendent en partie des différences de température entre les régions et les couches de l'océan. Les chercheurs suggèrent donc que le changement climatique pourrait modifier la dispersion des larves et les liens entre les sources. Pour le moment, il s’agit d’une possibilité et non d’une conclusion prouvée.

Et ça compte. Ce qui se passe près de la surface peut finir par affecter les communautés situées à près de 2 000 mètres de profondeur. L’océan fonctionne comme un système unique, même si ses éléments semblent très éloignés les uns des autres.

Ce qu'il nous reste à savoir

L'étude a examiné des espèces qui vivent à des profondeurs allant jusqu'à environ 2 000 mètres, mais il existe des sources hydrothermales plus proches de 5 000 mètres. La prochaine étape consistera à vérifier si les larves de ces endroits atteignent également la zone éclairée.

L'équipe souhaite analyser chaque coque avec une résolution plus élevée. Cela permettrait de reconstituer non seulement la montée, mais aussi la descente et la recherche finale d'une source pour s'installer, se nourrir et se reproduire. La coquille a déjà révélé une partie du voyage. Maintenant, vous devez lire le reste.

L'étude complète a été publiée dans Avancées scientifiques.