Fiche de révision : Sources hydrothermales et chimiosynthèse

📋 Plan du Cours

1. Ancien paradigme des abysses
2. Découverte des sources hydrothermales
3. Formation et diversité des dorsales
4. Fumeurs et gradients environnementaux
5. Métabolismes et production primaire
6. Pyrodictium abyssi

📖 1. Ancien paradigme des abysses

★ À maîtriser

• Dans le paradigme ancien des grands fonds, la diversité et la richesse spécifique diminuent avec la profondeur parce que la matière organique se dégrade pendant sa sédimentation.

Compléments

• Les organismes abyssaux présentent généralement:

  • un faible taux de croissance
  • une longue durée de vie
  • un gigantisme

• La faible diversité observée dans les grands fonds était aussi liée aux limites de l’échantillonnage.

💡 Astuce mémo

Dégradation de la matière organique → faible diversité et organismes lents

📖 2. Découverte des sources hydrothermales

🔑 Notions clés & Définitions

• Source hydrothermale : Émission d’eau chaude, riche en particules métalliques, qui sort d’une cheminée sous forme de fumée noire et permet le développement d’organismes utilisant la chimiosynthèse.

📝 Points essentiels

• En 1977, les sources hydrothermales ont été découvertes sur le rift des Galápagos à 2500 m de profondeur à bord du sous-marin Alvin.

• La découverte des sources hydrothermales a remis en cause le modèle du fonctionnement écologique des abysses.

💡 Astuce mémo

Alvin explore à 2500 m des cheminées de fumée noire

📖 3. Formation et diversité des dorsales

📝 Points essentiels

• 🔄 La circulation hydrothermale suit plusieurs étapes:

  1. L’eau de mer pénètre dans la croûte terrestre par une faille.
  2. Elle rejoint une chambre très chaude à plus de 500 °C.
  3. Ses propriétés physiques changent et elle remonte sous forte pression.
  4. Elle ressort chargée de matériaux de la croûte terrestre.

• Les dorsales océaniques constituent une chaîne volcanique de plus de 60 000 km de long, où l’expansion des plaques produit de la matière et des failles.

📌 Une dorsale lente s’écarte de 20 à 30 mm par an, tandis qu’une dorsale rapide s’écarte de 90 à 170 mm par an.

📌 Sur une dorsale lente, les sources hydrothermales se trouvent dans une vallée profonde, sont espacées, vivent plus longtemps et sont influencées par les courants de fond, tandis que sur une dorsale rapide elles se trouvent sur la crête, sont proches de l’axe, vivent moins longtemps et ne sont pas influencées par ces courants.

💡 Astuce mémo

Dorsale lente : vallée, cheminées espacées ; dorsale rapide : crête, cheminées rapprochées

📖 4. Fumeurs et gradients environnementaux

★ À maîtriser

📌 Le fumeur noir se situe sur l’axe de la dorsale, tandis que le fumeur blanc se situe sur ses côtés, où la température est moins élevée.

• Les sources hydrothermales forment des habitats de petite taille, caractérisés par des gradients de température et d’oxygène qui créent une oasis écologique différente du milieu environnant.

Compléments

• Les fumeurs noirs atteignent 300 °C et environ 22 m de hauteur, tandis que les fumeurs blancs atteignent 75 °C et environ 8 m de hauteur.

• La serpentinisation produit de la serpentine par interaction et altération des roches, réduit le CO₂ en méthane et en soufre et produit du dihydrogène.

💡 Astuce mémo

Fumeur noir chaud sur l’axe, fumeur blanc moins chaud sur les côtés

📖 5. Métabolismes et production primaire

★ À maîtriser

• Le catabolisme produit de l’énergie et des métabolites intermédiaires, tandis que l’anabolisme utilise ces précurseurs pour produire de la biomasse.

• La phototrophie utilise la lumière comme source d’énergie, tandis que la chimiotrophie utilise l’énergie chimique.

• L’autotrophie utilise le CO₂ pour produire de la matière organique, tandis que l’hétérotrophie utilise du carbone organique.

• La fixation du CO₂ par le cycle de Calvin nécessite du NADPH et de l’ATP et permet de produire les constituants de la biomasse, notamment les protéines et les lipides.

📌 La production primaire par chimiosynthèse est plus faible que celle de la photosynthèse, mais elle est probablement sous-estimée car les mesures sont rares et concernent seulement les organismes libres.

Compléments

• La chimiotrophie utilise un composé réduit comme donneur d’électrons, tandis que la photosynthèse produit de l’ATP à partir de la lumière.

• La production primaire est mesurée grâce au carbone 14, qui permet d’estimer la quantité de CO₂ assimilée en matière vivante.

💡 Astuce mémo

Phototrophie : lumière ; chimiotrophie : énergie chimique

📖 6. Pyrodictium abyssi

🔑 Notions clés & Définitions

• Pyrodictium abyssi : Archée vivant à proximité des cheminées hydrothermales, dont les cellules en forme de disques déformés sont reliées par des fibres remplissant l’espace périplasmique.

★ À maîtriser

• Pyrodictium abyssi vit entre 80 et 110 °C, avec un optimum thermique compris entre 97 et 105 °C, et à un pH compris entre 4,7 et 7,1, avec un optimum à 5,5.

• Pyrodictium abyssi oxyde le dihydrogène grâce au soufre élémentaire, qui joue le rôle d’accepteur final d’électrons et est réduit en sulfure d’hydrogène.

📌 Pyrodictium abyssi doit vivre assez près de la cheminée pour disposer de dihydrogène et de soufre élémentaire, mais pas trop près car la température atteint environ 100 °C.

Compléments

• Les fibres de Pyrodictium abyssi maintiennent les cellules proches de la cheminée et évitent leur dispersion par la forte vitesse des flux.

💡 Astuce mémo

H₂ donne des électrons → soufre accepteur → H₂S

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des dorsales

Comparaison des fumeurs