Les écosystèmes extrêmes sont ceux dans lesquels les conditions de vie sont telles qu’ils posent un défi à la plupart des organismes. Ils couvrent les environnements avec des températures très élevées ou basses, une faible humidité ou des nutriments et une pression élevée, une irradiation, un pH ou des sels, entre autres. Si on a longtemps cru que la vie dans ces milieux n’était pas possible, on sait aujourd’hui que la vie fait son chemin avec un élan insoupçonné et que les milieux stériles de notre planète sont une très rare exception. Malgré les ressources imaginatives développées par les organismes qui vivent dans ces écosystèmes pour s’y adapter, les pressions environnementales auxquelles ils sont soumis en raison du changement global les conduisent à une position compromise, se rapprochant de plus en plus de la limite de leur survie. .
Le grand printemps prismatique de Yellowstone : organismes thermophiles
Les organismes thermophiles sont ceux qui sont capables de survivre dans des écosystèmes soumis à des températures très élevées. À mon avis, l’exemple le plus emblématique de ces écosystèmes est la grande source prismatique de Yellowstone. Vous avez sûrement déjà vu une photo d’elle ! C’est ce lac circulaire enfumé avec des anneaux de couleurs concentriques qui vont du bleu profond au centre au rouge à l’extérieur, et ça pue les œufs durs, bien que ce détail ne soit pas véhiculé par les photos.
J’ai été très surpris lorsque j’ai découvert que la grande fontaine prismatique et les plus de 10 000 fumerolles et geysers trouvés dans le parc sont la face visible de la caldeira d’un volcan très peu profond situé au niveau du sol qui occupe une grande partie du parc. Deux choses sont nécessaires pour créer ces formations hydrothermales : la chaleur, qui provient du magma volcanique, et beaucoup d’eau, qui s’infiltre dans le sous-sol par les fissures des roches perméables, et qui provient de la pluie ou de la neige du plateau de Yellowstone. Au fur et à mesure que l’eau se rapproche du magma, elle devient de plus en plus chaude, jusqu’à ce qu’il arrive un moment où elle dépasse le point d’ébullition, mais au lieu de passer à l’état gazeux, elle reste à l’état liquide en raison de l’énorme pression à laquelle elle Est soumis Cette eau super chaude est très fine et remonte à la surface tandis que l’eau plus froide coule, créant des courants de convection qui forment le système de pompage naturel des bouches hydrothermales du parc.
Et on pourrait penser : eh bien, cette eau à ces températures doit être stérilisée. Quel organisme pourrait vivre dans ces conditions ? Jusque dans les années 1960, on pensait qu’aucune, mais en 1964, un microbiologiste du nom de Thomas Brock a identifié des cyanobactéries dans ces eaux fumantes, et cela a changé l’idée dominante de l’époque selon laquelle les micro-organismes ne peuvent pas vivre dans des environnements extrêmes et la vie a commencé à se trouver dans des conditions extrêmes de pH, de froid, de chaleur et d’aridité. Pour en revenir à la source prismatique, ce sont précisément des populations microbiennes adaptées à différentes températures qui créent des cercles concentriques aux couleurs impressionnantes, et non des gisements minéraux, comme on le pensait à l’origine.
La principale menace qui pèse sur ces zones est la surexploitation des ressources telles que le pétrole, le gaz ou les eaux souterraines qui implique des forages en surface. Heureusement, il y a des décennies, les autorités compétentes ont identifié ce risque et depuis 1994, le développement de ces zones a été limité. Cette protection a permis de mener des centaines d’investigations sur les micro-organismes résistants à la chaleur dans les zones thermales du parc, conduisant à des avancées médicales, médico-légales et commerciales essentielles pour notre société d’aujourd’hui. Sans aller plus loin, c’est dans ces micro-organismes thermophiles qu’a été trouvée à l’origine l’enzyme TAQ polymérase, qui permet de réaliser la fameuse PCR qui a été vitale dans notre lutte contre le coronavirus. C’est dire à quel point la conservation de l’environnement est importante et c’est à quel point la recherche scientifique est importante.
Les salines d’Alicante et de la Mer Morte : Organismes halophiles
Les organismes halophiles sont capables de vivre dans des environnements très salins. Les organismes qui ne sont pas adaptés à ces conditions ne peuvent pas survivre dans ces milieux car ils meurent de déshydratation, car la différence de concentration de sels entre l’intérieur et l’extérieur de leurs cellules fait que l’eau à l’intérieur des cellules a tendance à sortir, pour ce qu’elles se déshydrater et mourir. Cependant, chez les organismes halophiles, cela ne se produit pas grâce à diverses adaptations morphologiques ou physiologiques que nous passerons en revue ci-dessous.
Compte tenu du fait que la salinité des mers et des océans est d’environ 3 %, n’est-il pas étonnant de savoir que des archées ont été trouvées dans les salines d’Alicante qui peuvent tolérer une salinité allant jusqu’à 34 % ? Et comment font-ils ? Eh bien, les micro-organismes halophiles s’accumulent à l’intérieur d’un soluté compatible avec la fonction cellulaire en tant qu’ions ou composés organiques et le stockent également dans des structures spéciales telles que les vacuoles. De cette façon, sa concentration à l’intérieur est plus élevée qu’à l’extérieur et cela fait que l’eau reste à l’intérieur des cellules en évitant la déshydratation.
Les plantes sont également capables de s’adapter à ces environnements extrêmes : Une plante halophyte peut maintenir une concentration interne en sel compatible avec la vie grâce à trois mécanismes principaux : le premier est en excrétant l’excès de sel à travers des structures telles que les glandes à sel ou les trichomes, le second est en concentrant le sels dans les tissus de ses feuilles qui plus tard meurent et tombent, et le troisième consiste à diluer la concentration de sels dans l’eau retenue dans un tissu spécial appelé parenchyme aquifère.
L’exemple le plus emblématique qui me vient à l’esprit de ce type de milieu est la mer Morte, entre Israël et la Jordanie, dont le taux de salinité varie entre 28 et 32 % selon la profondeur. C’est précisément la caractéristique qui donne son nom, car on pensait qu’aucun organisme ne pouvait vivre dans cet environnement. Et s’il est vrai qu’il n’y a pas une seule espèce de poisson ou d’amphibien dans ses eaux, il existe une espèce de crustacé spécialement adaptée qui est l’artémia et certaines espèces de pélicans et de cigognes qui s’en nourrissent, ainsi que des bactéries, des archées et les virus halophiles.
Et la question à un million de dollars est : pourquoi la mer Morte est-elle si salée ? Eh bien, la première chose que je dois souligner, c’est que ce n’est pas une mer, mais un lac. Mais pas n’importe quel lac, mais un lac endoréique, ce qui signifie que plusieurs rivières et ruisseaux s’y jettent, mais aucun ne s’écoule, de sorte que les minéraux qui atteignent le lac y restent pour toujours. D’autres facteurs comme le fait qu’elle se situe à plus de 400 mètres sous le niveau de la mer et que le climat désertique chaud favorise l’évaporation de ses eaux, convergent pour faire de la Mer Morte ce qu’elle est. De cette façon, la salinité du lac augmente chaque année au fur et à mesure que les minéraux s’accumulent, à tel point que la densité de ses eaux est si élevée qu’elle ne permet pas au corps humain de couler.
En raison de l’augmentation de la température due au changement climatique et à l’extraction d’eau pour l’irrigation, le niveau d’eau de la mer Morte est réduit d’un mètre par an. De plus, plusieurs sociétés israéliennes et jordaniennes extraient les minerais de leurs eaux pour le développement d’une importante activité économique, et pour cela il faut aussi évaporer artificiellement l’eau. Tous ces facteurs réduisent chaque année le niveau des eaux de la mer Morte et menacent sa stabilité, de sorte que les écosystèmes hypersalins auront également besoin de notre protection pour surmonter les changements que le futur proche apporte.
Rio Tinto : Organismes acidophiles
La rivière Tinto (Huelva) est située dans une zone riche en un minéral composé de fer et de soufre exploité dans ces mines depuis plus de 5 000 ans : la pyrite. La rivière Tinto présente des eaux particulièrement inhospitalières pour abriter la vie car elle a une forte concentration de métaux lourds, de composés de fer et de soufre, et un pH aussi acide que l’intérieur de notre estomac. Pourtant, et contre toute logique, ces eaux fluviales regorgent de vie.
Bien que certains micro-organismes eucaryotes tels que les algues et les champignons survivent dans ces conditions, les organismes qui prolifèrent réellement dans ce milieu hostile et les protagonistes de cette histoire sont un type d’organismes unicellulaires sans noyau défini appelés chimiolithoautotrophes, que l’on pourrait traduire par organismes mangeurs. de pierres. Et ils ont un nom si curieux car ils n’ont besoin d’aucun substrat organique pour leur nutrition, mais tirent leur énergie de l’oxydation de composés inorganiques, principalement de la pyrite.
Un aparté à cette histoire : je ne sais pas quelle explication ils vous ont donnée quand vous avez demandé pourquoi les eaux de cette rivière étaient rougeâtres, mais ils m’ont dit que c’était dû à la teneur en fer des minéraux de la mine. Eh bien, il semble que les minéraux en soi ne soient pas responsables de la coloration de la rivière, mais ce sont plutôt les chimiolithoautotrophes qui, en métabolisant la pyrite, produisent comme composant secondaire l’ion ferrique qui donne cette couleur rougeâtre aux eaux, en plus des protons et du sulfate qui acidifient l’eau à un pH de 2. Le fait qu’un processus biologique soit à l’origine de l’acidité de l’eau est ce qui maintient le pH stable et n’est pas dilué par les précipitations de la saison des pluies ou concentré avec la sécheresse estivale.
Ce sont donc ces organismes extraordinaires qui ont fait de la rivière Tinto une enclave emblématique, déterminant à la fois son acidité et sa coloration. Mais la chose ne s’arrête pas là, mais, en plus, ces micro-organismes résistent aux rayonnements ultraviolets et peuvent vivre sans oxygène dans les sédiments fluviaux, ce qui leur permettrait de survivre sur une planète sans couche d’ozone. Cette caractéristique, ajoutée au fait qu’ils n’ont incroyablement pas besoin de matière organique pour vivre, a attiré l’attention de la NASA pour étudier les origines de la vie sur terre lorsque notre planète était très différente de ce que nous connaissons aujourd’hui. Pour ajouter encore plus d’intérêt au sujet, il s’avère que la sonde d’opportunité de la NASA a trouvé dans le sol de Mars un minéral produit par les chimiolithoautotrophes lorsqu’ils effectuent un métabolisme dans les eaux acides. Par conséquent, et en l’absence de preuves supplémentaires, ce minéral pourrait être considéré comme un indicateur d’un processus biologique en dehors de la terre.
On pourrait penser qu’un écosystème si limité dans l’espace, singulier et précieux du point de vue scientifique, économique, environnemental et touristique, est sûrement dûment choyé et protégé. Eh bien, pas pour ceux-là. Il s’avère que Ecologists in Action a passé des années à dénoncer les différents points de contamination du fleuve par les déversements d’eau. D’une usine de teinture située sur la rive du fleuve qui change la couleur de ses eaux, aux fuites de la décharge toxique de Nerva, en passant par les eaux fécales non traitées des municipalités traversées par le fleuve. Le documentaire « Tinto » du collectif Triángulo Obtuso recueille ces plaintes. Pour moi en particulier, le fait qu’il y ait si peu de volonté politique pour résoudre un problème aussi local me donne peu d’espoir que nous puissions relever les défis du changement global, mais il ne reste plus qu’à espérer et à faire des petits pas individuels qui favorisent protection environnementale.
*****
Cet article nous est envoyé Morilles de Lourdes: Docteur en écologie de l’Université Pablo de Olavide de Séville, travaille actuellement comme chercheur à l’Université de Lisbonne. Ces dernières années, il s’est spécialisé dans l’étude des processus pédologiques dans les écosystèmes méditerranéens dans un contexte de changement global. Dans sa page internet mednchange.weebly.com écrit sur le déroulement de son projet actuel, Med-N-Change. Vous pouvez aussi la suivre sur Twitter : @Morillas_L le fr @MedNChange.
Si vous avez un article intéressant et que vous souhaitez que nous le publions dans Naukas en tant que contributeur invité, vous pouvez nous contacter.
