L’influence du brassage sur les organismes marins fixés

Kaandorp J. A. & Kübler J. E. The Algorithmic Beauty of Seaweeds, Sponges and Corals. Springer, 2001, XV, 193 p. ISBN : 978-3-540-67700-0

Les organismes vivants qui prospèrent dans l’océan subissent l’influence déterminante de nombreux paramètres environnementaux. La température de l’eau est sans doute celui qui est le plus spectaculaire dans son impact sur les peuplements marins et la façon dont elle détermine les grandes régions océaniques. Ainsi, les récifs coralliens ne se rencontrent pas dans des eaux de mer dont la température peut passer sous 18 à 20°C au cours de l’année.

À l’intérieur de la ceinture intertropicale, qui est à peu près la limite d’extension des récifs coralliens tout autour du globe, d’autres paramètres agissent plus localement et participent à ce que l’on peut appeler la zonation des écosystèmes marins. Pour les communautés marines fixées, ou benthiques, les deux caractéristiques de l’environnement qui sont particulièrement importantes sont la lumière, qui est nécessaire à la réalisation de la photosynthèse, et le brassage. Ces paramètres qui caractérisent l’environnement physique des animaux marins fixés ont été largement étudiés par les scientifiques et bien modélisés. Leur influence sur les êtres vivants est aussi très bien décrite et permet d’expliquer notamment les variations de formes que l’on peut observer. Les auteurs de ce livre passent ici en revue les conséquences connues de la variation du brassage sur la morphologie des algues et des coraux.

Les algues supérieures et les coraux sont très exposés aux contraintes du brassage et peuvent être arrachés et cassés lorsque celui-ci devient trop violent. Ils sont aussi dépendants du brassage pour leurs processus physiologiques. En effet, la circulation de l’eau permet de disperser les spores et les larves, souvent planctoniques, ainsi que les gamètes et permet ainsi une bonne dispersion des espèces. Les déchets du métabolisme ainsi que les sédiments sont aussi éliminés par le brassage. Les gaz, oxygène et gaz carbonique, et les produits chimiques dissous, tels que l’azote et le phosphore, sont aussi transportés par le brassage. Le plancton est apporté aux organismes filtreurs par le brassage qui favorise ainsi la nutrition. Donc, les organismes vivants ont intérêt à s’adapter au brassage, afin de mieux l’exploiter.

Les courants importants induisent la forme que certaines espèces peuvent prendre. Ce lithophyton fléchi mais ne cède pas en épousant le mouvement d’eau, il devient insensible à la pression qui est exercé sur lui.
Photo : Aqua Press
    
Le brassage peut se présenter sous plusieurs formes :

-        unidirectionnel, c'est-à-dire que la circulation d’eau suit une seule direction et ne change pas ;
-        bi-directionnel, sous l’action du phénomène des marées (variation sur plusieurs heures) ou des vagues et de la houle (variation sur plusieurs secondes ou quelques minutes) ;
-        irrégulier ou turbulent dans les zones de déferlements des vagues et de ressac. Cette turbulence, qui est souvent recherchée en aquarium, apparait naturellement lorsque la vitesse du courant augmente.

Les organismes fixés ont développé des mécanismes d’adaptation à ces contraintes de brassage et il est possible de prédire les évolutions morphologiques induites.

Un courant unidirectionnel impose une force qui pousse les organismes fixés dans une seule direction. Il en résulte une différence de pression d’un coté à l’autre de leur corps. Puisque le brassage augmente lorsqu’on s’éloigne du substrat, les organismes qui poussent dans un tel environnement subissent des forces qui sont d’autant plus importantes qu’ils sont grands. Se mettent alors en place des adaptations morphologiques qui permettent de réduire la prise au courant :

-        orientation du corps dans le sens du courant (la plupart des algues supérieures et des coraux mous – alcyonaires ou gorgones – s’adaptent ainsi de façon passive au courant et réduisent ainsi la pression sur leur corps) ;
-        morphologie plus profilée pour un meilleur écoulement de l’eau ;
-        porosité plus importante (plus de vide entre les branches d’une colonie corallienne, par exemple).

Ces variations de la pression de l’eau autour des organismes fixés peuvent aussi générer des courants secondaires, souvent verticaux, et créer une circulation localement ascendante. Celle-ci permet alors un renouvellement bénéfique de l’eau qui stagne à l’intérieur des morphologies complexes : organismes ou colonies branchus et/ou très ramifiés.
La couche limite de diffusion contrôle les échanges avec l’environnement 
Sous l’effet du brassage, l’eau au contact des organismes fixés ne se renouvelle pas totalement, il se crée un gradient de courant qui induit une zone d’eau immobile au contact des surfaces : substrat ou êtres vivants. Il s’agit d’une couche d’eau fixe, que l’on nomme la couche limite de diffusion, à l’intérieur de laquelle le brassage ne se produit plus. Il faut du temps à cette couche limite pour s’installer. Son épaisseur peut varier de quelques millimètres dans le cas d’un brassage turbulent à près d’un mètre pour un brassage unidirectionnel stable. Le relief peut aussi jouer sur cette couche limite et en modifier la dynamique très localement. Au niveau de la couche limite de diffusion, le transfert des substances dissoutes (gaz et nutriments) est contraint par le phénomène de diffusion. Le principe en est qu’un élément circule de l’endroit où il est le plus concentré à l’endroit où il est le moins concentré. Ce phénomène est très contraignant et régit les échanges métaboliques des organismes fixés : respiration, photosynthèse et nutrition minérale. Ainsi, des expériences menées dans des tunnels à courant ont montré que l’absorption du phosphore par les coraux était directement fonction du courant et pouvait varier d’un facteur 10 en intensité. Les meilleurs résultats ont alors été obtenus avec des flux turbulents pour lesquels la couche limite de diffusion devient particulièrement mince.

Les conséquences de l’action du brassage sur les organismes marins fixés vont de la simple déformation du corps (passive ou active au cours de la croissance) à sa rupture ou son arrachement du support. Les coraux branchus sont ainsi plus abondants dans les zones de faible brassage, alors que les coraux massifs sont plus abondant où le brassage est fort. De plus, la capacité des organismes à s’alimenter ou à intercepter la lumière peut être altérée. Ainsi, les colonies branchues et/ou ramifiées interceptent mieux le plancton lorsque le brassage augmente alors que les colonies massives y sont insensibles. Mais la performance d’interception des particules atteint une limite lorsque le brassage devient trop violent et déforme les polypes et leurs tentacules. De même, l’espacement des branches d’une colonie corallienne influence l’efficacité de la capture du plancton : un espacement plus important améliore la capture en condition de faible brassage mais la dégrade en condition de fort brassage. Enfin, la présence d’organismes voisins qui influencent les conditions de brassage très localement a aussi un impact sur la performance de nutrition.

Ainsi, la répartition des différentes morphologies de coraux est fonction de ces contraintes opposées et les communautés observées sont un assemblage souvent plus fin que ce que la théorie et l’expérimentation suggèrent. En aquarium, le brassage est rarement un problème sauf pour les anthozoaires azooxanthellés, qui dépendent de l’alimentation planctonique. Il est parfois responsable de modifications de la morphologie d’organismes collectés dans la Nature et habitués à d’autres conditions. Il est le plus souvent un allié important et précieux pour la création d’un récif captif.
Rubrique "Science appliquée"
Le décodage d'une publication scientifique ou aquariophile innovante met son contenu à la portée des amateurs et la replace dans un contexte pratique pour les applications à l'aquarium. Une façon digeste de voir plus loin.

Nicolas Leclercq.

Une version PDF plus complète est disponible ici : 
http://www.animalia-editions.com/n30-aout-septembre-octobre-2014/827-science-appliquee-linfluence-du-brassage-sur-les-organismes-marins-fixes.html

Aucun commentaire:

Enregistrer un commentaire