Ile Polynésienne
Ile Polynésienne

La richesse des îles polynésiennes

Bien ensoleillées, les eaux de surface des îles polynésiennes (0 à 150 mètres) sont à priori propices au développement des micro-algues phytoplanctoniques. Mais cette production primaire nécessite aussi des sels minéraux dont la couche supérieure de l’océan est pratiquement dépourvue.

Ile en Polynésie
Ile en Polynésie

Les îles polynésiennes : Un système original d’enrichissement récifal

Au coeur des îles de Polynésie, les nutriants (micro-algues phytoplanctoniques) abondent pourtant en profondeur (500 mètres et plus) ne peuvent remonter vers la zone éclairée du fait d’une différence de température trop importante entre ces couches. Cette « stratification thermique » empêche donc tout échange vertical cantonnant les eaux les plus riches aux niveaux les plus profonds de l’océan. D’ailleurs aucun « upwelling« , (processus de remontée d’eau profonde, froide et riche, jusqu’en surface comme cela est le cas le long des côtes du Chili ou du Pérou), n’a jamais été détecté dans l’immense région du Pacifique central (excepté le long de la ligne équatoriale).

La production zooplanctonique qui est intimement liée à la production phytoplanctonique reste, de ce fait, tout aussi faible. Dans ce contexte, les récifs coralliens de polynésie ont bien du mal à subvenir à leurs besoins nutritifs, tout au moins de manière hétérotrophe ..

Pire encore, dans un milieu qui les agresse et les érode en permanence (vents, houles, courants, cyclones), ils ne cessent de perdre une partie de leur production. En toute logique, ces formations récifales auraient dû finir par disparaître… Et pourtant, elles prospèrent depuis des millions d’années, constituant de paradoxales oasis de vie au coeur d’un océan quasi-vide

Comment ces écosystèmes algo-coralliens parmi les plus productifs du monde (5OO/8OO grammes de carbone fixé/m2/an) peuvent-ils s’épanouir avec tant d’exubérance au coeur d’une zone océanique parmi les plus pauvres et les moins productives de la planète (50 grammes de carbone fixé/m2/an) ?

Ce paradoxe a longtemps interpellé les scientifiques. Beaucoup s’essayèrent à donner des réponses. Aucun cependant n’en formula de satisfaisante.

En 1986,Francis Rougerie et Bruno Wauthy, deux chercheurs de l’ORSTOM (aujourd’hui dénommé Institut de Recherches et de Développement) jettent les bases d’une théorie enfin rationnelle. Conscients que le « modèle classique » (qui veut que l’océan de surface vienne  » nourrir  » le récif-barrière corallien) est inadéquate et que les échanges « horizontaux », seuls, ne suffisent pas à équilibrer les besoins nutritifs de ces écosystèmes, ces deux océanographes postulent en faveur d’un autre système d’apports en sels nutritifs dissous. Apports importants et continus qui se feraient de manière verticale cette fois, au coeur même du socle poreux et perméable des édifices. Ainsi, les îles et atolls de Polynésie fonctionneraient comme des arbres puisant aux tréfonds de leur structure, par un processus original, les substances nécessaires à leur épanouissement.

Village de Polynésie
Village de Polynésie

Il faudra près de dix années de patientes recherches sur le terrain et en laboratoire pour valider cette théorie. Des forages furent entrepris sur les platiers de l’atoll de Tikehau et de l’île de Tahiti (côte Est) jusqu’à des profondeurs de 35, 50 et 150 mètres. Les eaux interstitielles furent recueillies chaque mois pour analyses.

Les résultats vinrent confirmer ce que ces scientifiques supposaient. Les teneurs en nutriants (sels minéraux dissous, oligo-éléments et gaz carbonique) étaient très nettement supérieures à celles des eaux océaniques ou lagonaires adjacentes mais voisines de celles des couches profondes de l’océan (eau antarctique intermédiaire).

De fait, après avoir pénétré dans le socle (basaltique et/ou calcaire) perméable des îles de Polynésie française et atolls, les eaux océaniques profondes sont réchauffées par le flux géothermique (chaleur émise par la croûte océanique et les points chauds du volcanisme sous-marin). Ces eaux de pénètration subissent ainsi une diminution de densité et s’élèvent par convection vers les parties supérieures des édifices récifaux; elles ressortent préférentiellement au niveau de la couronne récifale océanique – zone affleurante sans cesse nettoyée par les vagues – et secondairement au fond des lagons. L’apport régulier de nutriants à cet étage de l’édifice algo-corallien permet d’équilibrer les besoins en sels nutritifs indispensables à sa forte productivité, tout en maintenant la clarté des eaux océaniques et celle, plus relative, des eaux lagonaires.

Du fait qu’il s’effectue, non pas en pleine eau, mais au sein d’une structure calcaire et sous l’action du flux géothermique, Francis Rougerie et Bruno Wauthy donnèrent le nom « d’endo-upwelling géothermique » à cet original processus de remontée d’eau riche vers la surface.

Corail - Récif en Polynésie
Corail – Récif en Polynésie

Un rôle majeur dans l’édification de l’écosystème corallien

Depuis un demi-siècle environ que les coraux tropicaux bâtisseurs de récifs ont pour caractéristique essentielle d’abriter dans leurs tissus organiques des micro-algues monocellulaires appelées « zooxanthelles » qui vivent en symbiose avec leurs hôtes. Ces algues sont présentes en forte densité (plusieurs millions au cm2). Leur rôle est fondamental. Outre un apport nutritif aux polypes – essentiel dans un environnement océanique à très faible production planctonique – elles contribuent également à l’édification du squelette calcaire. Ce sont elles toujours qui, par leurs pigments photosynthétiques, donnent leurs colorations aux madrépores.

Dans une colonie en bonne santé, la densité de ces micro-algues peut doubler tous les dix jours. La diffusion lente et régulière de sels minéraux apportés par le flux endo-upwellé vient satisfaire leurs besoins en la matière (elle profite également aux innombrables micro-organismes présents dans les pores et cavités récifales). Ayant une croissance lente, les tissus des polypes se trouvent rapidement saturés en micro-algues. Ils expulsent alors la fraction excédentaire. Ces apports phytoplanctoniques constituent une véritable manne pour les consommateurs primaires que sont les copépodes et autres larves zooplanctoniques.

On voit donc l’extrême importance que revêt le processus d’endo-upwelling dans les milieux oligotrophes de la ceinture intertropicale du Pacifique. En maintenant les zooxanthelles en état de bloom, ce processus discret mais continu contribue à l’édification de la chaîne alimentaire toute entière selon le schéma: prolifération de bactéries, micro-organismes et tahitimicro-algues symbiontes (production primaire) – capture par les coraux, les éponges et autres filtreurs (production secondaire) – broutage par la faune benthique et les poissons récifaux (production tertiaire) et, in fine – exploitation des récifs par la faune pélagique (thons, thazards).

Avec la confirmation scientifique de l’existence du processus « d’endo-upwelling géothermique », une réponse pertinente au fonctionnement des atolls et récifs-barrières est enfin apportée.

Cette découverte est d’autant plus importante qu’elle permet d’expliciter non seulement la richesse d’une bonne partie des édifices coralliens tropicaux de la planète mais aussi des phénomènes jusqu’alors mal compris comme le blanchissement des coraux (eaux de surface trop chaudes perturbant la bonne résurgence du flux endo-upwellé) ou encore certains « effets d’îles » spectaculaires. Celui des Marquises notamment.

Marquises
Marquises

Le cas particulier des îles Marquises

Parce qu’aucun phénomène dynamique de type upwelling n’a jamais été mis en évidence et que les apports dus aux ruissellements (rivières, etc…) sont peu significatifs – la présence d’eaux vertes dans un rayon de un à deux milles autour des îles Marquises a longtemps intrigué les océanographes. Ces eaux côtières, qualifiées de  » vertes «  car sensiblement plus riches en nutriants et en phytoplancton, contrastent fortement avec celles limpides et oligotrophes du large.

Parallèlement à cet « effet d’île » inexpliqué, l’absence de récif-barrière dans l’archipel des îles Marquises, exception parmi les îles tropicales du Pacifique sud et ouest, suscitait bien d’autres interrogations. Au cours des campagnes  » Hydropol  » du Marara (bâtiment océanographique et de contrôle biologique du CEP/CEA) entreprises entre 1986 et 1990, divers relevés furent effectués autour des îles Marquises. Ils permirent de mieux appréhender ces phénomènes et même de lever un ample coin du voile qui masquait jusqu’alors ces énigmes.

Polynésie française
Polynésie française

Les écho-sondages et autres dragages effectués par ce navire permirent de révéler la présence de terrasses sous-marines ceinturant les îles de l’archipel. Raccordées à la terre par une pente faible, ces terrasses se prolongent vers le large sur une distance de un à deux milles. Au rebord qui culmine à moins 95 mètres (+ ou – cinq mètres) de profondeur, succède un escarpement raide et régulier de l’ordre de 50%.

Ces profils sont en fait identiques à ceux des atolls des Tuamotu et des îles hautes entourées de récifs-barrières affleurants. De plus, les relevés ont démontré la nature « carbonatée » de ces constructions. Selon toute vraisemblance donc, ces terrasses seraient des récifs-barrières morts et submergés. Il y a 20.000 ans, ces derniers affleuraient car l’océan était 120 mètres plus bas. marquise voilier

Lors du dernier réchauffement global planétaire, l’injection massive d’eaux glacées issues de la fonte des glaciers de l’Antarctique et du Chili aurait entraîné une élévation rapide du niveau de l’océan (+ 90 mètres en 10.000 ans) ainsi qu’une chute de la température des eaux de surface. S’étirant vers l’ouest en bordure sud du courant équatorial, cette langue d’eau froide peu salée aurait touché l’archipel des Marquises. La température océanique serait alors descendue en dessous de la limite létale des coraux tropicaux (18°C) et aurait provoqué la mort de ces récifs-barrières.

Carte des îles de Polynésie
Carte des îles de Polynésie

Quelques milliers d’années après, lorsque la montée des eaux océaniques se fut ralentie et que leur température atteignit à nouveau les 20°, les recifs-barrières marquisiens se trouvaient à près de 90 mètres de profondeur ! Cette dernière était trop importante pour que les madrépores puissent reconquérir l’espace.

Toutefois, rien ne s’oppose à l’hypothèse qu’un flux endo-upwellé ait persisté au sein de ces structures, même ennoyées et mortes. Ainsi, les nutriants débouchant à la crête de récifs réduits à l’état de squelettes n’étant plus consommés par les zooxanthelles peuvent être utilisés directement par le phytoplancton océanique.

Cet apport régulier en sels nutritifs accroît de façon significative la productivité primaire des eaux de surface et explique donc la couleur verte qu’elles revêtent à la périphérie des côtes.

Cette importante production phytoplanctonique constitue par ailleurs le maillon essentiel d’un écosystème marin dont la richesse et l’originalité sont unanimement reconnus par la communauté scientifique.

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