Dans l’océan Arctique central recouvert de glace, loin de toute côte, la nourriture au sol est difficile à trouver. Lorsque les scientifiques prélèvent des échantillons de carottes du fond marin ici, qui peuvent se trouver à plus de 2,5 miles sous la surface, ils arrachent généralement de la boue qui supporte peu ou pas d’organismes visibles à l’œil nu. Pourtant, en 2011, un de ces échantillons semblait contenir, selon les mots de l’étudiant qui l’a vu pour la première fois, « un ours polaire! »

Ce qui ressemblait à de la fourrure blanche, se souvient la biologiste marine Antje Boetius, de l’Institut allemand Alfred Wegener, était un morceau d’éponge de mer presque tout aussi surprenant. « Dans cette zone, vous auriez peut-être une éponge par kilomètre carré environ. Quelle coïncidence, pensions-nous, de frapper une éponge.

Pourtant, lorsque les scientifiques sont revenus au même endroit en 2016 avec des lumières et des caméras, ils ont trouvé la zone – au sommet d’un volcan sous-marin éteint, connu sous le nom de mont sous-marin – presque entièrement recouverte d’éponges. Certains mesuraient plus d’un mètre de diamètre.

La découverte a laissé les chercheurs avec une question brûlante : que diable ces éponges mangeaient-elles ? Dans une zone apparemment dépourvue de nourriture, « il n’était absolument pas clair comment ils pourraient atteindre cette densité », explique Boetius.

Il s’est avéré que les éponges de mer se régalaient des restes fossilisés de ce qui était autrefois une colonie de vers à tube vibrante, prospérant grâce au méthane libéré par le volcan autrefois actif, selon un nouvel article publié dans la revue Nature Communications . Et en les aidant à transformer ce non-alimentaire en nourriture, ils ont découvert que ce sont des bactéries symbiotiques.

C’est la première fois que des scientifiques découvrent un animal qui mange des fossiles. « La découverte que les éponges utilisent des sources de nourriture que d’autres organismes ne peuvent pas est très cool », déclare l’écologiste marin Jasper de Goeij de l’Université d’Amsterdam, qui n’a pas participé à l’étude. « Et cela corrobore les découvertes antérieures selon lesquelles la symbiose avec les bactéries permet une grande flexibilité dans l’acquisition de nourriture. »

Collines poilues

Sur les volcans sous-marins actifs, les vers tubulaires vivants s’installent au sommet des tubes vides des morts, génération après génération, créant l’apparence de « collines velues », explique la biologiste marine Antje Boetius, de l’Institut Alfred Wegener en Allemagne. Lorsque l’activité du volcan diminue et que le méthane que les vers transforment en nourriture cesse de couler, les vers meurent. Leurs tubes restent cependant et se fossilisent en chitine et protéines. 

Cette relation symbiotique est ce qui permet aux éponges de survivre ici, explique l’expert en éponges et auteur principal Teresa Morganti, de l’Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, en Allemagne.

Des études antérieures avaient déjà montré qu’une histoire d’activité volcanique pouvait continuer à affecter l’écosystème local même après l’extinction du volcan, explique l’écologiste marine Emmelie Åström, de l’Université arctique de Norvège, qui n’a pas participé à l’étude. Pourtant, ajoute-t-elle, « je suis surprise par ce jardin d’éponges dense si loin au nord, ce qui montre que nous ne savons pas tout ce qui existe dans les océans profonds ».

Éponges bébé

Comment les éponges, qui ne semblent pas beaucoup se déplacer, voire pas du tout, ont-elles réussi à atteindre ce buffet de vers tubulaires fossiles à volonté sur un mont sous-marin arctique ? Le biologiste marin et co-auteur Autun Purser, de l’Institut allemand Alfred Wegener, soupçonne qu’ils sont arrivés sous forme de larves.

« Il existe des jardins d’éponges similaires dans les eaux norvégiennes plus au sud », dit-il. « Alors peut-être que des larves sont venues de là. » Quelques chanceux, à la dérive sur le courant, ont dû rester coincés au sommet, où ils ont trouvé une profusion inattendue de nourriture.

Au fur et à mesure que les éponges passaient plus de temps à se régaler de tubes de vers fossiles, les bactéries symbiotiques qui les aidaient à les digérer ont probablement proliféré. Les éponges adultes transmettent ce microbiome hautement adapté à la génération suivante lorsqu’elles se reproduisent, en faisant sortir de leur corps des bébés éponges génétiquement identiques. (Les éponges peuvent aussi se reproduire sexuellement, mais cela conduit à des larves qui peuvent être emportées par le courant – une stratégie risquée lorsque vous vivez dans un environnement inhospitalier mais le seul moyen de coloniser de nouvelles zones.)

L’équipe a également trouvé des preuves convaincantes que les éponges adultes peuvent se déplacer, laissant une traînée d’éléments squelettiques à base de silice appelés spicules. Ils se déplacent principalement vers le haut, a découvert Morganti, où il peut être plus facile d’attraper les courants locaux transportant des morceaux de tubes de vers fossilisés. Le déplacement vers le haut peut également faire de la place pour la prochaine génération, permettant à de plus petites éponges de mûrir dans des endroits plus à l’abri des courants.

Ces éponges peuvent abriter de petits animaux comme des crevettes, ont-ils appris, qui se nourrissent probablement de leurs restes et parfois d’une bouchée d’éponge. Les étoiles de mer aussi mangent des éponges mourantes. (Ces animaux vivent également dans des environnements extrêmes.)

Mais combien de temps cet écosystème inhabituel peut-il survivre, vivant des restes d’une communauté éteinte ? « Ces éponges ont un métabolisme très faible », dit Morganti, « donc je ne vois pas comment elles pourraient finir leur nourriture ici. »

Une menace plus probable pour cette colonie d’éponges de mer peut provenir du changement climatique, qui réduit la couverture de glace arctique et peut favoriser la croissance d’algues. Cela pourrait faire passer la chaîne alimentaire à la vitesse supérieure et faire pleuvoir plus de nourriture sur le fond marin. Cela en soi ne nuirait pas aux éponges, dit Purser. Mais cela pourrait créer des opportunités pour d’autres animaux – peut-être une espèce d’éponge à croissance plus rapide qui ne peut pas survivre dans cette région aujourd’hui – pour les surpasser.

« D’après mon expérience dans ces régions nordiques », dit-il, « lorsque les choses commencent à changer, l’écosystème devient déséquilibré de telle manière que nous ne savons pas vraiment quels animaux sont les plus susceptibles de prospérer.

Source: National Geographic