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LES ZOOXANTHELLES

 

LES ZOOXANTHELLES

Les zooxanthelles sont des algues microscopiques qui vivent dans les cellules des Cnidaires (coraux, anémones, gorgones…) mais aussi certains Mollusques (bénitier, ) et effectuent la photosynthèse. Elles ont donc besoin de lumière.

Elles procurent aux animaux qui les hébergent de l’oxygène et des nutriments. En échange, l’hôte leur offre une place au soleil et une protection.

Les animaux hébergeant des zooxanthelles sont souvent très colorés. Chez les coraux bâtisseurs de récifs, les Madréporaires, les zooanthelles sont présentes dans toutes les espèces sans exception.

Ces microalgues sont de couleurs brune, jaune ou verte. Leur diamètre est d’environ 10µm. Elles possèdent un stade à deux flagelles (Dinoflagellés).

L’espèce de zooxanthelles la plus représentée est Symbiodinium microadriaticum.

Les zooxanthelles vivent à l’intérieur des cellules (intracellulaires) plus exactement dans l’endoderme (paroi interne). La colonisation des coraux se fait dès leur stade larvaire. L’algue se fixe alors sur la paroi externe , l’ectoderme. Dès que la larve corallienne se fixe, l’algue gagne l’endoderme puis se multiplie.

Selon les espèces de Madrépores, la densité des zooxanthelles varie. Elles est plus importantes pour les genres Acropora et Pocillopora chez qui la densité peut atteindre 30.000 algues par mm3.

Les zooxanthelles se retrouvent en plus grande quantité dans les zones les plus exposées à la lumière, photosynthèse oblige. Cependant, chez les Acropora, il semble que les zooxanthelles soient moins abondantes aux extrémités. 

En fonction de la physiologie du polype, la répartition des algues dans les tissus de l’hôte varie. En ce qui concerne les polypes qui s’épanouissent la nuit, la quantité de zooxanthelles est moindre sur les tentacules que ceux qui s’épanouissent le jour.

Chez d’autres espèces, les zooxanthelles sont présentes dans la cavité centrale qui fait office d’estomac, le stomodeum car elles apportent leur concours à la nutrition. C’est le cas du genre Galaxea.

Comme tous les végétaux qui effectuent la photosynthèse, les zooxanthelles sont pigmentées. Elles possèdent de la chorophylle ou d’autres pigments (caroténoïdes ou xanthophylles). Ces pigments sont les molécules responsables de la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique qui caractérise la photosynthèse. Les zooxanthelles peuvent posséder plusieurs pigments, ce qui leur permet de répondre à des conditions d’éclairement variable, par exemple, en fonction de la profondeur.

La photosynthèse permet la « fabrication » d’oxygène et de composés organiques (sucres) à partir du gaz carbonique et de l’eau à l’aide de la lumière qui fournit l’énergie nécessaire. En fait, l’oxygène est un  » déchet » de la photosynthèse autant que le CO2 l’est pour nous avec la respiration.

Dans la relation zooxanthelle-polype, l’algue produit de l’oxygène qui contribue à la respiration du polype. Ce gaz diffuse à travers la membrane de la zooxanthelle. De nuit, les algues ne recevant pas de lumière ne produisent donc pas d’oxygène et le polype respire l’oxygène dissous dans l’eau de mer. Certaines espèces sont plus consommatrices d’oxygène. C’est le cas d’Acropora. Ils sont donc plus sensibles au stress et au départ des zooxanthelles mais aussi à la diminution de l’oxygène dissous dans l’eau de mer, par exemple lors d’une élévation de température.

En fonction de la luminosité, la production d’oxygène diminue avec la profondeur mais dans certains cas, les zooxanthelles se sont adaptées à la faible luminosité (composition différente des pigments).

Les scientifiques ont observé que le rendement photosynthétique du couple polype-zooxanthelle était aussi important que les dinoflagellés libres.

Les composés carbonés ou sucres fabriqués par les algues sont glycérol, glucose, acides aminés, peptides…Ces molécules pour profiter au polype traversent la membrane de l’algue, perméable à ces substances. Elles se retrouvent ainsi dans le cytoplasme des cellules du polype. Il semble que cette perméabilité membranaire soit augmenter par la présence du polype.

Les substances chimiques se retrouvent donc dans les cellules du polype.

L’algue pourrait aussi fabriquer certaines vitamines et hormones utilisées par le polype. L’ensemble des observations faites montrent que le polype uitlise les composés produits par les zooxanthelles pour son propre métabolisme, glucides, lipides, et protides.

L’algue utilise les déchets azotés du polype et donc les recycle. Par contre le CO2 issu de la respiration du polype n’est pas absorbé par l’algue qui tire le gaz carbonique directement de l’eau de mer. Les déchets phosphorés du polype sont aussi recyclés par l’algue pour son métabolisme protidique.

Les zooxanthelles interviennent dans le processus de calcification des coraux.

Elles pourraient favoriser la précipitation du carbonate de calcium ainsi que favoriser la croissance du corail. Les phosphates qui normalement empêchent la formation d’aragonite (carbonate de calcium) sont absorbés par l’algue ce qui contribue à améliorer le processus de calcification des coraux.

Cette symbiose est un donc échange vital permanent, indispensable à la vie du corail comme à celle de la zooxanthelle.

 

LE BLANCHISSEMENT DES CORAUX

LE BLANCHISSEMENT DES CORAUX

Tout d’abord, faut-il dire blanchissement ou blanchiment ?

Le  blanchiment est le fait de recouvrir de blanc ou de rendre blanc alors que le  blanchissement est le fait de devenir blanc. En ce qui concerne les coraux, il s’agit donc de blanchissement.

blanchissement du corail Moorea 

Pollicipora à Mooréa

Ce blanchissement est une décoloration des coraux suite à l’expulsion des zooxanthelles, algues symbiotiques qui vivent à l’intérieur des tissus du polype et sans qui ils ne peuvent survivre. Les apports nutritifs des zooxanthelles sont fondamentaux pour le corail. Cette interdépendance est donc essentielle.

Examinons le phénomène plus en détail :

Les coraux vivent près de la surface de la mer car ils abritent des algues symbiotiques microscopiques, les zooxanthelles. Ces algues, comme les autres végétaux réalisent la photosynthèse à l’aide de l’énergie solaire en puisant le gaz carbonique dissous dans l’eau et produisent de l’oxygène ainsi que des composés carbonés assimilables à des sucres.

Ca tombe bien car le corail produit du gaz carbonique et « respire » de l’oxygène, puisque c’est un animal. Le corail fournit donc à l’algue un abri et une place au soleil alors que l’algue offre de la nourriture à son hôte et de l’oxygène. Cet échange de bons procédés, indispensables à la vie de chacun est une symbiose.

Certaines modifications environnementales peuvent avoir des effets destructeurs sur cette association. Une modification de la température de l’eau, des changements de courant, une forte tempête ou encore certaines conditions exceptionnelles comme un tsunami « dérangent » le corail et créent un stress.

Une variation de pH de l’eau, par exemple une acidification due à une augmentation du gaz carbonique dissous (acide carbonique), une modification chimique de l’eau, apports en nitrates (agriculture, en phosphastes…) créent aussi un stress. De même s’il y a une variation de la salinité.

En dehors de ces caractères physico-chimiques, d’autres phénomènes entrent aussi en jeu. Un corail recouvert par Acanthaster, étoile de mer qui se nourrit de coraux en dévaginant son estomac, est aussi en état de stress.

A ce moment, le corail expulse ses zooxanthelles. Il est alors très affaibli, reçoit moins d’oxygène et moins de nutriments « énergétiques ». Il est de nombreux cas où les zooxanthelles réintègrent leur corail mais si le strees est trop important, les zooxanthelles ne reviennent pas et le corail meurt, envahi par les algues (algues  d’autres espèces qui poussent en surfaces et qui sont plus invasives).

Blanchissement du corail Mooréa 

Pollicipora à Mooréa

Ces dernières années, ce problème est devenu d’actualité. Il ne s’agit plus de cas isolés mais de zones entières de récifs qui blanchissement puis meurent. Ce phénomène a été observé en particulier sur la Grande Barrière de corail.

Les rejets de l’agriculture, riches en engrais apportent des nitrates et des phosphates; les fortes pluies ravinent et amènent des terres qui peuvent obstruer les pores des coraux; les eaux usées peuvent avoir des concentrations variables en produits toxiques. Le tout à l’égout est souvent transformé en tout à la mer alors que de beaux récifs coralliens sont à quelques kilomètres de hôtels de luxe.

L’élévation de la température de l’eau liée au réchauffement climatique est aussi responsable. De nombreuses causes de blanchissement corallien sont donc liées aux activités de l’homme.

Est ce que la mort des coraux changera quelque chose pour nous les hommes? Cela pourrait vous faire sourire comme question… 

Eh bien je vous dirai oui, car tout est lié.

Savez vous que les coraux diminuent la quantité de gaz carbonique de l’atmosphère de la planète ?

Le squelette corallien est constitué de cristaux d’aragonite, c’est à dire de carbonate de Calcium. Le Calcium existe en grande quantité dans l’eau et le « carbonate » n’est autre que du gaz carbonique dissous. Ce dernier est proportionnel au gaz carbonique présent dans l’air. Le coraux transforment donc ce CO2 en squelette rigide en quelques sortes participent à la purification de l’atmosphère.

Une acidification de l’eau de mer non seulement tuera les coraux mais aussi permettra la restitution du CO2 avec une lente dissolution des squelettes calcaires du corail. Ce CO2 repasera proportionnellement dans l’atmosphère…

Les récifs de corail

LES RECIFS DE CORAIL

 

Les récifs coralliens avec leurs couleurs turquoise, bleu outremer, marine selon la profondeur nous émerveillent. Leur formation, la vie qui leur est liée est bien connue et je vais vous les présenter.

Récif de corail Mer rouge 1993

De tous temps, les récifs de corail ont préoccupé les hommes et en premier lieu, les marins.

Epave au large de Safaga

En effet, ce murs qui se dressent en plein milieu de l’océan, immergés ou formant de petites îles, sont un véritable danger pour la navigation mais un monde sous-marins extraordinaire où cohabitent des milliers d’espèces animales et végétales.

Rangiroa

A la fin du XVIIIème siècle, les explorateurs furent nombreux. James Cook et Darwin sont parmi les plus célèbres. Après son voyage sur le Beagle, Darwin émis la théorie de formation des récifs. Cette théorie demeure la plus connue.

Formation des récifs  Formation des récifs   Formation des récifs    Formation des récifs

Au départ, un récif apparaît sous la forme d’un récif frangeant autour des côtes d’une île ou d’un volcan. Le récif frangeant devient un récif barrière à la suite d’un lent affaissement de l’île car il se maintient en surface par la croissance des coraux vers l’extérieur. Un affaissement lent et continu des fonds augmente la profondeur du lagon et la taille du récif qui prend progressivement une forme d’atoll.

Cette théorie peut s’appliquer à toutes les îles volcaniques du Pacifique Sud ainsi que les Antilles.

Une autre théorie, celle de Penk et Dally, s’applique aux îles coralliennes d’origine non volcanique: elle repose sur une modification du niveau de la mer mendant la période glaciaire.

Théorie de Penk et Dally  Théorie de penk et Dally  Théorie de penk et Dally  Théorie de penk et Dally

On voit sur ces schémas que l’île contrale s’enfonce, que le récif se forme et que le niveau de la mer varie.En fait, la réalité réside en une association de ces deux théories.

Mais pourquoi les récifs de corail sont-ils géographiquement si limités ?Lorsque l’on observe une planisphère, on s’aperçoit que les récifs forment une ceinture au niveau de l’équateur.

Rangiroa

En fait, les récifs pour prospérer ont un certain nombre d’exigences écologiques fondamentales.

Transparence aux Maldives 1987

La température de l’eau ne doit pas descendre en deçà de 18°C

Acropora, Iles Maldives, 1987

Cette eau doit offrir des conditions de transparence; ainsi, il n’y a pas de corail à la sortie des fleuves.

Maldives transparence 1987

La nature du sol est également un facteur important pour l’implantation des coraux; ils ont besoin d’un point d’ancrage solide.Récif affleurant, Maldives 1992

D’autre part, on observe que les coraux vivent près de la surface de la mer car ils ont besoin de lumière pour prospérer. Ceci est dû à la présence dans le corail, d’algues, les zooxanthelles, qui vivent avec les animaux, les polypes et qui nécessitent la lumière afin d’assurer la photosynthèse.

Les coraux font partie de l’embranchement des Cnidaires. Ils présentent deux stades très différents :- le stade « polype ». Il vit fixé au rocher. La bouche et les tentacules sont dirigés vers la haut. Le squelette est calcaire ou corné. Ce calcaire est issu de l’absorption, par le corail, du calcium et du gaz carbonique dissous dans la mer.

Schéma du stade polype

Il y a trois couches de « peau ». la couche interne est l’endoderme, la couche externe est l’ectoderme. Au milieu, une gelée rend l’animal mou, flasque comme on observe avec les méduses.- le stade « méduse ». Ce stade est libre, la méduse flotte librement dans l’eau. Sa forme est une ombrelle dont la bouche est située au centre de la face inférieure. Elle ne possède pas de squelette mais une gelée, la mésoglée, qui lui donne toute sa souplesse.

Schéma du stade méduse

Certaines espèces n’existent que sous la forme polype, d’autres sous la forme méduse. La majorité des espèces, passent par les deux stades au cours de leur cycle évolutif.

En effet, les jeunes coraux, les madrépores, existent sous forme de larve libre et voguent dans le courant. Ils sont sous forme méduse. Lorsqu’ils sont emmenés vers un lieu qui satisfait à leurs exigences écologiques, ils se fixent et prennent la forme polype. Les méduses restent méduses toute leur vie. Elle ne se fixent pas.

Les Cnidaires renferment dans leurs tissus de petites algues unicellulaires, les zooxanthelles, qui vivent en symbiose avec les polypes qui souvent leur donnent leurs couleurs éclatantes.

Corail Acropora Acropora

Le fondateur principal du récif est le corail.

Le corail est un animal, même s’il ressemble plus souvent à une plante avec ses rameaux branchus. L’unité s’appelle le polype. Ces polypes vivent en colonies et aménagent un squelette commun. Ce squelette, constitué de carbonate de calcium, prélevé dans l’eau de mer est rigide ou corné selon les espèces.

La reproduction

La reproduction des coraux se fait de deux manières, asexuée et sexuée.

Lagon de Mooréa

La reproduction asexuée se fait par l’accroissement et bourgeonnement des polypes. Si certains tombent sous leur propre poids, ils s’implantent si les conditions leurs sont favorables.

La reproduction sexuée s’effectue par l’excrétion de gamètes males et femelles dans la mer. Afin que les coraux aient des chances de se reproduirent, ils doivent évacuer leur gamètes simultanément. Ce cycle bien précis est réglé par la lune et la température de l’eau. Alors tous les coraux « pondent » en même temps. Ce nuage laiteux au dessus de la grande barrière de corail est visible depuis la lune.

Lorsque la larve trouve un site qui lui offre toutes les conditions de vie, elle s’implante.

La nutrition

Les coraux sont des carnivores. Les petits animaux possèdent des tentacules et une bouche centrale qui d’ailleurs sert aussi d’anus. A ce niveau d’évolution et chez tous les Cnidaires, la différence ne s’est pas encore faite.

Coraux mous Mer Rouge

Lorsqu’une particule nage dans le plancton et passe à la portée d’un polype, elle affleure les tentacules qui aussitôt se referme sur elle. Si cette particule est vivante, une larve par exemple,  elle sera immobilié et tué car le polype va injecter un venin dans sa victime. Cela se passe à l’échelle microscopique.

L’arme du corail, c’est le cnidoblaste. il s’agit d’une cellule spécialisée qui agit comme un harpon, de plus venimeux.

Je vous invite à lire les détails des aspects venimeux des coraux dans l’article : les Cnidaires venimeux et l’homme.

Les ennemis du récif

Les récifs ont aussi leurs ennemis. L’un des plus connus est une étoile de mer, Acanthaster. Cette étoile est carnivore et se nourrit des polypes des coraux. Elle est très grande, avec ses treize bras et ses quarante centimètres de diamètre. De plus, elle est venimeuse. Sur certains récifs de le grande barrière en Australie, elle prolifère de façon inquiétante.

Acanthaster dévoreuse de corail Acanthaster

Pour se nourrir, elle dévagine son estomac, c’est à dire qu’elle le sort et entoure le corail. Elle digère le corail qui meurt sous l’action des sucs gastriques. Pourtant, cette étoile de mer a un ennemi, le Triton (Charonia tritonis), très beau coquillage mais hélas, il est en voie de disparition trop péché par l’homme. Voir l’article Portait de prédateur : Acanthaster

D’autre mangeurs de corail existent dans le récif.

C’est le cas du poisson perroquet qui se nourrit de polype. A l’aide de son bec corné très solide, il croque directement les coraux durs ( le bruit s’entend bien sous l’eau) et excrète les squelettes coralliens sous forme de sable. De la sorte, un poisson perroquet peut produire jusqu’à vingt litres de sable par jour !

Et l’homme dans tout cela ?

Maison construite en corail, Maldives 1987

Les populations autochtones construisent leur maison avec des blocs coralliens dans certains îles comme les Maldives (je devrai dire « construisaient » avant qu’elles soient regroupées et logées dans une île fabriquée près de Malé, la capitale).

Tas de corail pour faire de la chaux

Le corail lorsqu’il est brûlé produit de la chaux.

Enfin, le corail peut être un excellent substitut de l’os lors de certaines fractures. Voir l’article : Une pharmacie sous la mer

Les associations avec les Cnidaires

Plutôt que de se faire manger, mieux vaut-il être immuniser. c’est ce que font quelques animaux qui ont appris à vivre avec les Cnidaires.

C’est la cas du poisson clown qui vit dans les eaux tropicales et qui s’associent volontiers avec une anémone. Le poisson fabrique une grande quantité de mucus qui recouvre ses écailles qui les tentacules de l’anémone glissent sans blesser le poisson.

Les crevettes du genre Periclimenes vivent aussi dans les anémones. Elles sont à l’abri de leur prédateurs et l’anémone profite des reliefs des repas de son hôte.

Un petit crabe, Inachus, vit de la même façon dans d’autres anémones.

Ces associations qui profitent aux deux partenaires sont des symbiose. 

D’autres animaux ont appris à résister aux cellules urticantes et même à en tirer un bénéfice !

C’est le cas de certains nudibranches comme les flabellines. Des expansions situées sur leur dos, les « cerrata » leur permettent de stocker les cnidoblastes et de s’en reservir contre les éventuels prédateurs. Les cellules urticantes, habilement engluées par les limaces ne se dévaginent pas.

Certains poissons se nourrissent de méduses. Ils picorent habilement l’ombrelle en évitant les cnidoblastes.

 


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