Les zones océaniques
Paysage sous-marin avec récif (RomoloTavani, iStockphoto)
Paysage sous-marin avec récif (RomoloTavani, iStockphoto)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Découvre les zones pélagiques et benthiques des océans.
Suis-moi dans un voyage pour visiter les différentes zones de l’océan. Au cours de notre voyage, tu en apprendras davantage sur deux types de zones : les zones pélagiques et benthiques. Les zones pélagiques sont des zones d’eaux océaniques autres que les côtes ou le fond. Les zones benthiques sont des zones du fond, ou de topographie de l’océan. Es-tu prêt ou prête à plonger? Allons-y!
À partir de la côte, nous allons d’abord traverser la zone intertidale. La taille de cette zone varie, en fonction de la marée. Elle s’étend du plus haut point atteint par l’eau lors de la marée haute jusqu’au point le plus bas atteint par l’eau lors de la marée basse. Alors, selon la période de la journée, tu pourrais marcher sur du sable sec ou nager dans cette zone. Tu peux en apprendre davantage au sujet des marées dans ce document d’information sur les vagues, les marées et les tsunamis.
Image – Version texte
Diagramme illustrant une coupe transversale du sol et de l’eau dans l’océan. Les formations terrestres font partie de la zone benthique et les zones d’eau font partie de la zone pélagique.
La zone benthique la plus élevée est le plateau continental. Il s’étend à partir de la surface jusqu’à 200 mètres de profondeur. En dessous, de 200 à 3 000 mètres, se trouve le talus continental. Pour une mise en contexte, la profondeur maximale à laquelle un cachalot peut nager est de 1 000 mètres. En dessous encore se trouve le glacis continental, qui s’étend de 3 000 à 6 000 mètres. Pour une mise en contexte, l’épave du Titanic se situe à 3 800 mètres. Plus profond se trouve le bassin océanique, aussi connu sous le nom de plaine abyssale. Mises à part les fosses océaniques qui s’y trouvent, la plaine se situe à une profondeur d’environ 6 000 mètres. Les parties les plus profondes de l’océan sont dans les fosses océaniques et peuvent atteindre une profondeur de 11 000 mètres. En comparaison, la hauteur du mont Everest est de 8 848 mètres. Le Canadien James Cameron a atteint une profondeur de 10 898 mètres en 2012.
La couche supérieure de la zone pélagique est la zone épipélagique ou zone photique. Elle va jusqu’à 200 mètres de profondeur. En dessous se trouve la zone mésopélagique ou zone aphotique. Elle s’étend de 200 à 1 000 mètres. En dessous se trouve la zone bathypélagique ou zone de minuit. Elle s’étend de 1 000 à 4 000 mètres. En dessous se trouve la zone abyssopélagique ou zone abyssale. Elle s’étend de 4 000 à 6 000 mètres. La partie la plus profonde de l’océan est la zone hadale. Elle est aussi connue en tant que fosses océaniques. Elle s’étend de 6 000 à environ 11 000 mètres.
Le savais-tu?
Le Canada possède le plus long littoral marin au monde. Il constitue environ le tiers du littoral total de la planète.
Pour le reste de notre voyage au fond de l’océan, tu vas devoir t’imaginer plonger dans un sous-marin. Pour commencer, tu vas devoir suivre le plateau continental. Le plateau continental est la partie d’un continent qui est situé sous l’eau. Il est large et descend lentement.
Zone épipélagique
La zone épipélagique, aussi nommée la zone photique, est la région de l’océan qui repose sur le plateau continental. Elle s’étend de la surface jusqu’à une profondeur de 200 mètres. Le mot épipélagique vient des mots grecs epi, qui signifie « à la surface », et pelagikos, qui signifie « de la mer ». Cette zone est aussi nommée la zone photique parce que c’est dans cette zone que les rayons du soleil peuvent suffisamment pénétrer les eaux pour que la photosynthèse puisse se produire. La profondeur maximale pour cette zone dans des eaux océaniques libres et claires est de 200 mètres.
Dans les eaux côtières, cette zone peut être aussi peu profonde que 50 mètres. C’est parce que les écoulements des rivières et les vagues fortes augmentent la quantité de matière particulaire en suspension (MPS). Ces minuscules particules réfléchissent la lumière du soleil, ce qui l’empêche de pénétrer plus profondément dans l’eau.
Image – Version texte
Deux images de spectres de lumière sur fond noir. Celui de gauche ressemble à une haute montagne pointue à l’envers. Sa partie la plus pointue est dans la région bleu pâle du spectre de lumière visible et la profondeur maximale que peut atteindre cette lumière est de 200 mètres. Celui de gauche ressemble à une petite colline arrondie à l’envers. Son sommet est dans la partie verte du spectre et la profondeur maximale que peut atteindre cette lumière est d’environ 50 mètres.
Dans les zones littorales, la photosynthèse est principalement effectuée par les plantes aquatiques, comme les algues et le varech, qui poussent sur le fond. Mais la photosynthèse de ces plantes ne représente qu’une petite partie de toute la photosynthèse effectuée par les plantes dans la zone épipélagique. D’où provient donc le reste de la photosynthèse?
La majorité de la photosynthèse dans cette zone est effectuée par des algues flottantes microscopiques appelées phytoplancton. Ces organismes constituent la base de la pyramide alimentaire pour de nombreux écosystèmes aquatiques variés comme les récifs de corail, les forêts de varech et les prairies sous-marines. Il n’est donc pas surprenant qu’environ 90 % de la vie marine se trouvent dans la zone épipélagique.
La zone épipélagique est l’endroit où la température de l’eau peut varier le plus sur la planète. À la surface, l’eau peut être aussi froide que -2 degrés Celsius près des pôles. Mais attends une minute… C’est en dessous du point de congélation. Comment cela se peut-il? L’eau n’est-elle pas censée geler en dessous de zéro degré Celsius? En effet, l’eau douce gèle à cette température, mais l’eau salée, telle que celle qu’on retrouve dans les océans, a un point de congélation plus bas.
Image - Version texte
L'image montre une photographie de l'océan Arctique près du Groenland. On y voit une vaste étendue d'eau d'un bleu profond, avec des nappes de glace qui s'étendent à gauche et à droite de l'image.
Le savais-tu?
L’eau de mer la plus froide en état liquide jamais enregistrée a été trouvée en 2010 dans un courant sous un glacier en Antarctique. Sa température était de −2,6 °C (27,3 °F).
L’eau de surface océanique la plus chaude est généralement dans la mer Rouge. Cette eau peut atteindre plus de 32 degrés Celsius durant l’été.
La zone épipélagique est la zone pélagique que les humains connaissent le mieux. D’une part, elle est la plus facile à atteindre. C’est aussi la zone avec le plus de lumière et le moins de pression.
Dans l’océan, la pression exercée par l’eau augmente rapidement quand on descend plus profond. La pression peut être mesurée par différentes unités. Celle qui est le plus couramment utilisée en sciences océaniques est l’atmosphère (atm). Une atmosphère représente la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer. La pression dans l’océan augmente par une atmosphère (1 atm) à chaque 10 mètres de profondeur. Cela signifie qu’un plongeur ou une plongeuse qui est à 50 mètres sous le niveau de la mer subit l’équivalent de six atmosphères terrestres pesant sur lui ou elle. Pourquoi six? Il y a cinq atmosphères pour les 50 mètres d’eau et une de plus provenant de l’air!
Zone mésopélagique
Quand tu descends en dessous des 200 mètres, les conditions environnementales deviennent beaucoup plus extrêmes. Tu entres maintenant dans la zone mésopélagique. Très peu de lumière visible pénètre jusque là, ce qui explique pourquoi cette zone est également appelée la « zone aphotique ». La zone mésopélagique s’étend de 200 à 1 000 mètres de profondeur et sa pression est de 20 à 100 atm. Cette zone est adjacente au sommet du talus continental.
La zone aphotique est la demeure d’espèces de poissons et d’invertébrés robustes, mais il n’y a pas d’organismes photosynthétiques ici. Cela signifie que les animaux qui vivent dans la zone mésopélagique ont deux options pour se nourrir. Certains se nourrissent de particules provenant de la zone épipélagique qui tombent jusqu’à cette profondeur. D’autres sont des prédateurs actifs qui peuvent remonter jusque dans la zone épipélagique pour se nourrir.
Près de la partie supérieure de la zone mésopélagique, l’eau peut encore se mélanger et les températures varient selon l’endroit. Mais plus bas, vers 500 à 800 mètres, la température de l’eau chute très rapidement. Ce phénomène est appelé une thermocline. Sous la thermocline, les eaux atteignent environ 2 degrés Celsius, mais lorsque l’on descend plus profond dans l’océan, la température ne change que très peu.
Il existe toutefois certaines exceptions, comme nous le verrons en allant plus profond et en se rapprochant du centre de la Terre.
Image – Version texte
Graphique linéaire d’une thermocline océanique. Sur l’axe X se trouvent les valeurs de températures de 4, 8, 12, 16, 20 et 24 degrés Celsius, en allant de la gauche vers la droite. Sur l’axe Y se trouve les profondeurs en mètres, commençant à zéro et en augmentant par incrément de 500 mètres, jusqu’à 7 000 mètres. La ligne du graphique commence en haut à droite, à 24 degrés et 0 mètre. Entre ce point et le point des 8 degrés, la ligne descend graduellement vers la marque des 1 000 mètres. À cet endroit, la ligne commence à courber abruptement vers le bas et une fois rendue au point des 4 degrés Celsius, elle atteint les 3 500 mètres. La ligne continue ensuite vers le bas et à 1 degré Celsius, elle s’approche de la marque des 7 000 mètres.
Cartes bathymétriques
T’es-tu déjà demandé ou demandée à quoi ressemblait le fond de l’océan? Tu peux en avoir une bonne idée en regardant une carte bathymétrique.
Les cartes bathymétriques ressemblent beaucoup à des cartes topographiques, mais au lieu de montrer la hauteur des formes de relief, elles en montrent la profondeur. Ci-dessous, tu peux voir une carte bathymétrique du monde à code couleur. Les zones noires représentent les parties des continents qui sont hors de l’eau. Les zones roses représentent le plateau continental. Tu peux voir que le plateau est plus large à certains endroits. Au Canada, le plateau est beaucoup plus large le long de la côte atlantique que le long de la côte pacifique.
Image – Version texte
Une carte du monde où les continents sont colorés en noir. Le plateau continental est visible en tant que bordure rose de largeur variable autour des continents. Le fond océanique est de couleur bleu moyen qui s’éclaircit en un bleu pâle dans les parties plus profondes de l’océan. Les parties les plus profondes de l’océan apparaissent comme des zones jaunes dentelées avec une bordure vert pâle. Il s’agit des dorsales océaniques.
Alors, comment savons-nous quelle est la profondeur de l’océan? De nombreuses mesures sont obtenues grâce à des satellites ainsi que grâce à des submersibles et des drones sous-marins filoguidés (DSF). Plonger en profondeur nous donne des informations plus exactes, mais c’est difficile à faire. C’est pourquoi seulement 15 % environ du fond océanique a été cartographié par des appareils dans l’océan même.
Le savais-tu?
Une géologiste et cartographe océanographique américaine nommée Marie Tharp a aidé à créer la première carte scientifique du fond océanique de l’Atlantique dans les années 1950.
Zone bathypélagique
La zone bathypélagique est la partie de l’océan qui s’étend de 1 000 à 4 000 mètres de profondeur. Le nom bathypélagique vient du mot grec bathýs qui signifie « profond ». La température y est d’environ 4 degrés Celsius. La lumière du soleil ne pénètre pas jusque dans cette zone, c’est pourquoi elle est aussi connue sous le nom de zone de minuit.
À côté de cette zone, la partie terrestre passe du talus continental au glacis continental. Cette zone porte le nom de « glacis » parce qu’il s’agit d’un amas de matériaux tombés provenant du continent au-dessus. Les plus gros morceaux qui finissent dans le glacis proviennent souvent d’évènements comme des tremblements de terre ou des glissements de terrain. Les sédiments plus fins proviennent de l’érosion naturelle due aux vagues ainsi que du ruissellement de surface. Dans certaines zones, considérées comme « géologiquement jeunes », le glacis n’est qu’une étroite bande. Dans d’autres endroits, il peut s’étendre sur de nombreux kilomètres.
Image – Version texte
Photographie d’un éboulement. De gros rochers et des morceaux de roches se sont accumulés au pied d’une colline, et plus en hauteur se trouvent des accumulations de morceaux de roches de plus en plus petits.
Zone abyssopélagique
La zone abyssopélagique ou zone abyssale est la partie de l’océan qui s’étend de 4 000 à 6 000 mètres de profondeur. Le mot abysse vient d’un mot grec signifiant « sans fond ». La température y est de 3 à 4 degrés Celsius environ. Cette zone couvre 83 % de la surface totale de l’océan et 60 % de la surface de la Terre. L’eau dans cette zone est extrêmement froide et contient très peu d’oxygène. Il y fait aussi complètement noir et la pression y est très élevée. Certaines personnes appellent cette zone le désert de l’océan. Malgré toutes ces conditions, certains animaux peuvent être observés dans cette zone.
À côté de cette zone pélagique se trouvent les plaines abyssales, aussi connues sous le nom de fond océanique. Cette forme de relief couvre plus de 50 % de la surface de la Terre. Comme les plaines terrestres, les plaines abyssales sont très plates. En fait, cette zone est l’une des formes de relief les plus plates sur Terre.
Les plaines abyssales reposent au-dessus de la croûte océanique. Comme la croûte continentale, la croûte océanique fait partie de la lithosphère. Toutefois, elle est beaucoup plus jeune et plus mince que la croûte continentale.
Le fond océanique est l’endroit où les plaques tectoniques se rencontrent. Lorsque les plaques glissent au-dessus ou en dessous les unes des autres, ou les unes contre les autres, cela peut mener à la formation de montagnes, de volcans et de cheminées. Un groupe de montagnes sous-marines bien connu forme la dorsale océanique. Ces formations apparaissent sur la carte bathymétrique en tant que lignes vertes au centre des océans.
Sur le fond océanique, on peut aussi trouver des formations ressemblant à des montagnes formées par des volcans sous-marins. Si un volcan est assez gros, il peut atteindre la surface de l’océan et former une île. Les îles Hawaï dans l’océan Pacifique sont un exemple d’îles volcaniques.
Quand les plaques tectoniques s’éloignent les unes des autres, des cheminées hydrothermales peuvent se former. Les cheminées hydrothermales sont comme les geysers qu’on retrouve sur terre. Elles se forment quand des fissures dans le fond océanique font en sorte que le magma est exposé à l’eau. Des nuages de gaz chauds s’échappent des fissures. Les fumeurs noirs ou cheminées hydrothermales en eaux profondes se forment lorsque le magma est plus près de la surface. Ils produisent des nuages noirs, appelés panaches, qui sont constitués d’eau de mer en ébullition et de minéraux dissous contenant du soufre. Les fumeurs blancs sont des cheminées moins chaudes qui ont tendance à être plus éloignées du magma chaud. Ils sont blancs parce qu’ils contiennent des minéraux dissous comme du calcium et du silicium.
Le savais-tu?
Les températures autour des cheminées hydrothermales en eaux profondes peuvent atteindre 450 °C.
Il y a aussi d’autres éléments intéressants que l’on retrouve seulement sur le fond océanique, notamment les hydrates de gaz. Il s’agit de formations de cristaux composés d’eau et de gaz comme le méthane. Lorsqu’ils sont au fond de l’océan, ils forment un type de glace dans laquelle les molécules d’eau emprisonnent les molécules de gaz. Mais une fois sur terre, ils fondent rapidement et le gaz est relâché. Tu peux voir un exemple dans le court clip vidéo ci-dessous.
Le savais-tu?
Un mètre cube d’hydrate de gaz sous l’eau se dilate jusqu’à environ 100 mètres cubes de gaz sur terre.
Les hydrates de méthane comme ceux trouvés le long de la côte canadienne sont aussi connus pour former des bulles. De minuscules bulles remontant du fond marin ont été vues avec les caméras et les instruments à sonar d’Ocean Networks Canada ( en anglais) . Les scientifiques voudraient pouvoir estimer la quantité totale de méthane qui s’échappe parce qu’une partie de ce gaz peut quitter l’océan et se retrouver dans l’atmosphère.
Le savais-tu?
Le gaz méthane a un effet de serre plus de 20 fois plus puissant que celui du dioxyde de carbone.
Prêt ou prête pour les zones les plus profondes?
Si les abysses ne te font pas peur, continuons notre descente, là où peu d’humains ont été…
Zone hadopélagique
C’est aussi dans les plaines abyssales que l’on retrouve les formations profondes ressemblant à des canyons appelées fosses. Les fosses sont l’endroit où l’on retrouve la zone hadopélagique, aussi connue sous le nom de zone hadale. Le mot « hadale » vient de Hades, l’ancien dieu grec régnant sur les Enfers.
La zone hadale n’est pas une zone continue, mais elle est plutôt composée de 13 dépressions océanographiques et de 33 fosses. Les deux sont des types de creux dans le fond océanique. Les dépressions ont tendance à être moins creuses, plus courtes et plus étroites que les fosses. Les fosses font généralement de 50 à 100 km de long et de 3 à 4 km de profond.
Il y a cinq fosses connues pour avoir une profondeur supérieure à 10 kilomètres. Il s’agit des fosses des Tonga, des Kouriles, des Philippines, des Kermadec et des Mariannes. Le point le plus profond de l’océan actuellement connu est appelé Challenger Deep. Il est situé dans la fosse des Mariannes, dans l’océan Pacifique. Il se situe à 10 924 mètres de profondeur. En comparaison, le mont Everest fait 8 849 mètres de haut.
Imagine la pression qu’exerce une colonne d’eau de près de 11 km. À 1 100 atmosphères (atm), la pression est de plus de 70 kilogrammes par centimètre carré. C’est l’équivalent d’avoir 50 avions gros-porteurs qui pèsent sur toi!
La pression est la principale raison pour laquelle si peu de personnes ont été en mesure de visiter les parties les plus profondes de l’océan.
Image – Version texte
Image de carte sonar en couleurs de la fosse des Mariannes. Elle ressemble à un large éclair. La profondeur des diverses parties est illustrée à l’aide d’un spectre de couleurs où le rouge représente les zones les moins profondes et le violet les zones les plus profondes. Il y a trois parties dentelées principales dans la fosse. Celle qui est le plus à gauche est le bassin ouest, appelé « Western Pool », et c’est le site de la plongée du Trieste en 1960. La partie du milieu est le bassin central, appelé « Central Pool ». C’est le site de la plongée no4 du Limiting Factor en 2019. La partie à droite est le bassin est, appelé « Eastern Pool ». Il s’agit du site de la plongée du Deepsea Challenger en 2012 et de trois plongées additionnelles du Limiting Factor en 2019. Chacune de ces plongées visait la partie la plus profonde de chaque bassin.
Le savais-tu?
Le point Challenger Deep tire son nom du bateau le HMS Challenger. En 1875, son équipage a trouvé la fosse des Mariannes en explorant les océans du monde et en mesurant leur profondeur avec des kilomètres de corde!
Pour en savoir plus sur comment les gens explorent les profondeurs de l’océan, consulte le document d’information Explorer le fond océanique.
En savoir plus
Les hydrates de méthane, énergie du futur ou bombe à retardement climatique ?
Cet article par Notre planète explique les défis liés à l'utilisation des hydrates de méthane comme source d'énergie et les impacts possibles sur notre climat.
ABYSSES: Voyage dans les profondeurs maximales
Vidéo Youtube (17m 20s) explorant les profondeurs de l'océan. Notamment les zones variées, certaines des créatures et quelques phénomènes exceptionnels.
Les écosystèmes coralliens
Découvrez la vie dans la zone épipélagique avec cet article sur les récifs coralliens de Parlons sciences.
Références
DataBayou (n.d.) Ocean Depth Map. Retrieved from https://databayou.com/ocean/depth.html
Oskin, Becky (2017, Dec. 06). Mariana Trench: The Deepest Depths. Live Science. Retrieved from https://www.livescience.com/23387-mariana-trench.html
Woods Hole Oceanographic Institution (n.d.) Ocean Trenches. Retrieved from https://www.whoi.edu/know-your-ocean/ocean-topics/seafloor-below/ocean-trenches/