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Les ressources minérales profondes en Polynésie française / Deep-sea mineral resources in French Polynesia

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Pierre-Yves Le Meur
, 
Pierre Cochonat
, 
Carine David
, 
et al.

Axe IV. Enjeux environnementaux de l’exploration et de l’exploitation

IV-2. Impacts écologiques : facteurs de vulnérabilité et résilience écologique

Sarah Samadi et Christian Jost

Texte intégral

1La structure de la biodiversité du milieu profond et ses déterminants ainsi que les effets des perturbations naturelles ou anthropologiques restent globalement mal connus (McClain et Schlacher, 2015). Les monts sous-marins, principale cible potentielle de l’exploitation minière en Polynésie française, sont néanmoins reconnus comme fournissant une grande variété de services écosystémiques (Armstrong et al., 2012, Rossi, 2013) notamment en termes de ressources halieutiques (Morato et al., 2010). Plusieurs hypothèses – parfois contradictoires – concernant le rôle écologique de ces structures ont été proposées : relais dans la connectivité, effet oasis par concentration des nutriments, isolement insulaire, … (cf. Clark et al., 2010). Cette variété d’hypothèses est à mettre en relation avec la diversité des conditions géophysiques et océanologiques de ces structures et implique une évaluation au cas par cas des facteurs de vulnérabilité et de résilience des communautés biologiques (Taranto et al., 2012). De plus les généralisations sont difficiles dans la mesure où seulement 0,4 à 4% des monts sous-marins ont été explorés pour des raisons scientifiques (Kvile et al., 2014). Les données écologiques concernant les monts sous-marins en général et plus spécifiquement ceux à encroûtements polymétalliques sont très parcellaires et concernent essentiellement le compartiment pélagique.

1. Dynamique temporelle des faunes benthiques

2Les projets d’exploration minière en milieu marin concernent à ce jour les nodules polymétalliques des plaines abyssales et les amas sulfurés des milieux hydrothermaux actifs ou inactifs. Aucune étude n’est donc dédiée aux impacts écologiques de l’exploitation d’encroûtements polymétalliques. De nombreuses différences écologiques entre les milieux hydrothermaux actifs, les champs de nodules des plaines abyssales et les monts sous-marins empêchent de se fonder sur les études disponibles pour les deux premiers pour émettre des hypothèses concernant ces derniers. La dynamique propre de chacun de ces milieux et leurs déterminants écologiques sont en effet très différents.

3L’activité hydrothermale est variable à petite échelle de temps et conditionne fortement les paramètres physico-chimiques de l’environnement. Les organismes présents ont donc acquis au cours de l’évolution des adaptations permettant d’y faire face. Les faunes associées à ces environnements sont donc d’un point de vue fonctionnel spécifique. L’étude de la dynamique de recolonisation de tels sites suite à des éruptions naturelles montrent la capacité des organismes à faire face à ces variations et des communautés à se rétablir (Marcus et al., 2009). Cependant cette capacité a principalement été mise en évidence pour les sites de l’Atlantique nord qui présentent une forte activité volcanique et donc une fréquence importante de perturbations.

4A l’inverse, les encroûtements polymétalliques se forment sur des reliefs profonds sur de grandes échelles de temps. Les conditions de l’environnement pour les organismes qui les peuplent sont donc probablement stables à ces échelles de temps. Les organismes filtreurs qui créent un habitat biogénique permettant d’accueillir une grande diversité d’espèces associées sont généralement à longue durée de vie (e.g. Andrews et al., 2009 ; Parrish et Roark 2009 ; Prouty et al., 2011 ; Carreiro-Silva et al., 2013). Une telle longévité n’est possible que dans des environnements où les conditions restent stables sur de grandes périodes. Cette longévité des organismes constructeurs rend potentiellement ces communautés peu résilientes aux perturbations. Les effets de la pêche profonde sur les monts sous-marins illustrent ces faibles capacités de reconstitution de ces communautés (Althaus et al., 2009). L’observation des zones où la pêche profonde a été pratiquée montre que la destruction massive des organismes constructeurs a pour conséquence une simplification et/ou uniformisation des communautés.

5Une étude s’intéressant aux impacts potentiels de l’exploitation des amas sulfurés sur des monts sous-marins de Nouvelle-Zélande apporte un éclairage quant aux impacts possibles de l’exploitation sur des sites ayant une écologie proche de celle des monts sous-marins à encroûtements polymétalliques. En effet, l’étude de Boschen et al., (2015) compare les communautés de trois monts sous-marins. Le premier est un site actif qui héberge des communautés chémosynthétiques caractéristiques des sites hydrothermaux. Le second est un site inactif mais dont l’activité est récente et présente des amas sulfurés exploitables. Le troisième est un site inactif sans amas sulfurés. Si le site actif abrite une faune moins diversifiée mais plus spécialisée que les deux autres sites, ces derniers abritent des faunes à taux de croissance lente et donc potentiellement plus lentes à se reconstituer. L’impact et les mesures à mettre en place en termes de réseau d’aires marines protégées diffèrent entre les sites actifs et inactifs. Les sites inactifs, écologiquement plus proches des sites à encroûtements nécessitant probablement la mise en place d’un réseau d’aires protégées plus grand et couvrant des zones plus diversifiées que pour les sites actifs.

2. Connectivité et adaptation locale du benthos

6La réalisation complète du cycle de vie de la plupart des organismes du benthos passe par une phase pélagique. Un organisme benthique à l’état adulte peut en effet avoir des gamètes, des œufs, des larves ou les juvéniles pélagiques. Pour des biotopes à distribution fragmentée – comme les monts sous-marins ou les sources hydrothermales – ces phases pélagiques assurent la dispersion des organismes et permettent la recolonisation suite à une perturbation. La protection des organismes associés à de tels environnements implique donc d’analyser la connectivité à plus grande échelle afin d’identifier les sources potentielles permettant une recolonisation après perturbations. Cette analyse doit prendre en compte la diversité des cycles de vie des organismes et des capacités de dispersion qui y sont associées.

7Par ailleurs dans un milieu stable à grande échelle de temps et géographiquement isolé, les organismes peuvent s’adapter à des conditions très locales (telles que la nature des substrats, les paramètres physico-chimiques ou biotiques). En effet, stabilité temporelle et isolement géographique sont des causes potentielles de spécialisation écologique et d’endémisme. Ainsi, les forts taux d’endémisme de la flore de Nouvelle-Calédonie s’expliquent par l’isolement géographique, l’ancienneté géologique et des sols aux propriétés singulières tels que notamment les terrains miniers. Les encroûtements polymétalliques sont des structures qui se forment sur de longues périodes et dans des conditions océanologiques singulières. L’isolement géographique de ces structures est cependant moins facile à évaluer que pour les biotopes terrestres à la fois parce que les reliefs sont moins bien connus mais aussi du fait de la diversité des cycles de vie des organismes benthiques.

8Dans le cas de la Polynésie Française ces facteurs ne sont pas à négliger. En effet, la tendance générale des patrons de biodiversité benthique est – que ce soit pour les faunes côtières ou profondes – une plus faible diversité que dans le Pacifique Sud-Ouest mais un plus fort taux d’endémisme. Dans le cas particulier des biotopes à encroûtements polymétalliques, même si aucune donnée n’est actuellement disponible pour la Polynésie française, les conditions sont réunies pour émettre l’hypothèse sinon d’un fort taux d’endémisme de la faune benthique au moins d’une faune benthique spécialisée.

3. Facteurs de vulnérabilité liés aux perturbations dans la colonne d’eau

9L’activité d’exploration et d’exploitation des ressources minérales sur le fond peut interférer avec les organismes de l’ensemble de la colonne d’eau. Les zones ciblées par ces activités coïncident avec des zones d’activité de pêche et des routes de migration de grands vertébrés pélagiques et d’oiseaux marins. Ces organismes sont notamment sensibles aux perturbations acoustiques qui peuvent affecter la valeur sélective des individus et la structure des communautés (Shannon et al., 2015). Les routes de migration ont généralement une saisonnalité. L’étude d’Evans et al., (2014) sur l’espadon montre par exemple une saisonnalité des mouvements en fonction de la productivité des eaux de surfaces et de la reproduction. Cette étude met également en évidence plusieurs routes de migration distinctes dans le Pacifique Sud. Ce facteur de vulnérabilité du pélagos à la perturbation acoustique est bien connu ; il est généralement pris en compte lors des travaux de recherche ou d’exploitation dans le domaine marin.

10Les activités sur le fond peuvent également affecter la turbidité et les facteurs physico-chimiques de l’ensemble de la colonne d’eau (Ph, salinité, température, etc…). L’importance de ces modifications et leurs effets sur les organismes dépend notamment des courants de surface et de fonds. Ces perturbations peuvent affecter aussi bien le pélagos que le benthos. Par exemple, la productivité de la couche euphotique peut être modifiée par la modification de la pénétration de la lumière. De même la modification du régime de sédimentation peut affecter le benthos en modifiant le substrat. La structure de la diversité des faunes des reliefs sous-marins est grandement liée aux régimes sédimentaires (Durden et al., 2015). Un épisode massif de dépôt de matériel turbiditique sur 14 cm d’épaisseur à 5 000 m de profondeur il a environ 2 000 ans dans la plaine abyssale du Venezuela a par exemple induit la cessation de la bioturbation (Young et Richardson, 1998) et la reconstitution des communautés pourrait encore être aujourd’hui très incomplète.

4. Facteurs de vulnérabilité liés aux facteurs océanographiques

4.1. Les espaces océaniques de Polynésie

11Plusieurs types d’espaces océaniques sont à distinguer dans l’océan polynésien entre les latitudes du nord des Marquises et celles du sud des Australes :

  • au nord des Marquises, la zone sous influence de l’upwelling équatorial et du courant équatorial sud ;
  • au sud des Marquises, la zone de transition entre la couche euphotique (surface marine où l’intensité lumineuse résiduelle rend l’activité de photosynthèse possible) tropicale particulièrement pauvre en éléments nutritifs au sud et les eaux plus riches alimentées par l’upwelling au nord ;
  • des îles de la Société aux Tuamotu nord et est, la zone tropicale stricto sensu sous l’influence du grand gyre du Pacifique sud, qui présente une couche superficielle de mélange à salinité très élevée et des teneurs en sels nutritifs dissous extrêmement basses ;
  • au niveau des Australes, la zone subtropicale où les eaux de surface sont plus froides et marquent le passage des eaux tropicales aux eaux subtropicales (Créocéan, 2015).

4.2. La circulation océanique

12La circulation des eaux océaniques du Pacifique central Sud où se situe la Polynésie est caractérisée par deux systèmes océanographiques : le grand gyre subtropical du Pacifique Sud ou tourbillon anticyclonique et l’upwelling équatorial. En bordure du centre ouest du grand gyre, les masses océaniques de la ZEE de Polynésie sont dominée par des courants de direction générale est-ouest. Mais la circulation océanique est aussi caractérisée par une importante variabilité saisonnière et interannuelle des courants, notamment durant les épisodes ENSO, ainsi que par les effets d’île.

13A l’échelle de la région, entre et au sein des archipels, la connaissance de la circulation océanique dans les cinq millions de km² de la ZEE est encore générale pour les courants de surface et parcellaire pour les courants profonds. Elle provient d’études de secteurs réalisées lors de diverses campagnes océanographiques, comme les campagnes Hydropol (CEA/DIRCEN/ORSTOM) de 1985 à 1989, et plus récemment des analyses d’images satellites et du programme THOT (TaHitian Ocean Time series), démarré en 2014, de flotteur profileur physico-biogéochimique autonome, projet coordonné par E. Martinez, de l’IRD/UMR EIO. A l’échelle des océans, le programme ARGO lancé en 2000 par la Commission océanographique intergouvernementale de l’Unesco (COI) et l’Organisation météorologique mondiale (OMM) a grandement fait avancer les connaissances sur les relations océan-atmosphère, notamment sur les variations de la circulation océanique et les zones de convection profondes.

Carte 1 – Les courants marins dans le Pacifique centre Sud et le grand gyre du Pacifique Sud (Atlas de la Polynésie française, 1993, Orstom)

14Les grands fonds marins et notamment les plaines abyssales présentent un environnement stable caractérisé par des courants lents, une obscurité permanente, des pressions et des températures constantes et des conditions physico-chimiques très peu changeantes. Les eaux profondes ont une période de renouvellement de 500 ans.

15Les monts sous-marins, plateaux et îles volcaniques pouvant présenter des encroûtements cobaltifères et situés entre 800 et 2 500 m de profondeur sont affectés de courants plus forts qui enlèvent les sédiments et laissent apparaître les encroûtements à nu.

16Les courants de densité provoqués par les variations de température et de salinité sont les principaux agents de mélange des eaux océaniques polynésiennes et donc de propagation et de diffusion des particules : à la couche supérieure de mélange (0-200 m), ou Eau Tropicale Sud entre 10 et 25° Sud qui se trouve incluse dans le grand gyre (Rancher et al., 1993), succède la zone de thermocline stable qui limite les transferts verticaux d’eau, puis, au-delà des 1000m de profondeur environ, la couche d’eau profonde à température et salinité plus unifiées animée de lents courants dits thermohalins. La profondeur de la thermocline permanente en Polynésie française est définie comme celle de l’isotherme 14°C (Martinez E. 2006, Meyers, 1979).

17La latitude 13° Sud marque visuellement la limite entre les eaux d’origine équatoriale et les eaux pauvres du Sud. (Dupouy-Douchement in Rancher et al., 1993). Cette latitude correspond à la frontière sud du Contre-courant des Marquises et à une limite écologique entre les eaux oligotrophes du gyre central et les eaux originaires de l’upwelling équatorial

18Les vents n'ayant plus d'influence après 800 m de profondeur, ils ne peuvent être les moteurs des circulations océaniques profondes. Celles-ci sont générées par des masses d'eau profondes identifiées en fonction de leur température et de leur salinité qui déterminent la densité et les différences de pression.

Carte 2 – Courants de surface en Polynésie française : Courant Equatorial (EC), Courant Equatorial Sud (SEC), Contre-Courant Equatorial Sud (SECC), Contre-Courant des Marquises (MCC), Courant du Pacifique Sud (SPC). Les isothermes et isohalines du champ moyen de la température et de la salinité de surface sont respectivement indiqués par des lignes en pointillées et continues (Martinez E., 2006)

19De 4°S à 7°S circule le Courant Equatorial (EC), branche du Courant Equatorial Sud. C’est la zone de forte intensité du courant avec en surface une vitesse vers l’ouest supérieure à 30cm/s qui peut atteindre 50cm/s en hiver (Martinez E. 2006). Au sud de l’EC, la seconde veine de courant dirigée vers l’ouest, le SEC, s’étend jusqu’à 17°S en surface avec des vitesses supérieurs à 10cm/s et jusqu’à 20cm/s en hiver. Le SEC se renforce en hiver et ralentit en été alors que le Contre-Courant Sud Equatorial apparaît (Martinez et al., 2009). Cette circulation se fait jusqu’à une profondeur en moyenne supérieure à 500m. Le courant est toutefois plus fort et turbulent en aval des Marquises et plusieurs veines de contre courants (entre 5 et 10 cm/s) apparaissent en été austral et automne vers le sud portant les eaux vers l’est (Martinez E., 2006).

20Pendant les années El Niño (notamment 1994, 1997, 2002), les alizés s’inversent ce qui affaiblit l’EC tandis que se renforcent au nord les veines de contre-courant (SECC) par rapport à un été en période normale. Le SPC peut atteindre des vitesses supérieures à 20 cm/s tandis que l’EC faiblit en hiver par rapport à la période normale. Pendant La Niña, le SEC se renforce et le SECC se déplace vers le sud-ouest (Manocci et al., 2014 et Martinez, 2009).

21L’impact des courants océaniques, vecteurs de particules sédimentaires et potentiellement minières, de planctons, de déchets et de polluants qui peuvent perturber les écosystèmes récifaux et affecter les activités humaines de pêche, d’aquaculture ou de tourisme, dépend de la combinaison et de l’addition de plusieurs paramètres de circulation et d’effets induits.

22L’effet d’îles peut engendrer des tourbillons dans les courants ou des accélérations par effet venturi entre deux îles proches et favoriser la propagation et la dispersion de particules mises en suspension par l’activité minière vers les îles voisines, voire dans les lagons par effet d’ensachage.

23Les tourbillons anticycloniques s’accompagnent de phénomènes d’upwelling et conduisent à l’accentuation du mélange verticale des couches (Martinez, 2006). Ils peuvent donc s’accompagner de remontées de particules dispersées par les activités d’exploration et surtout d’exploitation minières. Selon la force et la direction saisonnières des courants et l’intensité des upwellings cette dispersion sera plus ou moins grande. En marge proche du gyre anticyclonique qui entraîne ces remontées, une accumulation d’eau (et de débris flottants) et un bombement de la surface océanique (d’un mètre environ), les eaux de Polynésie peuvent connaître ces phénomènes, tandis que plus à l’est, au centre du système de gyre, un mouvement de downwelling se produit jusqu’à 800 m de profondeur environ.

24En termes d’impacts de l’exploration puis de l’exploitation de la zone de Niau en bordure ouest du plateau des Tuamotu, on peut estimer qu’en année et saison normales où la circulation dominante est est-ouest, l’incidence des courants sur la dispersion des particules sera négligeable à nulle pour les écosystèmes des atolls voisins situés au nord et à l’est, mais peut apparaître préoccupante en année El Niño quand les courants s’inversent vers l’est. Situées à 340 km au sud-est de la zone de Niau, Tahiti et les îles de la Société ne peuvent être impactées en années normales. Par contre, en période El Niño ou La Niña, une dérive à partir des îles de la Société et des Gambier est possible (Martinez E., 2006) et peut entraîner des transferts de particules à partir de la chaîne de Tarava vers la Société et, du site de Niau vers les autres atolls des Tuamotu.

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Auteurs

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