Qu’est ce qu’un récif corallien ?

Présents dans les couches géologiques vieilles de plus de 400 millions d’années sous la forme de polypes solitaires, les coraux sont des animaux extrêmement anciens qui sont devenus depuis les 25 derniers millions d’années des constructeurs de récifs.

 

Les récifs coralliens sont uniques : ce sont les plus grandes structures terrestres fabriquées par des organismes vivants mais aussi des systèmes complexes.

 

Ils rivalisent avec les forêts primaires par la longévité de leurs communautés écologiques : un récif bien développé raconte plusieurs milliers d’années d’histoire (Turgeon & Asch, presse). 

grande barrière de corail vue depuis l’espace

La grande barrière de corail vue depuis l’espace.

LA FAMILLE DES CORAUX

Les coraux sont des anthozoaires, la plus grande classe d’organismes appartenant au phylum des cnidaires qui comprend plus de 6 000 espèces dont les gorgones et les anémones de mer. Les coraux durs sont des scléractiniaires.

 

Ils sont les principaux constructeurs des structures récifales, à l’exception d’autres ordres comme les coraux de feu appartenant aux hydraires et le corail bleu (Heliopora coerulea) ainsi que les coraux orgues (Tubipora sp.) qui sont des octocoralliaires ou « coraux mous ».

 

Pour la quasi totalité, les scléractiniaires sont des organismes coloniaux comprenant des centaines, voire des milliers d’individus appelés « polypes » (Barnes, R.D., 1987 ; LAlli & Parsons, 1995).

Gros plan sur les polypes, Acropora sp.

Membres du phylum des cnidaires, les coraux ont un développement organique limité. Chaque polype est composé de trois couches de tissus : une couche interne de cellules dessinant la cavité gastrique, une couche intermédiaire appelée mésoglée et une couche externe (Barnes, RD., 1987). 

Tous les coraux partagent deux traits physiques communs à tous les organismes de leur phylum. Le premier est une cavité gastro-vasculaire ouverte à une seule extrémité, appelée bouche, qui sert à l’absorption de nourriture et à l’expulsion des déchets.

 

Le second est un cercle de tentacules qui entourent la bouche et qui sont des extensions de la paroi entourant celle-ci. Les tentacules permettent au corail de capturer et d’ingérer la nourriture comme le plancton, de se débarrasser des débris présents et de se défendre (Barnes, RD., 1987 ; Levinton, 1995).

 

Le polype dispose aussi de filaments, appelés filaments mésentériques, contenus dans la cavité gastrique, qui peuvent traverser le mur de la colonne.

Ces derniers servent à digérer leurs proies ou à lutter contre les coraux voisins pour garder leur espace vital.

coral_polyp

Structure d’un polype corallien typique.

Structure de Zooxanthellaes. 

LA RELATION SYMBIOTIQUE

La plupart des coraux, comme beaucoup de cnidaires, hébergent des algues symbiotiques appelées zooxanthelles à l’intérieur de leurs cellules gastro-dermiques.

 

Le corail fournit une protection aux algues et les éléments nutritionnels nécessaires à la photosynthèse, comme le dioxyde de carbone et des nutriments inorganiques comme les nitrates et les phosphates. En retour, les algues fournissent des produits organiques issus de la photosynthèse. Ces produits comprennent du glucose, du glycérol et des acides aminés, utilisés par les coraux pour fabriquer des protéines, des graisses et des carbohydrates, ainsi que pour synthétiser le carbonate de calcium CaCO3 (sous la forme originale d’aragonite).

 

L’échange mutuel des photosynthétisats d’origine algale et du métabolisme des cnidaires est une source de production biologique prodigieuse. Elle a la capacité de déposer le calcaire des coraux constructeurs de récifs (Barnes, R.D., 1987; Barnes, R.S.K. and Hughes, 1999; Lalli and Parsons, 1995; Levinton, 1995; Sumich, 1996).

 

Les zooxanthelles sont des éléments clefs de la bonne santé des coraux constructeurs de récifs. Plus de 80 % du carbone issu de l’activité de la photosynthèse est utilisé pour la respiration cellulaire du corail. Il sert en outre à la fabrication du mucus qui a diverses fonctions : protection contre les agressions, capture de nourriture, excrétion des déchets et des photosynthétisats non utilisables par le corail.

 

Sa croissance est issue de la capture des éléments externes, dissous et solides. 

La relation symbiotique

Un corail héberge diverses clades de zooxanthelles, un des moyens de contrôler la composition et l’importance de sa population algale est de les expulser. Les zooxanthelles sont de couleur miel. Ce sont ses pigments photoprotecteurs, entre autre les pocilloporines, qui donnent la couleur d’un polype.

 

Si toutes les zooxanthelles sont expulsées, la colonie prend une coloration blanche, appelée communément blanchissement du corail (Barnes, R.S.K. and Hughes, 1999; Lalli and Parsons, 1995). Toutefois, si les facteurs de stress sont rapidement éliminés, le corail peut rapidement regagner une population de zooxanthelles, et sous des conditions favorables, peut même recouvrer la santé.

Gros plan sur les zooxanthelles.

Structure du récif massif de la Grande barrière de corail, en Australie.

DU POLYPE AU RÉCIF

La plupart des récifs coralliens, à l’exception de quelques uns, se trouvent dans les eaux tropicales et semi-tropicales comprises entre les 30e degrés de latitudes nord et sud.

 

Les structures récifales massives sont formées par la sécrétion de chaque polype d’un squelette de CaCO3 (carbonate de calcium sous la forme d’aragonite). La plupart des polypes de coraux durs sont de très petite taille : entre 1 et 3 mm de diamètre, mais les colonies entières peuvent dépasser des poids totaux de plusieurs tonnes. Bien que tous les coraux durs synthétisent du calcaire, tous ne participent pas à la fabrication du récif.

 

Certains, comme le Fungia sp. sont des polypes solitaires et non attachés au substrat pouvant dépasser une taille de 25 cm.Le squelette des coraux durs est synthétisé par la partie basse du polype. Le processus conduit à la fabrication d’une coupe, appelé calice, dans lequel est fixé le polype. 

Les murs entourant le polype sont appelés la thèque, et le bas est appelé la plaque basale ou plancher. Des sceptes fins formés de calcaire assurent la solidité de la structure et une surface d’accroche plus grande pour les tissus mous du polype qui s’élèvent à partir du plancher et vers l’extérieur.

 

Périodiquement, le polype rehausse sa base et synthétise un nouveau plancher au dessus de l’ancien. Cela conduit à la fabrication d’une chambre minuscule en dessous du polype dans la masse du squelette. Tant que le polype est en vie, le corail synthétise de l’aragonite, crée de nouvelles divisions et s’élève.

 

Lorsque les polypes sont stressés, ils se rétractent dans leur calice de telle manière qu’aucun tissu mou ne se trouve exposé au dessus des parties calcaires dures. Cette manœuvre protège l’organisme corallien des prédateurs et des éléments naturels (Barnes, R.D., 1987; Sumich, 1996).

Fungia sp. montrant son enveloppe extérieure du tissu vivant, et de la bouche centrale clairement visible.

A d’autres moments, le polype se gonfle en dehors de son calice. Les heures et la durée d’extension du polype suivent des rythmes diurnes et nocturnes et sont propres à chaque espèce. L’extension maximale se produit lorsque le polype est en chasse du plancton la nuit. 

 

En plus de leur construction verticale, chaque polype est relié à ses voisins par une mince épaisseur de tissus appeléscoenenchyme(très riche en cellules souches) qui recouvre l’aragonite entre les calices. Polypes et coenenchyme constituent une très fine couche vivante sur le bloc de calcaire synthétisé. Ainsi les colonies coralliennes vivent uniquement à la surface du squelette (Barnes, R.S.K. and Hughes, 1999).

Gros plan sur un Acropora sp et des polypes.

Les colonies de coraux constructeurs de récifs ou hermatypiques ont de nombreuses formes qui peuvent être regroupées en dix ensembles (Mc Manus & al. 1997).

 

  • Les coraux branchus possèdent des branches qui peuvent aussi posséder des branches secondaires.
  • Les coraux colonnaires ressemblent à des doigts ou des cigares et n’ont pas de branches secondaires.
  • Les coraux tabulaires ont des structures produites par la fusion des branches.
  • Les coraux en bois de cerf ont des branches larges et aplaties.
  • Les coraux foliosés ont des parties en plateau qui s’élèvent du substrat.
  • Les coraux encroûtants forment juste une base.
  • Les coraux sub-massifs ont des nœuds, des colonnes et des reliefs qui s’élèvent de la base encroutante.
  • Les coraux massifs forment des boules pouvant aller de la taille d’un œuf à celle d’une maison.
  • Les coraux champignons ressemblent à un chapeau mycélien, libres ou attachés.
  • Les coraux en coupe ont des formes torturées et aplaties.

Bien que la forme d’une colonie soit déterminée par son espèce, son emplacement et les facteurs environnementaux (l’action des vagues et des courants, la température, la lumière) ainsi que la densité des coraux environnants peuvent affecter et changer la forme au fur et à mesure de la croissance (Barnes, R.D. 1987; Barnes, R.S.K. and Hughes 1999, Lalli and Parsons, 1995).

En plus d’influencer la forme de la colonie, les facteurs environnementaux influencent les taux de croissance des diverses espèces coralliennes. Un des facteurs les plus importants est la lumière. Durant les journées ensoleillées, le taux de calcification peut être doublé par rapport à une journée de temps couvert (Barnes, R.S.K. and Hughes, 1999). Il s’agit d’un des bénéfices de la symbiose avec les zooxanthelles qui joue un rôle unique en multipliant la capacité des coraux à synthétiser l’aragonite.

 

Il y a 2 sortes de calcification : la calcification à la lumière et la calcification sombre. De surcroit, c’est la nuit que s’élabore la trame protéinique sur laquelle l’aragonite est synthétisée de jour. Les expériences scientifiques ont montré que la calcification ralentissait de manière significative lorsque les zooxanthelles sont enlevées des coraux ou lorsque les coraux sont dans un environnement plus sombre, voire dans l’obscurité (Lalli & Parsons, 1995)

 

En général, les coraux massifs tendent à avoir une croissance lente, de 0,5 à 2 cm par an. Toutefois, sous des conditions favorables (lumière forte, température constante, action modérée des vagues), certaines espèces peuvent pousser de 4,5 cm par an.

Par opposition, les colonies branchues croissent beaucoup plus vite. Dans des conditions favorables, ces colonies peuvent pousser verticalement de près de 10 cm chaque année. Ce taux de croissance rapide n’est toutefois pas aussi avantageux qu’il le semble. Des contraintes mécaniques limitent la taille maximale que les coraux branchus peuvent atteindre. En grandissant, le poids de plus en plus important reposant sur la petite section fixée au substrat rend la colonie de plus en plus instable. Dans ces circonstances, les branches peuvent être cassées par des vagues violentes. A L’inverse, plus les colonies massives croissent, plus leur stabilité devient grande (Barnes, R.S.K. & Hughes, 1999). 

Des échantillons de carottes de corail révèlent des stries de croissance horizontale.

atoll_dev_186

Trois étapes de la formation des atolls d’après Darwin.

La structure des récifs coralliens

La formation des récifs coralliens débute par les larves nageantes des coraux : les planulae qui se fixent aux bords immergés des îles et des continents. A mesure de leur croissance, les récifs rentrent dans une des trois structures types : frangeant, barrière ou atoll. Les récifs frangeants, les plus communs, partent de la côte en direction du large, formant des cordons parallèles aux bords des côtes et des îles. Les barrières de coraux suivent aussi la ligne des côtes, mais à plus grande distance ; ils sont séparés de la masse de terre adjacente par un lagon aux eaux relativement profondes. Si un récif frangeant se forme autour d’une île qui s’enfonce par la suite complètement au-dessous du niveau des eaux, un atoll se forme. Les atolls sont en général circulaires ou ovales et possèdent un lagon central. Des parties du platier récifal peuvent émerger et former des îles et des passes dans le récif peuvent donner accès au lagon central (Lalli and Parsons, 1995; Levinton, 1995; Sumich, 1996).

 

En 1830, Charles Darwin a élaboré la distinction des trois catégories principales de morphologie des récifs et a émis l’hypothèse que les récifs frangeants, les barrières et les atolls étaient tous des étapes diverses dans le processus de formation d’un atoll.

 

Les trois types de récifs montrent des similarités dans leurs profils biogéographiques. La topographie des fonds, la profondeur, les forces des vagues et des courants, la lumière, la température et les sédiments en suspension jouent tous un rôle dans la formation des zones horizontales et verticales de coraux, d’algues et d’autres espèces. Alors que ces zones varient selon la localisation et le type du récif, les principales divisions communes à tous les récifs partant de la terre vers le large sont le platier, la crête récifale ou crête algale, la pente externe et le tombant. 

Trois différents types de récifs

Le Récif frangeant

Il s’étend directement le long de la côte et est souvent séparé d’elle par un petit chenal peu profond.

Par exemple, on trouve ce type de récifs principalement à la Réunion et dans les Antilles.

 

La barrière de corail

Contrairement au récif frangeant, le récif barrière est séparé de la côte par une mer intérieure : le lagon.

On les trouve en Nouvelle-Calédonie, autour des îles hautes de Polynésie Française, à Wallis ou à Mayotte.

Une barrière est également présente sur la côte est de la Martinique et en Guadeloupe (Grand Cul-de-sac Marin).

Et aussi les récifs double barrières, qui sont constitués de deux récifs barrières en parallèle. La Nouvelle-Calédonie et Mayotte présentent chacune des doubles barrières de corail, phénomène extrêmement rare dans le monde (il en existe moins de 10).

 

L’atoll

C’est un récif corallien de haute mer. En forme d’anneau, il encercle un lagon de taille et de profondeur variable.

Le récif peut être continu et former un anneau fermé ou bien il peut-être discontinu et ainsi former un ensemble d’îles séparées par des passes reliant le lagon à l’océan.

On trouve des atolls en Polynésie française et en Nouvelle Calédonie. Clipperton ainsi que les îles Europa et Bassas da India (îles éparses) sont également des atolls.

fa171d98571d05dcb362267c7c2fb3a5_large

Formation d’un atoll.

reef_diagram_372

Graphique des zones de récifs coralliens typiques.

Le platier et l’arrière du récif sont localisés dans la partie protégée du récif. Ils partent de la côte et peuvent varier grandement en largeur : de 20 mètres à plusieurs milliers. Ils peuvent également varier en profondeur de quelques centimètres d’eau à plusieurs mètres et de grandes parties peuvent être exposées  hors de l’eau lors de faibles marées.

Le substrat est formé de roches coralliennes et de sable. Des zones d’herbes marines peuvent se développer sur les zones sableuses où les algues encroûtantes et filamenteuses y sont communes.