Hervé Henry
Près d’un tiers des ressources en eau douce de la Terre se trouvent dans les eaux souterraines – bien as well as que dans tous les lacs, rivières et atmosphère réunis, et dépassées uniquement par l’eau gelée des calottes glaciaires polaires. En conséquence, approximativement la moitié de l’humanité dépend des eaux souterraines comme resource d’eau potable.
Malgré la présence mondiale et l’importance essentielle des eaux souterraines, les connaissances sur les organismes qui les habitent et sur la façon dont ils survivent restent toutefois minces.
Une enquête récente menée par l’écologiste microbien Emil Ruff du Maritime Biological Laboratory (MBL) a découvert que les anciennes eaux souterraines abritent non seulement des communautés microbiennes diverses et actives, mais aussi un nombre étonnamment élevé de cellules microbiennes. De manière frappante, certains de ces microbes semblent produire de l'”oxygène noir” (en l’absence de lumière solaire) en telle abondance que l’oxygène peut non seulement nourrir ces microbes, mais peut également s’infiltrer dans l’environnement et soutenir d’autres microbes dépendants de l’oxygène qui peuvent ‘ t le produire eux-mêmes. L’étude est publiée aujourd’hui dans Nature Communications.
“Lors de la recherche, il est courant de trouver des résultats surprenants nous en savons encore très peu sur le cosmos”, a déclaré Ruff. “Mais c’est un second fort de trouver quelque chose d’aussi totalement inattendu que l’oxygène qui semble être produit profondément sous nos pieds dans l’obscurité permanente. Au début, nous pensions que nous avions contaminé tous nos échantillons, mais des analyses supplémentaires ont confirmé une supply de gaz dans le aquifères.”
L’étude a enquêté sur 138 échantillons d’eau souterraine prélevés dans 14 aquifères situés sous moreover de 80 000 milles carrés de prairie dans la province d’Alberta, au Canada, une superficie trois fois moreover grande que l’Irlande. L’objectif était d’étudier la biogéochimie et l’écologie microbienne d’un substantial éventail d’environnements aquifères.
“La fuite d’oxygène noir dans les eaux souterraines pourrait avoir des conséquences très importantes pour la recherche sur le changement climatique”, a déclaré le co-auteur Marc Strous de l’Université de Calgary. “Nous avons des indications que les microbes utilisent l’oxygène des eaux souterraines pour consommer du méthane, un gaz à effet de serre. Surtout dans la province de l’Alberta, le méthane est courant dans les eaux souterraines et peut s’échapper du sol dans l’atmosphère. Nous allons maintenant chercher à comprendre si et combien de méthane ces microbes empêchent d’être émis.”
Étonnamment, l’équipe a trouvé beaucoup in addition de cellules microbiennes dans des échantillons d’eaux souterraines plus anciennes que dans des eaux souterraines moreover jeunes, ce qui suggère que ces anciennes eaux souterraines ont évolué au fil du temps pour fournir de l’énergie aux microbes pour se développer. Cette découverte va à l’encontre des études antérieures sur les écosystèmes souterrains de l’océan et de la terre qui ont révélé que la densité des cellules microbiennes diminue généralement à mesure que la profondeur augmente, probablement en raison de restrictions énergétiques.
“Le comptage des cellules bactériennes au microscope nécessite une tolerance et une habileté énormes et est rarement effectué pour un grand nombre d’échantillons”, a déclaré Strous. “Pourtant, quand Isabella Hrabe de Angelis a rejoint le Dr Ruff en tant qu’étudiante du projet, c’est exactement ce qu’elle a fait et a passé des centaines d’heures derrière un microscope. C’est grâce à cet hard work que nous avons pu montrer que ces eaux souterraines sont en fait des écosystèmes productifs, où tout le monde s’attendait à ce qu’ils soient des “déserts” souterrains, généralement dépourvus de nutriments et d’énergie.”
L’étude comprenait des collaborateurs de l’Université de Calgary, Canada Institut Max Planck de chimie, Mayence, Allemagne Woods Hole Oceanographic Institution et Alberta Atmosphere and Guarded Areas, Calgary, Canada.
Oxygène ou mourir
L’oxygène est critical pour les humains, la plupart des animaux et de nombreux micro-organismes. De loin, la majeure partie de l’oxygène sur Terre est produite via la photosynthèse, dans laquelle les plantes et les microbes utilisent la lumière du soleil comme source d’énergie pour assimiler le dioxyde de carbone pour leur croissance. Parce que cet oxygène n’est pas entièrement utilisé par les plantes et les microbes eux-mêmes, il pourrait s’accumuler dans l’atmosphère pendant des éternités, où il est disponible pour les humains et d’autres organismes dépendants de l’oxygène.
Il existe cependant quelques processus chimiques et microbiens obscurs qui peuvent produire de l’oxygène en l’absence de lumière. Dans un cas, les microbes divisent l’oxyde nitrique en azote et en oxygène, et dans l’autre, ils divisent le chlorite en chlorure et en oxygène. Ces processus, également appelés dismutations microbiennes, étaient considérés comme très rares et uniquement pertinents à une micro-échelle, l’oxygène produit étant immédiatement consommé.
Cependant, Ruff et. Al. ont trouvé des preuves que ces microbes producteurs d’oxygène peuvent être très abondants et actifs dans les écosystèmes des eaux souterraines. En fait, si abondants et actifs qu’ils semblent laisser s’échapper des quantités substantielles de cet “oxygène noir” dans leur environnement, provoquant son accumulation. Analogue à l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère par la photosynthèse, ce processus souterrain peut permettre aux microbes qui dépendent de l’oxygène de survivre et de prospérer.
“L’utilisation de l’oxygène pour la respiration libère beaucoup d’énergie qu’un organisme peut utiliser pour se développer et se propager”, a déclaré Ruff. “Il n’est pas surprenant que pratiquement tous les animaux visibles à l’œil nu utilisent de l’oxygène, y compris les insectes, les mollusques et les vertébrés. Sans oxygène, ils ne pourraient pas supporter des corps aussi grands. De même, nous pensons que le grand nombre de microbes que nous trouvons dans ces eaux souterraines sont soutenues par l’énergie libérée par l’utilisation d’oxygène. Cette découverte remet en concern notre compréhension actuelle des écosystèmes souterrains de la Terre.
Les échantillons d’eau souterraine pour cette étude ont été obtenus à partir du réseau de puits d’observation des eaux souterraines maintenu par Alberta Setting and Secured Locations, Canada, qui a compilé des données géochimiques pour les eaux souterraines de plus de 250 web sites d’échantillonnage obtenus à partir de puits de surveillance dans différents aquifères et régions de l’Alberta, représentant une variété des régimes géochimiques et des âges des eaux souterraines.
La province de l’Alberta abrite d’importants gisements de pétrole, de gaz et de charbon et a fait l’objet d’études approfondies dans le contexte de l’exploration et de la mise en valeur du pétrole et du charbon.
