Les grottes dans un estuaire souterrain karstique sont remplies de produits frais séparés (verts), eaux saumâtres (grises) et salines (bleues). Dans l'estuaire souterrain, le méthane (CH4) et d'autres formes de carbone organique dissous (COD) créés lors de la décomposition du sol de la forêt tropicale sus-jacente entretiennent un écosystème complexe adapté aux grottes. Crédit :Brankovits et al
Dans les rivières souterraines et les grottes inondées de la péninsule du Yucatan au Mexique, où la tradition maya décrivait un monde souterrain fantastique, les scientifiques ont trouvé un monde cryptique à part entière. Ici, le méthane et les bactéries qui s'en nourrissent forment la cheville ouvrière d'un écosystème similaire à ce qui a été trouvé dans les suintements froids des océans profonds et certains lacs, selon des recherches récentes de la Texas A&M University à Galveston, le US Geological Survey et une équipe de collaborateurs du Mexique, Les Pays-Bas, Suisse et autres institutions américaines.
La recherche, menée par des scientifiques formés à la plongée souterraine en plus de leurs autres expertises, est l'étude écologique la plus détaillée jamais réalisée pour un écosystème de grottes côtières toujours sous l'eau. En réalité, les scientifiques ont dû utiliser des techniques qui étaient auparavant utilisées par des véhicules de submersion sous-marine pour pouvoir étudier l'environnement.
"L'opportunité de travailler avec une équipe internationale d'experts a été pour moi une expérience remarquable, " a déclaré David Brankovits, qui est l'auteur principal de l'article et a mené la recherche au cours de son doctorat. études à TAMUG. "La découverte que le méthane et d'autres formes de matière organique dissoute pour la plupart invisibles sont à la base du réseau trophique dans ces grottes explique pourquoi les animaux adaptés aux grottes sont capables de prospérer dans la colonne d'eau dans un habitat sans preuve visible de nourriture."
L'étude a été menée dans le réseau de grottes Ox Bel Ha du nord-est du Yucatan, qui est décrit comme un estuaire souterrain parce que les passages des grottes inondées contiennent des couches d'eau distinctes constituées d'eau douce alimentée par les précipitations et d'eau salée de l'océan côtier. Ce complexe estuarien souterrain couvre une superficie approximativement de la taille de la baie de Galveston, le septième plus grand estuaire de surface des États-Unis.
Membres de l'équipe de terrain du projet (de gauche à droite) David Brankovits (TAMUG), Jake Emmert (Moody Gardens), John Pohlman (USGS), et Francisco Bautista De La Cruz (Speleotech). Crédit :Jacob Pohlman
La portion d'eau douce des grottes et des gouffres, qui servent à accéder aux grottes et sont appelés localement cenotes, sont d'importantes sources d'eau douce pour les communautés du Yucatan. Le méthane dans les grottes se forme naturellement sous le sol de la jungle et migre vers le bas, plus profondément dans l'eau et les grottes. Normalement, tout le méthane formé dans les sols migre vers le haut, vers l'atmosphère.
Cela ouvre la voie aux bactéries et autres microbes qui constituent la base de l'écosystème de la grotte. Les microbes mangent à la fois le méthane dans l'eau et d'autres matières organiques dissoutes que l'eau douce a apportées de la surface. Les microbes alimentent alors un réseau trophique dominé par les crustacés, y compris une espèce de crevette adaptée aux grottes qui tire environ 21 pour cent de sa nutrition du méthane.
"Les processus que nous étudions dans ces systèmes d'eaux souterraines stratifiés sont analogues à ce qui se passe dans l'océan mondial, en particulier dans les zones à minimum d'oxygène où la désoxygénation est une préoccupation croissante, " dit John Pohlman, un co-auteur de l'étude et un biogéochimiste de l'USGS dont les travaux du début des années 90 ont motivé la recherche. "Bien que l'accès à ces systèmes nécessite une formation spécialisée et le strict respect des protocoles de sécurité de la plongée souterraine, par rapport à la complexité d'une expédition océanographique, les programmes de terrain que nous organisons sont simples et économiques."
Passage de grotte et plongeur dans une section du système de grottes Ox Bel Ha où la présente étude a été menée. La ligne directrice vue à côté du plongeur qui fournit un itinéraire continu vers la surface est l'une des nombreuses normes de sécurité suivies par les plongeurs. Crédit :HP Hartmann.
Une découverte surprenante était l'importance de la matière organique dissoute comme le méthane pour le réseau trophique des grottes. Des études antérieures avaient supposé que la majorité de la matière organique qui alimente les microbes des grottes provenait de la végétation et d'autres détritus de la forêt tropicale qui pénétraient dans les grottes depuis les cenotes.
Cependant, au fond des grottes, où l'étude a été menée, il y a très peu de ces débris de surface, les microbes dépendent donc du méthane et des autres matières organiques dissoutes s'infiltrant vers le bas à travers le plafond des grottes.
Tom Iliffe, professeur au Département de Biologie Marine du TAMUG qui étudie la biodiversité, évolution et conservation des animaux des cavernes marines depuis près de 40 ans, remarques, « Fournir un modèle pour la fonction de base de cet écosystème réparti à l'échelle mondiale est une contribution importante à l'écologie des eaux souterraines côtières et établit une base de référence pour évaluer la façon dont le niveau de la mer monte, le développement touristique balnéaire et d'autres facteurs de stress auront un impact sur la viabilité de ces systèmes pauvres en nourriture."
