Des scientifiques découvrent dans l’océan Indien le plus profond et le plus vaste cimetière de baleines, avec des fossiles vieux de 5,3 millions d’années

Une découverte sous-marine sans précédent

Dans les profondeurs plongées dans l’obscurité totale du sud-est de l’océan Indien, une équipe de recherche dirigée par des scientifiques chinois a mis au jour une merveille qui a stupéfié les spécialistes des sciences marines du monde entier. À l’aide du submersible habité Fendouzhe, capable de descendre jusqu’à 11 000 mètres, les chercheurs ont cartographié un vaste cimetière sous-marin contenant les restes de centaines de baleines, dont certaines reposent sur le fond marin depuis plus de cinq millions d’années. Publiée dans la revue Nature, cette découverte constitue la nécropole de baleines la plus profonde, la plus ancienne et la plus vaste jamais documentée sur Terre.

L’expédition s’est déroulée entre février et mars 2023. Le navire de recherche Tan Suo Yi Hao a alors exploré la zone de Diamantina, une zone de fracture isolée, constituée de dorsales et de fosses sous-marines, située à environ 1 600 kilomètres à l’ouest de l’Australie. Lors d’une première plongée dans la fosse de Dordrecht, les scientifiques ont découvert des fossiles de baleines à 7 002 mètres de profondeur. Ce qui n’était au départ qu’une observation intrigante s’est rapidement transformé en une enquête d’un mois, menée à l’issue de 32 plongées supplémentaires. L’équipe a finalement répertorié 485 sites contenant des fossiles de baleines et des carcasses récentes, répartis sur une distance exceptionnelle le long des fonds marins.

Xiaotong Peng, directeur adjoint de l’Institut des sciences et de l’ingénierie des grands fonds de l’Académie chinoise des sciences et principal auteur de l’étude, s’est dit profondément surpris par l’ampleur de la découverte. Les chercheurs étaient partis étudier la biodiversité, les écosystèmes, la pollution et les processus géologiques dans la zone hadale, qui correspond aux parties les plus profondes de l’océan, entre 6 000 et 11 000 mètres. Ils ont découvert à la place des archives fossiles d’une ampleur sans précédent.

Découvrir une nécropole d’une telle ampleur était totalement inattendu. L’étendue de la zone, la profondeur et l’âge des restes dépassaient de loin tout ce que nous avions imaginé.

Cette révélation suscite l’enthousiasme de la communauté scientifique. Des chercheurs comparent l’importance du site à celle de découvertes majeures antérieures, comme celle des premières sources hydrothermales, en 1977. Le nombre considérable de restes pourrait bouleverser notre compréhension de l’écologie des grands fonds et de l’évolution des cétacés à l’échelle des temps géologiques.

Un cimetière qui s’étend à travers les abysses

La nécropole récemment découverte s’étend sur environ 1 200 kilomètres le long des fonds marins. Il ne s’agit donc pas d’une anomalie localisée, mais d’un immense corridor paléontologique. Situé entre 4 200 et 7 002 mètres de profondeur, le site dépasse largement les limites de la zone hadale, qui commence à 6 000 mètres sous la surface. Jusqu’ici, les baleines retrouvées sur les fonds marins étaient principalement recensées à moins de 4 000 mètres de profondeur. Le cas le plus profond connu avant cette découverte se trouvait à 4 204 mètres. Les découvertes de la zone de Diamantina repoussent de plus de 2 500 mètres la limite de profondeur connue de ces écosystèmes et révèlent l’un des habitats de chutes de baleines les plus profonds de l’océan.

Les chercheurs ont identifié 476 restes fossilisés de baleines ainsi que cinq carcasses récentes à un stade avancé de décomposition. En extrapolant systématiquement les données de prospection, l’équipe estime que la zone pourrait abriter entre sept et huit carcasses récentes et environ 750 fossiles par kilomètre carré. Selon certaines projections, plus de 10 millions de carcasses de baleines pourraient être dispersées dans l’ensemble de la région, représentant environ 6,7 millions de tonnes de carbone séquestré qui continue d’alimenter la vie des grands fonds.

Nick Pyenson, conservateur des mammifères marins fossiles au Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian, a souligné l’étendue exceptionnelle du site.

Il s’étend sur plus de 1 200 kilomètres, c’est tout simplement incroyable.

Jon Copley, professeur en exploration océanique à l’université de Southampton, a indiqué que la découverte de près de 800 squelettes par kilomètre carré était une véritable surprise. Il a expliqué que les chutes de baleines servent généralement d’habitats isolés pour les animaux des grands fonds, mais que cette concentration révélait les particularités de la géographie et de l’océanographie de la région. Stephen J. Godfrey, du musée marin de Calvert, a qualifié le cimetière de découverte véritablement unique et écrit que cette recherche lui rappelait la bande-annonce du premier volet d’une série de films épiques.

La vie après la mort dans les grands fonds

Lorsqu’une baleine meurt et coule jusqu’au fond de l’océan, sa carcasse déclenche l’un des phénomènes écologiques les plus remarquables de la biologie marine. Ce phénomène, appelé « chute de baleine », transforme la carcasse en oasis de vie dans un milieu où la nourriture est rare. La découverte de la zone de Diamantina comprend cinq chutes de baleines actives, qui regorgent actuellement d’organismes entièrement dépendants de ces restes en décomposition. Ces sites sont au stade sulfophile : les bactéries décomposent les lipides présents dans les os et libèrent des composés soufrés qui nourrissent des communautés spécialisées d’invertébrés.

L’équipe de recherche a observé d’épaisses tapisseries microbiennes blanchâtres recouvrant les os, ainsi que des vers Osedax qui forent les os, des ophiures, des méduses, des mollusques bivalves, des crustacés et des cnidaires. Nombre de ces animaux pourraient appartenir à des espèces encore inconnues de la science. La densité de certains organismes atteignait 2 800 individus par mètre carré, formant des écosystèmes foisonnants sur des fonds océaniques autrement froids et obscurs. Peng Zhou, géologue spécialiste des grands fonds à l’Académie chinoise des sciences, a décrit ce qu’il a ressenti en observant ces communautés de ses propres yeux.

Les écosystèmes foisonnants que nous avons observés nous ont offert une tout autre perspective sur ces fonds océaniques pourtant froids et obscurs.

Les chutes de baleines passent par quatre stades reconnus. Dans un premier temps, de grands charognards comme les myxines et les requins dormeurs consomment les tissus mous pendant plusieurs mois. Ensuite, au cours d’une phase d’enrichissement pouvant durer plusieurs années, de plus petits organismes colonisent les os et les sédiments alentour. Le stade sulfophile commence lorsque des bactéries décomposent les graisses dans les os, produisant des composés chimiques qui nourrissent pendant des décennies des moules, des vers et d’autres organismes chimiosynthétiques. Enfin, une fois toute la matière organique épuisée, les os dénudés forment un récif qui accueille des organismes filtreurs tels que les éponges et les anémones de mer.

Giovanni Bianucci, paléontologue à l’université de Pise et coauteur de l’étude, a insisté sur l’importance biologique de ces communautés extrêmes.

Cette découverte montre que ces milieux extrêmes et inexplorés abritent des espèces et des écosystèmes encore inconnus de la science, et que nous sommes donc encore loin de comprendre la véritable biodiversité de notre planète.

Des fossiles qui réécrivent l’histoire de l’évolution

Parmi les 43 spécimens fossiles prélevés par le submersible Fendouzhe à l’aide de bras robotisés, les chercheurs ont identifié des restes appartenant à cinq espèces de baleines à bec et à une espèce de baleine à fanons. Les fossiles sont âgés de 120 000 ans à 5,26 millions d’années environ. La datation isotopique du strontium contenu dans les os confirme que des chutes de baleines se produisent dans cette région depuis au moins le Pliocène inférieur. Cette chronologie ouvre une fenêtre continue sur plusieurs millions d’années d’histoire des cétacés.

Le plus ancien fossile appartenait à une baleine à bec éteinte du genre Pterocetus et remontait à environ 5,3 millions d’années. Une autre découverte importante correspond à une espèce entièrement nouvelle, que les chercheurs ont officiellement nommée Pterocetus diamantinae, en hommage au site où elle a été découverte. Giovanni Bianucci a indiqué que les fragments de crâne présentaient suffisamment de différences anatomiques par rapport aux espèces connues pour justifier cette nouvelle classification. Cette découverte améliore notre compréhension de l’histoire évolutive des baleines à bec et aide à préciser comment ce groupe très spécialisé a évolué au fil des millions d’années.

Outre des espèces éteintes, les fossiles comprenaient des restes de baleines à bec actuelles, comme la baleine à bec d’Andrews et la baleine à bec de Layard. Ils montrent que certaines lignées occupent ces eaux profondes depuis des millions d’années. Un fossile unique de baleine à fanons, identifié comme appartenant à l’espèce du rorqual boréal, a également été découvert parmi un ensemble dominé par les baleines à bec.

La plus grande carcasse récente découverte était celle d’un petit rorqual antarctique de cinq mètres, trouvé à 5 610 mètres de profondeur. Cette découverte est particulièrement notable, car les petits rorquals sont des filtreurs qui s’alimentent généralement dans des eaux moins profondes, tandis que les baleines à bec chassent en plongée profonde. La présence, parmi les restes, d’espèces plongeant à faible profondeur et d’autres plongeant en eaux profondes pose une énigme que les scientifiques cherchent encore à résoudre. Craig Smith, spécialiste des chutes de baleines à l’université d’Hawaï, qui n’a pas participé à l’étude, a qualifié de vraiment remarquable l’immense nombre de chutes de baleines fossilisées documentées, et souligné leur importance majeure pour comprendre l’évolution et la répartition des baleines à l’échelle des temps géologiques.

Pourquoi autant de baleines se sont-elles rassemblées ici ?

L’extraordinaire concentration de restes de baleines dans la zone de Diamantina soulève une question essentielle : comment ce cimetière s’est-il constitué ? Les chercheurs pensent qu’une combinaison de facteurs géographiques, océanographiques et biologiques a créé des conditions propices à l’accumulation de carcasses pendant des millions d’années. La zone de fracture de Diamantina s’est formée il y a entre 60 et 50 millions d’années, lorsque les continents australien et antarctique se sont séparés. Elle a créé un paysage complexe de dorsales et de fosses qui allait ensuite influencer les courants océaniques et les voies migratoires.

La topographie en V de la zone semble agir comme un entonnoir naturel, guidant vers le fond de la fosse les baleines mortes qui coulent dans la colonne d’eau. Cette particularité géologique empêcherait probablement les carcasses de dériver et les concentrerait dans certaines zones, où elles peuvent être enfouies et préservées. La topographie ne suffit toutefois pas à expliquer le nombre considérable de restes.

La région sert probablement à la fois de corridor migratoire et de zone d’alimentation privilégiée. Des baleines filtreuses comme les petits rorquals antarctiques pourraient traverser la région lors de leurs migrations saisonnières, tandis que des baleines à bec chassent les calmars dans les eaux environnantes. Selon une hypothèse avancée par certains chercheurs, les baleines à bec qui plongent à des profondeurs extrêmes dans cette région pourraient atteindre leurs limites physiologiques, ce qui accroîtrait leur risque d’épuisement fatal ou d’accident de décompression. Xikun Song, chercheur spécialiste de la biodiversité marine à l’Académie chinoise des sciences, a expliqué que les baleines à bec plongeant à plus de 3 000 mètres pouvaient subir des contraintes physiques mortelles.

Jon Copley a avancé que la nécropole résultait probablement de la présence, dans la région, d’une route migratoire empruntée par des espèces filtreuses, mais aussi d’un terrain de chasse pour les baleines à bec. En plongeant dans la zone de fracture à la poursuite de leurs proies, ces prédatrices s’approchent peut-être dangereusement de leurs limites physiques et ne parviennent parfois pas à remonter à la surface. La combinaison d’un passage régulier et de conditions de chasse périlleuses a pu créer des conditions idéales pour l’accumulation de carcasses au fil des temps géologiques.

Le secret d’une préservation pendant cinq millions d’années

La présence d’os sur les fonds marins n’a rien d’inhabituel, mais découvrir des fossiles restés intacts pendant plus de cinq millions d’années suppose des conditions exceptionnelles. La zone de Diamantina réunit plusieurs facteurs rares qui ont protégé ces restes des processus habituels de décomposition et de destruction. Le plus important tient à l’anatomie particulière des baleines à bec. Ces animaux possèdent un rostre, ou museau, extrêmement dense, riche en minéraux et résistant à la dégradation. Xiaotong Peng a comparé cette densité osseuse à une armure, soulignant que cette structure compacte rend les os moins appétissants pour les organismes qui les forent et plus résistants aux pressions extrêmes.

Les conditions environnementales de la zone de Diamantina jouent également un rôle essentiel. Les taux de sédimentation y sont exceptionnellement faibles : au cours des cinq derniers millions d’années, seulement 0,05 à 0,55 millimètre de matière s’y est déposé tous les mille ans. Cette lente accumulation a évité que les fossiles soient rapidement ensevelis sous des sédiments susceptibles de les écraser ou de les masquer. Ils sont au contraire restés exposés assez longtemps pour se couvrir d’oxydes de ferromanganèse protecteurs, qui isolent les os du milieu environnant et forment des sarcophages naturels.

Le milieu des grands fonds contribue lui aussi à leur préservation. Le froid et la stabilité des conditions chimiques limitent l’altération physique et chimique. En l’absence des variations de température et de chimie que l’on observe dans les eaux moins profondes, les os subissent très peu d’érosion. Les fossiles ont ainsi échappé à la dévoration et à la dissolution pendant plus de cinq millions d’années, constituant une archive continue de la vie et de la mort des baleines remontant au Pliocène.

Ce que cette découverte apporte à la science et à la conservation

Au-delà de sa valeur de trésor paléontologique, la nécropole de Diamantina revêt une importance considérable pour la compréhension de la biodiversité et de l’évolution des grands fonds. Les auteurs de l’étude ont écrit que leurs découvertes modifient notre compréhension des limites et de la biogéographie des écosystèmes liés aux chutes de baleines. En montrant que ces communautés peuvent prospérer à plus de 6 700 mètres de profondeur, les travaux repoussent les limites environnementales connues de la vie chimiosynthétique et suggèrent que des archives cachées comparables pourraient être répandues dans les grands fonds marins du monde entier.

Les chutes de baleines semblent constituer des foyers d’évolution et des relais biogéographiques pour la faune dépendante des sulfures. Elles pourraient relier des communautés éloignées des grands fonds qui, autrement, resteraient isolées. Certains animaux observés sur le site vivent également dans les sources hydrothermales et les suintements froids. Cela laisse penser que les carcasses de baleines pourraient relier ces écosystèmes distincts sur de grandes distances. Le carbone contenu dans les millions de carcasses estimées, soit environ 6,7 millions de tonnes, souligne le rôle des chutes de baleines dans le cycle du carbone des grands fonds.

Cette découverte soulève également d’importantes questions en matière de conservation. Xikun Song a noté que les fosses océaniques étaient de plus en plus menacées par la pollution et les activités humaines, même à des profondeurs extrêmes. Selon lui, il faudrait envisager de créer des aires marines protégées dans les écosystèmes des fosses afin de préserver les dernières frontières de notre planète et leur patrimoine évolutif unique. Le professeur Peng estime que des nécropoles de baleines similaires existent probablement dans d’autres habitats essentiels aux baleines à bec, ce qui pourrait conduire de futures expéditions à découvrir d’autres sites d’importance comparable.

Avec de nombreuses espèces nouvelles qui restent probablement à décrire et la possibilité que d’autres fossiles soient enfouis sous les sédiments, la zone de Diamantina s’impose comme l’une des découvertes marines les plus importantes de ces dernières décennies. Les chercheurs s’attendent à ce que l’exploration continue de ces archives sous-marines apporte de nouvelles connaissances sur les climats anciens, l’évolution des courants océaniques et l’histoire évolutive des mammifères marins sur de vastes échelles de temps.

Points clés

• Des chercheurs chinois ont découvert un immense cimetière de baleines dans la zone de Diamantina, dans l’océan Indien. Il s’étend sur 1 200 kilomètres et atteint 7 002 mètres de profondeur.
• Le site comprend 485 sites de fossiles de baleines et des chutes de baleines actives. Les restes remontent à au moins 5,3 millions d’années, au Pliocène inférieur.
• Cinq chutes de baleines actives abritent des communautés diversifiées des grands fonds, notamment des vers mangeurs d’os, des ophiures et des mollusques. Nombre de ces organismes pourraient appartenir à de nouvelles espèces.
• Les chercheurs ont identifié une nouvelle espèce éteinte de baleine à bec, Pterocetus diamantinae, ainsi que des fossiles appartenant à des lignées de baleines éteintes et actuelles.
• La concentration de restes s’explique probablement par la topographie en V, qui canalise les carcasses, ainsi que par la fonction de corridor migratoire et de zone d’alimentation en eaux profondes de la région.
• La préservation exceptionnelle des restes s’explique par la densité des os de baleine, la sédimentation minimale, les revêtements d’oxydes de ferromanganèse et la stabilité des conditions dans les grands fonds.
• Ces découvertes repoussent de plus de 2 500 mètres la limite de profondeur connue des écosystèmes liés aux chutes de baleines et confirment que les fonds marins constituent d’importantes archives pour retracer l’évolution des cétacés.