Pendant des années, on pensait que les cachalots et les éléphants de mer détenaient les records mondiaux pour retenir leur souffle sous l’eau. Mais ces animaux n’ont rien à envier aux baleines à bec.
À l’aide de balises numériques temporairement fixées par aspiration à deux espèces de baleines à bec, les chercheurs dirigés par des scientifiques de la Woods Hole Oceanographic Institution ont suivi des baleines à bec de Cuvier plongeant à des profondeurs de près de 1 900 mètres (6 230 pieds) et restant en bas pendant 85 minutes. Ils ont également documenté des baleines à bec de Blainville, plus petites, plongeant à 1 250 mètres (4 100 pieds) pendant jusqu’à 57 minutes.
« Ces données établissent les baleines à bec comme les champions de l’apnée extrême de tous les animaux étudiés jusqu’à présent », a déclaré l’ingénieur du WHOI Mark Johnson, qui a développé les « D-tags », qui enregistrent les mouvements des baleines, leurs écholocalisations et d’autres sons sous-marins.
« Comme ces animaux passent une grande partie de leur vie sous l’eau, nous en savions très peu sur eux, au-delà de ce que nous pouvions apprendre des échouages et voir depuis les navires de recherche », a déclaré le biologiste du WHOI Peter Tyack, auteur principal d’un article publié en octobre 2006 dans le Journal of Experimental Biology. « Nous en savons maintenant plus sur le comportement des baleines à bec en profondeur que beaucoup d’entre nous n’en avaient jamais rêvé. »
En collaboration avec des collègues de l’université de La Laguna en Espagne, de l’université d’Aarhus au Danemark, de BluWest et du Centre de recherche sous-marine de l’OTAN en Italie, Les scientifiques du WHOI ont marqué et étudié sept baleines à bec de Cuvier (Ziphius cavirostris) dans la mer de Ligurie, au large de l’Italie, et trois baleines à bec de Blainville (Mesoplodon densirostris) au large de l’île d’El Hierro, dans les îles Canaries, en Espagne, en 2003 et 2004. Les deux sites possèdent des canyons sous-marins béants qui plongent à plus de 2 000 mètres sous la surface de l’océan.
Dîner profond
Les données provenant des D-tags (voir « D-Tagging Along with Whales », ci-dessous) peuvent aider à répondre aux questions entourant les impacts possibles des tests de sonar sur les baleines à bec, qui ont été retrouvées échouées avec des symptômes de maladie de décompression après des exercices navals dans les deux régions. Ces informations ont également permis de faire la lumière sur le monde sombre et mystérieux des baleines à bec.
Tyack a déclaré que la capacité de plongée des baleines à bec surpassait celle des champions en titre de l’apnée, comme les cachalots et les éléphants de mer. Les cachalots, qui ont été étudiés de manière beaucoup plus approfondie, peuvent plonger pendant plus d’une heure à des profondeurs supérieures à 4 000 pieds (1 200 mètres), mais plongent généralement pendant 45 minutes à des profondeurs de 2 000 à 3 280 pieds (600 à 1 000 mètres). Les éléphants de mer, peuvent passer jusqu’à deux heures à des profondeurs proches de 5 000 pieds (plus de 1 500 mètres), mais ne plongent généralement qu’une demi-heure à 1 640 pieds (500 mètres).
« Nous ne sommes toujours pas sûrs de la physiologie derrière la façon dont les baleines à bec font cela », a déclaré Johnson, « mais d’une façon ou d’une autre, elles le font, et elles en vivent. »
Les baleines à bec plongent en profondeur pour se nourrir de calmars et de poissons d’eau profonde. Pendant les plongées profondes, les hydrophones sur les étiquettes D ont enregistré des clics et des bourdonnements d’écholocation réguliers, ainsi que des échos de ce qui semblait être des proies – une preuve solide que les baleines utilisaient l’écholocation pour s’alimenter.
Des détails du comportement alimentaire émergent
Les capteurs d’accéléromètre et de magnétomètre sur les étiquettes se sont combinés aux hydrophones pour indiquer que les baleines à bec sont très sélectives sur ce qu’elles mangent. Elles laissent passer les échos de centaines de cibles avant d’en choisir une pour la capturer et la manger.
En au moins une occasion, deux baleines sont descendues en tandem et ont fourragé dans le même voisinage général, se nourrissant indépendamment mais restant suffisamment proches pour garder des onglets acoustiques l’une sur l’autre en écoutant les clics de l’autre, a déclaré Tyack.
Dans son laboratoire, Tyack a fait jouer un fichier informatique qui juxtapose les mouvements des baleines et les données audio recueillies par les balises D. Le fichier montre des points (représentant des baleines) descendant et émettant des séries régulières de clics d’écholocation à la recherche de nourriture. De temps en temps, les clics s’accélèrent, indiquant les moments où chaque baleine a trouvé et essayé d’attraper une proie, a déclaré Tyack.
« Jusqu’à un certain point, il y avait certainement un certain degré de synchronisation dans leurs mouvements de plongée », a-t-il déclaré récemment. « Je ne sais pas s’ils ont un mécanisme social pour attraper des proies, mais peut-être qu’ils restent en contact pour trouver le meilleur patch. »
Les scientifiques ont observé que les baleines à bec ne pratiquaient l’écholocation que dans les parties les plus profondes de leurs plongées, et que ces clics avaient peu d’énergie en dessous de 20 kiloHertz – bien au-delà de la gamme d’audition humaine. Pour Tyack, ces données suggéraient que les animaux faisaient de leur mieux pour ne pas être détectés par des prédateurs tels que les orques et les requins blancs, qui ne patrouillent généralement que dans les parties les plus hautes de la colonne d’eau.
Les impacts possibles des sonars
Les données du D-tag ont montré qu’une fois que les baleines avaient atteint la surface après une plongée profonde, elles restaient près de la surface en effectuant des plongées peu profondes pendant une heure ou plus. Il semble que les baleines plongent si longtemps qu’elles utilisent la plupart de leurs réserves d’oxygène avant la fin de la plongée et doivent recourir à un métabolisme anaérobie pour une partie de leurs plongées. Le comportement de plongée peu profonde semble indiquer que les baleines ont besoin de se reposer pour traiter l’acide lactique, un sous-produit du métabolisme anaérobie, avant de se lancer dans leurs prochains plongeons profonds. Tyack a comparé ce processus de récupération à « la façon dont les athlètes humains utilisent un exercice doux pour éliminer l’acide lactique des muscles surmenés après une séance d’entraînement intense. »
Les données indiquent également qu’après leurs plongées profondes, les baleines remontent lentement. Ce comportement est mystérieux car les animaux, étant des plongeurs en apnée, n’ont pas besoin de remonter progressivement pour éviter la décompression comme le feraient les plongeurs sous-marins : La pression sous-marine en dessous de 330 pieds (100 mètres) affaisse les poumons des animaux, empêchant le gaz de pénétrer dans leur sang, a expliqué Tyack.
« Pourquoi ne restent-ils pas plus longtemps en profondeur pour se nourrir et ne remontent-ils pas plus rapidement ? ». Tyack a demandé. « Nous avons appris beaucoup de choses, mais il est clair qu’il y a encore des énigmes sur la raison pour laquelle elles traînent en remontant. »
Malgré les adaptations physiologiques des baleines pour éviter la décompression, les nécropsies des baleines à bec qui se sont échouées après de récents tests de sonar ont montré que les animaux présentaient des symptômes compatibles avec la maladie de décompression. Tyack a laissé entendre que le sonar pourrait provoquer des changements comportementaux qui rendent les baleines vulnérables aux échouages.
Tyack a déclaré qu’il était impératif pour les scientifiques de contribuer à réduire l’impact du sonar sur les baleines à l’avenir. Dans le cadre de leurs efforts en cours, lui et ses collègues utiliseront cet été des réseaux d’hydrophones au large des Bahamas pour détecter les écholocalisations révélatrices des baleines à bec et mèneront des expériences contrôlées pour mesurer comment les baleines à bec réagissent aux stimuli sonores de type sonar. Pendant ce temps, Johnson, travaille sur une sorte de « système d’alerte précoce à distance » pour les baleines à bec qui pourrait aider à alerter le personnel de la marine de la présence de baleines à bec avant qu’ils ne commencent le sonar.
Le financement pour développer les D-tags a été fourni par un prix technologique Cecil H. et Ida M. Green à WHOI et le Bureau de la recherche navale. Le financement du travail de terrain sur les baleines à bec provient du Programme stratégique de recherche et développement en matière d’environnement, du Programme national de partenariat océanique, de la Fondation Packard, du gouvernement des îles Canaries et du ministère espagnol de la Défense. BluWest, le Centre de recherche sous-marine de l’OTAN et le gouvernement d’El Hierro ont apporté leur soutien au travail de terrain.
Les balises D accompagnent les baleines
Elles sont plus petites qu’une sandale et pas beaucoup plus sophistiquées technologiquement qu’un iPod, mais les balises D ont révolutionné la façon dont les scientifiques étudient les baleines. Inventées en 1999 par Mark Johnson, ingénieur à la Woods Hole Oceanographic Institution, ces balises sont des instruments qui enregistrent les mouvements et les sons émis par les mammifères marins, ainsi que les sons qui les entourent dans leur environnement sous-marin inaccessible.
Johnson a mis au point ces balises pour avoir une meilleure idée de ce que font les baleines dans les profondeurs. Aujourd’hui, les scientifiques du WHOI les utilisent à cette fin, en incorporant cette technologie dans des projets de recherche impliquant des baleines à bec, des cachalots et des orques, pour n’en citer que quelques-uns.
« Les balises D sont utiles pour étudier le comportement de n’importe quel mammifère marin, mais leurs points forts ressortent avec les animaux qui ne viennent à la surface que quelques secondes à la fois », a-t-il déclaré. « Avec cette technologie, vous pouvez enregistrer le comportement des animaux dans le noir complet de la nuit, à un kilomètre sous la surface de la mer, avec les mêmes détails que vous pourriez le faire dans un laboratoire. »
Le matériel à l’origine de ces exploits se compose d’hydrophones permettant de capter des sons jusqu’à 196 kiloHertz, ainsi que d’un accéléromètre et d’un magnétomètre pour mesurer l’orientation des animaux 50 fois par seconde pendant qu’ils nagent. Il comprend également 6 gigaoctets de mémoire, une batterie qui peut durer jusqu’à 24 heures et un interrupteur d’eau salée qui allume l’appareil au moment où il touche l’eau.
Technologiquement parlant, Johnson a déclaré que certains de ces composants ne sont pas très différents de ceux que l’on trouve dans les appareils numériques portables populaires comme l’iPod. Il a noté que les futures générations de l’appareil pourraient également incorporer des récepteurs de système de positionnement global qui peuvent prendre un point de cheminement chaque fois que l’animal sujet fait surface.
« Plus nous pouvons ajouter de fonctionnalités, mieux c’est », a-t-il dit à propos de l’appareil de 3 000 $.
Aucun de ces bidules de pointe ne survivrait aux profondeurs de la mer sans protection contre la pression. Dans cette optique, la technologie est enfermée en toute sécurité dans un boîtier en polyuréthane de la taille d’un téléphone portable rempli d’huile. Le boîtier se fixe à une baleine pour une durée moyenne de huit à douze heures grâce à un jeu de ventouses en silicone. Les scientifiques s’approchent en bateau et apposent le dispositif à l’aide d’une perche à main.
Bien sûr, l’acte d’appliquer un D-tag n’est pas facile ; actuellement, Johnson a déclaré qu’il n’y a qu’une poignée de chercheurs qui connaissent la technique. Au fur et à mesure que les balises se généralisent à l’OMSI et dans d’autres institutions de recherche dans le monde, il dit qu’il prévoit d’organiser des ateliers pour redresser la courbe d’apprentissage.
Les balises D ne sont pas un problème pour les chercheurs.