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Le SOS des baleines face au vacarme des humains

Et si demain les baleines n'arrivaient plus à s'entendre chanter ? C'est ce que craignent les chercheurs du laboratoire d'applications bioacoustiques de l'université polytechnique de Catalogne (Espagne). À l'écoute des cétacés depuis plus de quinze ans, ils mettent en alerte sur les effets de la pollution sonore des océans. Un univers où le son remplace la vue.

Baleine à bosseBaleine à bosse.
© DLILLC / Corbis

Septembre 2002. Une trentaine de bateaux et de sous-marins de l'Otan (Organisation du traité de l'Atlantique Nord) s'exercent entre les Canaries et le détroit de Gibraltar. Dans le même temps, 17 baleines à bec s'échouent sur des plages des îles Canaries. Des baleines en bonne santé, de belles corpulences avant leur mort. Michel André, spécialiste des cétacés, autopsie avec son équipe six d'entre elles. Bilan : des lésions au niveau des oreilles internes et des mâchoires. Des lésions suffisamment graves pour avoir entraîné la mort. Coupable présumé : les vibrations des sonars utilisés par les militaires.

Schéma sources sonoresCe schéma reflète la présence dans la mer de bruit artificiel (rouge) qui se superpose au bruit naturel (bleu) et biologique (vert). Adapté de Potter & Delory, 1999.
© Laboratoires d'applications bioacoustiques
Ce n'était pas la première fois que des baleines s'échouaient en masse après des exercices de l'Otan. "Mais la septième fois depuis 1985, précise Michel André, directeur du laboratoire d'applications bioacoustiques (LAB) à l'université polytechnique de Catalogne en Espagne. Ces accidents ponctuels ne sont que le sommet de l'iceberg. Aujourd'hui, il n'y a plus aucun mètre cube d'eau de mer qui ne soit pollué par des sources sonores artificielles." Au cours des cinquante dernières années, les scientifiques estiment que le bruit dans l'océan s'est accru de 15 décibels. Quinze décibels de plus, c'est 31 fois plus de bruit ! Imaginez-vous vivre 24 heures sur 24 dans une discothèque !

Et encore, notre quotidien ne repose pas uniquement sur l'acoustique, au contraire des cétacés qui repèrent leurs proies, s’orientent et communiquent grâce aux ondes sonores. Dans les océans, où la lumière est absorbée à 90 % dans les dix premiers mètres, le son remplace en quelque sorte la vue. "Aujourd'hui, la pollution sonore est la menace la plus grave qui pèse sur les cétacés. Elle grandit de jour en jour, sans qu'on s'en rende compte," prévient Michel André. Alors au LAB, l'équipe de recherche pluridisciplinaire - on y trouve aussi bien des biologistes, des ingénieurs en télécommunication que des mathématiciens - et internationale - plus de huit nationalités différentes - tente de mieux comprendre les systèmes auditifs des cétacés (chapitre 1), mesure les niveaux sonores des sources de bruit artificiel (chapitre 2) et invente des outils pour éviter les collisions des baleines devenues sourdes avec les bateaux (chapitre 3).

01.De l'importance de l'acoustique chez les cétacés

Représentation animée de l'écholocation chez l'orqueReprésentation animée de l'écholocation chez l'orque. Ce procédé est utilisé par les cétacés pour éviter les obstacles, repérer leurs proies ou bien communiquer.
© Malene Thyssen / Wikipedia.org
Clic. Clic clic. L'hydrophone plongé à l'arrière du bateau transmet les premiers sons pulsés d'un cachalot. Des sons aigus qui ressemblent au piaffement d'un cheval.

Les cinq étudiants du laboratoire d'applications bioacoustiques (LAB) qui accompagnent Michel André s'enthousiasment. Ils patrouillent depuis l'aube le long de transects dans le bruyant détroit de Gibraltar. "Il est important d'enregistrer les émissions sonores des cétacés dans différentes conditions de bruit ambiant afin d'en déterminer l'impact sur les comportements des animaux," explique le chercheur.

Partie intégrante d'un vaste projet européen interdisciplinaire (ESONET : European Sea Floor Observatory Network), le LAB a également installé des hydrophones sur des plateformes au large de la Sicile, à 2 000 m de profondeur, et dans le golfe de Cadix (sud-ouest de l'Espagne) à plus de 3 000 m de profondeur. Dix autres sites européens seront équipés en 2009. Reliés au continent, ces dispositifs permettront d'enregistrer en continu les sons des grands fonds, dont les clics des cachalots.

Cétacé à dents le plus grand du monde (jusqu'à 18 m de long et 60 tonnes), le cachalot produit différentes combinaisons de clics, qui lui permettent de repérer par écholocalisation ses proies et les paysages sous-marins. "Des données récentes tendent à montrer qu'un seul clic permet au cachalot de localiser un calamar de 25 cm à environ deux kilomètres de distance," souligne Michel André.

Schématisation de l'émission-réception des sons chez les cachalotsLe nez géant du cachalot constitue un système très élaboré de génération/réception des sons. Le passage de l'air au travers d'une structure anatomique située dans la tête, appelée lèvres phoniques, est à la source des sons. Toutes les baleines à dents, sauf le cachalot, possèdent deux paires de lèvres phoniques : elles peuvent ainsi émettre deux sons indépendamment.
© Museum of New Zealand Te Papa Tongarewa
Et pour produire tous ces clics, le cachalot, comme tous les autres odontocètes (dauphins, belugas, orques...), n'utilise pas de cordes vocales - il n'en a pas -, mais des "lèvres phoniques", longues de 30 cm chez l’adulte et situées au bout de son nez. Lorsqu’elles sont traversées d’air, les lèvres gonflent et se referment sur elles-mêmes, provoquant l’émission d’un son. Les ondes sonores produites sont dirigées vers l’arrière de la tête, où elles finissent par traverser une importante masse graisseuse. Celle-ci fonctionne comme une caisse de résonance : le signal y est amplifié et focalisé. Et pour entendre ? Les cétacés n’ayant pas d’oreilles externes fonctionnelles, les cachalots mettent en jeu leurs mâchoires qui collectent et conduisent les sons jusqu’à leurs oreilles internes.

Les clics permettent aussi aux cachalots de communiquer entre eux. Le fonctionnement de ce langage chanté est toujours à l'étude. Michel André émet l'hypothèse que "ce sont les intervalles entre les modulations rythmées, les silences, qui ont une signification. En fonction de la profondeur, de la salinité et de la température des couches d'eau, les fréquences se déforment et deviennent inintelligibles. Alors que les silences restent."

Pour décrypter leur "langage", un bioacousticien du LAB suit une approche originale. "En écoutant un jour de la musique sénégalaise chez un ami, j'ai remarqué qu'il existait de fortes analogies entre les rythmes des tambours et les clics des cachalots," raconte l’expert. Il rencontre alors un griot africain à qui il fait écouter des enregistrements aquatiques. Alors qu'il lui avait fallu des mois de travail pour déterminer les spécificités acoustiques de chaque individu, le griot y arrive dès la première écoute. Des centaines d'heures de clics attendent le griot à son retour de tournée.

Chez les baleines à fanons (mysticètes), point de clics aigus et d'écholocalisation, mais des vocalises qui ressemblent chez certaines espèces à des meuglements, des gargouillements ou à des chants. Émises dans les très basses fréquences, elles se propagent sans être absorbées par l'eau et permettent ainsi à des baleines, parfois distantes de milliers de kilomètres, de dialoguer. Voyageant à la vitesse d’ 1,5 km/s, soit plus de quatre fois plus vite que dans l'air, le message met parfois plus de 15 minutes pour arriver au destinataire... Mais quand on migre des tropiques à l'Antarctique pour aller se reproduire, on n'est pas à un quart d'heure près !

02.Le tumulte incessant des activités humaines

Colonie de cachalotsLes cachalots émettent de longues séries de "clics", à un rythme régulier, qui fonctionnent comme un sonar pour repérer le fond et ses proies.
© DAJ / Getty
Michel André vérifie le fonctionnement de l'hydrophone. Objectif de cette nouvelle mission en mer : enregistrer le brouhaha des bateaux et des ferries patrouillant entre les îles Baléares. C'est moins enchantant qu'écouter les cachalots, mais tout aussi important. "Pour comprendre et prévenir la pollution sonore qui pèse sur les cétacés, il est essentiel de connaître les sources des bruits artificiels et la manière dont les ondes se propagent en fonction du relief sous-marin, de la température et de la salinité des eaux," explique Michel André. Depuis septembre 2007, le laboratoire d'applications bioacoustiques qu'il dirige s'attèle ainsi à dresser la carte sonore de l'ensemble des côtes espagnoles.

Aujourd'hui, plus 50 000 cargos, 4 millions de bateaux de pêche, 10 millions de ferries et navires de plaisance naviguent sur les mers du globe. Sous l'eau, leurs hélices et leurs moteurs ne passent pas inaperçus. Les compagnies pétrolières sont aussi dans l'orchestre. Pour chercher de nouveaux gisements à exploiter, elles utilisent de puissants canons à air comprimé. Les hydroliennes, ou encore éoliennes sous marines (à lire sur la Banque des savoirs : S’éclairer à l’eau de mer), ajoutent enfin leur note à la cacophonie des océans. Même les géologues et climatologues y vont de leur refrain, l'acoustique leur permettant d'accéder au relief des fonds marins et à la température des eaux.

Cargo de commerceCargos, bateaux de pêche, ferries, navires créent un "smog acoustique" sous l'eau, qui masque les sons émis par les cétacés. Les experts estiment que cela engendre de graves conséquences physiologiques (stress, diminution de l'audition…) pour ces animaux.
© Moodboard / Corbis
"Toutes ces activités artificielles créent un “smog acoustique” qui peut masquer les sons émis par les cétacés. Or le contact acoustique est essentiel pour ces animaux sociaux," souligne Michel André. Ces nuisances sonores peuvent également avoir des conséquences physiologiques : stress, diminution temporaire de l'audition mais aussi lésions auditives irréversibles. En 1996, l'équipe de Michel André autopsie deux cachalots échoués à la suite de collisions avec des bateaux. Ils mettent en évidence des lésions dans la zone de la cochlée (une partie de l'oreille interne) qui détecte les fréquences émises par les navires. Les animaux n'avaient tout simplement pas entendu les bruyants bateaux approcher. "Aux Canaries, entre 6 et 10 cachalots meurent chaque année suite à une collision. À ce rythme, la colonie de 300 individus est menacée de disparaître d'ici vingt ans," s'alarme Michel André.

Le ministère de l'Environnement espagnol a récemment chargé le LAB de définir le seuil maximal de bruit tolérable par les cétacés. "Afin d'estimer le degré d'impact de la pollution sonore sur les populations de cétacés, il est essentiel de mesurer les niveaux de bruit, de déterminer les seuils auditifs des cétacés et leur limite physiologique et fonctionnelle."

03.Des balises de surveillance au secours des cétacés

Le belugaUn beluga. Plusieurs pays proposent des solutions pour prévenir les collisions entre bateaux et cétacés : bouées pourvues de microphones sous-marins, déplacement de voies maritimes,...
© Stockxpert
Pour limiter les collisions des baleines avec les bateaux, le laboratoire d'applications bioacoustiques (LAB) a développé et breveté une antenne sous-marine de 3 m de hauteur. Véritable oreille aquatique, elle est capable de discriminer les clics des cachalots (et autres bruits des cétacés) des activités humaines, de localiser les animaux dans un rayon de 10 km et d'en informer en temps réel les navires, qui pourront ainsi ajuster leur trajectoire. Même les cétacés qui n'émettent pas de sons peuvent être détectés grâce à la réflexion des ondes sur leurs corps. "Nous avions envisagé au départ d'équiper les bateaux d'un sonar pour détecter les animaux. Mais ce système n'allait faire qu'ajouter encore plus de bruit au “smog acoustique” ambiant," souligne Michel André. Pour mettre au point l'antenne, il a été nécessaire de comprendre la manière dont les signaux acoustiques interagissent les uns avec les autres et se propagent dans le milieu marin. Un important travail de modélisation a mobilisé toutes les compétences du LAB, de la biologie à la physique théorique. Aujourd'hui, le laboratoire n'attend plus qu'un partenaire commercial et/ou gouvernemental pour installer ses antennes sur 12 bouées entre l’Espagne et les Canaries afin de sécuriser un couloir de navigation de 120 km de long. Prochainement, le sanctuaire Pelagos dédié aux mammifères marins de Méditerranée, pourrait également être équipé (pour en savoir plus : le sanctuaire Pelagos).

Antenne sous-marine pour limiter les collisions entre les baleines et les bateauxLe laboratoire d'applications bioacoustiques a développé une antenne sous-marine de 3 m de hauteur qui permettra de limiter les collisions entre les baleines et les bateaux.
© Kurt Amsler / Rolex S.A
En Amérique du Nord, des initiatives ont également été prises pour prévenir les collisions. En 2003, le Canada a déplacé une voie maritime de 6 km permettant une réduction de 95 % des risques d'accidents pour les baleines franches de l'Atlantique Nord. Cette espèce est actuellement la plus menacée de tous les cétacés. On n'en compte plus que 350 à 400 individus et plus du tiers des mortalités sont imputables à des collisions. Dans la baie de Massachusetts, aux États-Unis, ces baleines étaient repérées jusqu’au printemps 2008 par des survols aériens. Depuis, dix bouées pourvues de microphones sous-marins capables de détecter un individu dans un rayon de 8 km, ont pris le relais. Alertés, les navires ont alors comme consigne de réduire leur vitesse et de poster des vigies. La plupart des blessures mortelles ou graves sont en effet causées par des bateaux se déplaçant au moins à 25 km/h. Reste à savoir si l’industrie du transport maritime suivra bien ces recommandations...

En Californie, pour éviter les échouages de baleines et de dauphins, la justice fédérale a interdit en janvier 2008 l'usage des sonars militaires à moins de 22 km de ses côtes. Une décision remise en cause par George Bush au nom de la sécurité nationale. En temps de guerre, doit-on passer outre les préoccupations écologiques ? La cour suprême américaine devrait prochainement statuer.

Pour Michel André, il est fondamental de définir une législation internationale, "afin de rendre à la mer son équilibre acoustique vital, un espace de sons et de silence." Actuellement, aucune norme ne limite le niveau sonore des bateaux. Et le trafic maritime n'est pas près de diminuer, bien au contraire. Notre développement se fera-t-il au détriment des cétacés ? Sans qu'on y prête l'oreille, les baleines vont-elles s'arrêter de chanter ?

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