Peter Tyack : le son fascinant des mammifères marins

Merci beaucoup. Je vais essayer de vous embarquer dans un voyage dans le monde acoustique et sous-marin des baleines et des dauphins. Comme nous sommes une espèce très visuelle il nous est difficile de le comprendre. J'utiliserai donc un mélange de tableaux et de sons en espérant que cela vous parlera. Mais pensons aussi, en tant qu'espèce visuelle, à ce qui se passe quand on fait de la plongée et qu'on essaie de regarder sous l'eau. On ne peut pas voir très loin. Notre vision, qui fonctionne très bien à l'air libre, devient soudainement très restreinte et claustrophobe. Et les mammifères marins ont évolué depuis ces dix derniers millions d'années, ils ont changé leur dépendance au son pour explorer leur monde et pour rester en contact entre eux.

Les dauphins et les baleines à dents utilisent l'écholocalisation. Ils peuvent émettre des cliquetis et écouter les échos des fonds marins afin de s'orienter. Ils peuvent écouter les échos de leurs proies pour déterminer où est leur nourriture et pour choisir ce qu'ils veulent manger. Tous les mammifères marins utilisent les sons pour communiquer. Ainsi, les larges baleines à fanons produisent de longues et magnifiques chansons qui sont utilisées pendant la période de reproduction par les mâles et les femelles pour se trouver et se choisir comme partenaires. Ainsi une mère et les jeunes animaux très liés entre eux utilisent des sons pour rester connecter. Les sons sont donc essentiels à leur vie.

La première chose qui m'a intéressé dans les sons de ces animaux sous-marins, dont le monde m'était étranger, c'était la preuve que les dauphins en captivité pouvaient imiter les sons humains. J'ai dit que j'utiliserai des représentations visuelles des sons. Voici le premier exemple. Ceci est un tracé de fréquences selon le temps. une sorte de partition musicale, où les notes aigües sont plus aigües et les notes graves plus graves, et le temps s'écoule ainsi. Voici la représentation du sifflet d'un dresseur, sifflet utilisé pour dire au dauphin qu'il a bien travaillé et peut venir chercher un poisson. Ça ressemble à un "twiiiiiiiiit". Comme ça. Et voici un petit en captivité faisant une imitation du sifflet de cet entraîneur. Si vous sifflez cette note à votre chien ou chat et qu'il vous le siffle en retour, vous seriez plutôt surpris. Très peu de mammifères non humains peuvent imiter les sons. C'est très important pour notre musique et notre langage.

C'est donc un mystère: les quelques autres mammifères qui font cela, pourquoi le font-ils ? Une grande partie de ma carrière à été consacrée à essayer de comprendre comment ces animaux utilisent leurs connaissances, utilisent leur faculté d'adapter ce qu'ils disent à ce qu'ils entendent dans leur propre système de communication. Commençons donc avec les appels des primates non humains. Beaucoup de mammifères peuvent produire des appels de contact quand, par exemple, une mère et son petit sont séparés. C'est un exemple d'appel produit par les singes écureuils quand ils sont isolés les uns des autres. Et vous le constatez, il n'y a pas beaucoup de variabilité dans ces appels. Au contraire, la signature du sifflement que les dauphins utilisent pour rester en contact est totalement différente en fonction des individus. Ils peuvent utiliser cette capacité pour apprendre les appels afin de développer des appels plus complexes et plus distincts pour identifier chaque individu.

Qu'en est-il des conditions d'utilisation de cet appel ? Et bien, regardons les mères et leurs petits. En condition normal, les dauphins et leurs petits nagent séparément si maman est en chasse de poisson. Et quand ils sont séparés ils doivent se retrouver. Ce que ce chiffre montre, c'est le pourcentage de séparations pour lesquelles les dauphins sifflent, en fonction de la distance maximum. Donc, quand les dauphins sont séparés de moins de 20 mètres, ils sifflent moins de la moitié du temps. La plupart du temps, ils peuvent se retrouver simplement en nageant. Mais à chaque fois qu'ils sont séparés de plus de 100 mètres, ils doivent utiliser ces sifflements distinctifs pour se retrouver. La plupart de ces sifflements de signatures distinctifs sont stéréotypés et stables durant la vie d'un dauphin Mais il y a des exceptions.

Quand un jeune mâle quitte sa mère, il rejoindra souvent un autre mâle pour former une alliance qui peut durer des dizaines d'années. Et comme ces deux animaux ont un lien social, leurs sifflements distinctifs auront tendance à converger et devenir très proche. Cette courbe montre les deux membres d'une paire. Et comme vous le voyez tout en haut, ils partagent un cri aigu, comme "woop, woop, woop." Ils ont tous les deux ce genre de cri. Alors que les membres d'une autre paire feront "wo-ot, wo-ot, wo-ot." Ce qui se produit est qu'ils ont utilisé ce processus d'apprentissage pour développer un nouveau signe qui identifie ce nouveau groupe social. C'est une très intéressante manière pour eux de former un nouvel identifiant pour leur nouveau groupe social.

Faisons maintenant machine arrière et regardons ce que ce message peut nous dire sur la protection des dauphins contre la nuisance humaine. Quiconque regarde cette photo sait que ce dauphin est entouré et visiblement sont comportement est anormal. C'est une mauvaise situation. Il se trouve que quand un seul bateau approche d'un groupe de dauphins à quelques 200 mètres, les dauphins vont commencer à siffler, ils vont changer ce qu'ils font, ils se rassemblent, en attendant que le bateau passe et puis ils vont retourner à leurs occupations habituelles. Dans un lieu comme Sarasota en Floride, l'intervalle moyen entre deux passages de bateau à 200m d'un groupe de dauphins est de 6 minutes. Donc même dans une situation qui ne semble pas si mauvaise, cela affecte le temps que ces animaux ont pour leur travail normal.

Et si on regarde un environnement très pur comme l'ouest de l'Australie, Lars Bider a fait un travail sur la comparaison du comportement et de la distribution des dauphins avant d'être des dauphins qui regardent les bateaux. Quand il y avait un bateau, pas beaucoup d'impact. Et deux bateaux, quand le second bateau a été ajouté, ce qui s'est passé est que quelques dauphins ont complètement quitté la zone. Et pour ceux qui sont restés, le taux de reproduction a chuté. Donc, ca pourrait avoir un impact négatif sur toute la population. Quand on pense aux zones maritimes protégées pour les animaux comme les dauphins, cela signifie que nous devons être conscients des actes qui nous paraissaient bénins. Nous aurions peut être besoin de réguler l'intensité de la navigation touristique et les visites des baleines pour prévenir ce type de problèmes. J'aimerais aussi souligner que les sons n'ont pas de limites. Donc on peut tracer une ligne pour protéger une zone, mais la pollution chimique et le bruit continueront à traverser cette zone.

J'aimerais maintenant passer de cet environnement local, familier, côtier au monde plus vaste des baleines et de l'océan. Ceci est une carte que nous connaissons tous. Le monde est principalement bleu. Mais j'aimerais aussi souligner que les océans sont beaucoup plus liés que ce que nous pensons. Notez le peu de barrières qui délimitent les océans en comparaison des terres. Pour moi, l'exemple le plus suprenant de l'interconnexion des océans provient d'une expérience accoustique où des océanographes ont pris un bateau vers le sud de l'Océan Indien ont déployé un haut parleur sous-marin et ont diffusé un son. Ce même son a voyagé vers l'ouest et a pu être entendu aux Bermudes, et a voyagé vers l'est et a pu être entendu à Monterey -- le même son.

Nous vivons dans un monde où la communication par satellite permet une communication globale, mais ca m'étonne toujours autant. L'océan a la propriété de permettre aux sons de basses fréquences de se déplacer globalement. Le temps de transit acoustique pour chacun de ces chemins est d'environ 3 heures. C'est à peu près la moitié du globe. Au début des années 70, Roger Payne et un acousticien océanique ont publié un papier théorique soulignant qu'il est possible qu'un son puisse se transmettre sur ces longues distances, mais très peu de biologistes l'ont cru.

Ca s'est pourtant vérifié, même si nous connaissons la propagation sur longue distance depuis quelques dizaines d'années, les baleines ont clairement évolué sur quelques dizaines de million d'années une manière d'exploiter cette propriété étonnante des océans. La baleine bleue et le rorqual produisent des sons à très basse fréquence qui peuvent traverser de très longues distances. Le graphique du haut montre une série complexe d'appels qui sont répétés par des mâles. Cela forme des chansons, qui jouent un rôle dans la reproduction du même type que les chants d'oiseau. En bas, on voit les appels fait par les mâles et les femelles qui parcourent aussi de très longues distances.

Les biologistes ont continué à être sceptique sur le problème des communications longue distance bien après les années 70 jusqu'à la fin de la Guerre Froide. Ce qui s'est passé, c'est que pendant la Guerre Froide l'US Navy avait un système qui était secret à cet époque, ils l'utilisaient pour tracer les sous-marins russes. Ils avaient des micros en eau profonde, ou hydrophones, reliés à la côte, et tous connectés à un central qui pouvait écouter les sons de tout l'Atlantique Nord. Et après la chute du mur de Berlin, la Navy a rendu ce système disponible aux bio-acousticiens des baleines pour voir ce qu'ils pouvaient entendre.

Voici un tracé de Christopher Clark qui a pisté une baleine bleue particulière quand elle est passée par les Bermudes, est descendu à la latitude de Miami et est revenu. Elle a été suivie pendant 43 jours, nageant 1 700 km, soit plus de 1 000 miles. Cela nous montre que les appels sont détectables sur des centaines de miles, et que les baleines ont l'habitude de nager des centaines de miles. Ce sont des animaux centrés sur l'océan et à l'échelle de l'océan qui communiquent sur des distances beaucoup plus larges que ce que nous anticipions.

Contrairement aux Rorquals et aux baleines bleues, qui s'étendent dans les océans tempérés et tropicaux, les baleines à bosse se rassemblent dans des zones de reproduction locales et traditionnelles. Et donc elles peuvent produire des sons de fréquence un peu plus haute, sur un spectre plus large et plus complexes. Vous écouter un chant complexe produit par ces baleines à bosse. Quand les baleines à bosse développent la capacité de chanter cette chanson, elles écoutent les autres baleines et modifient leur chant en fonction de ce qu'elles entendent, tout comme les chants d'oiseaux ou les sifflements de dauphin que j'ai décrits. Cela signifie que la chanson des baleines à bosse est une forme de culture animale, tout comme le serait la musique des hommes.

Je pense qu'un des plus intéressant exemple vient d'Australie. Les biologistes sur la côte Est de l'Australie ont enregistré les chansons des baleines à bosse dans cette zone. Cette ligne orange délimite les chants typiques des baleines de la côte Est. En 1995, elles chantaient toutes la chanson normale. Mais en 1996, elles ont entendu quelques chants étranges. Et il est apparu que ces chants étranges étaient typiques des baleines de la côte Ouest. Les chants de la côte Ouest sont devenu de plus en plus célèbre, jusqu'à ce qu'en 1998, plus aucune baleine ne chantait le chant de la côte Est; il avait complètement disparu. Elles ont simplement chanté la super, nouvelle chanson de la côte Ouest. C'est comme si un nouveau style avait complètement été effacé le style démodé d'avant, et sans radio pour diffuser les vieux tubes. Personne ne chante plus les vieilleries.

J'aimerais vous montrer rapidement ce que les océans font de ces appels. Vous écoutez un enregistrement de Chris Clark, à 0.2 miles d'une baleine à bosse. Vous pouvez entendre le spectre total. C'est plutôt fort. On se croit très proche. L'enregistrement suivant est la même chanson de baleine à bosse à 50 miles de distance. Vous le voyez en bas. Vous n'entendez que les basses fréquences. Vous entendez la réverbération quand le son traverse de longue distance dans les océans et ce n'est plus aussi fort. Après ces enregistrement de baleines à bosse, je lancerai les appels des baleines bleues, mais on doit les accélerer car ils sont si bas en fréquence que vous ne pourriez pas les entendre. Voici l'appel d'une baleine bleu à 50 miles, qui paraissait distant pour la baleine à bosse C'est fort, clair -- vous pouvez l'entendre très clairement. Voici le même appel enregistré avec un hydrophone à 500 miles. Il y a beaucoup de bruits parasites, qui sont pour la plupart d'autres baleines. Mais vous pouvez toujours entendre ce faible appel.

Changeons de registre et pensons au potentiel pour les impacts humains. Le son le plus dominant que les hommes envoient dans l'océan vient des bateaux. Voici le son d'un navire, et je vais devoir parler un peu plus fort pour me faire entendre. Imaginez ce que les baleines entendent à 500 miles. Il y a un problème potentiel qui peut être que ce genre de bateau empêcherait les baleines de s'entendre les unes des autres. Voici quelque chose que l'on sait depuis pas mal de temps.

C'est un graphique qui vient d'un livre sur les sons sous-marins. Et sur l'axe des Y est la force des bruits ambiants moyens en eau profonde en fonction de la fréquence. Et dans les basses fréquences, cette ligne indique que le son vient de l'activité sismique de la terre. Là-haut, ces lignes des variable indiquent l'acroissement des bruits dans cette gamme de fréquence des vent et des vagues. Mais juste au milieu ici où il y a un point d'optimisation, le bruit est principalement celui des bateaux. Réflêchissez-y. C'est une chose étonnante. Dans cette gamme de fréquence où les baleines communiquent, la source principale, sur notre planète, pour le bruit provient de la navigation humaine, des milliers de bateaux, distants, éloignés, tous rassemblés.

Le prochain slide l'impact que cela peut avoir sur la distance de communication des baleines. Ici, vous voyez la force d'un appel à une baleine. Et quand on s'éloigne, le son devient de plus en plus éteint. Dans un océan pré-industriel, que nous évoquions, cet appel pouvait être facilement détecté. C'est plus fort que le bruit à une distance de milles kilomètres. Considérons maintenant l'augmentation du bruit qui provient de la navigation, comme nous l'avons vu. Soudainement, la portée effective de la communication chute de 100 km à 10 km. Si ce signal est utilisé pour les mâles et les femelles pour se retrouver pour l'accouplement alors qu'ils sont dispersés, imaginez l'impact que cela peut avoir sur le repeuplement d'une population menacée.

Nous avons aussi des appels de contacts comme je l'ai décrit pour les dauphins. Voici le son d'un appel de contact utilisé par les baleines franches pour rester en contact. C'est le type d'appel qui est uilisé par, disons, les mères et les bébés quand ils sont séparés, afin de se retrouver. Imaginez que l'on intègre le bruit des navires dans ce tableau. Que font les mères si le bateau approche et que le petit n'est pas là? Je vais vous décrire quelques stratégies.

Une stratégie est que si votre appel est ici et que le bruit est dans le spectre, vous pouvez changer la fréquence de votre appel hors de bande de fréquence du bruit afin de mieux communiquer. Susan Parks de Penn State a étudié cela. Elle est allé dans l'Atlantique. Voici les données de l'Atlantique Sud. Voici un appel typique de l'Atlantique Sud dans les années 70. Regardez ce qu'il arrive à la moyenne des appels en 2000. La même chose dans l'Atlantique Nord, dans les années 50 contre l'an 2000. Ces 50 dernières années, alors que nous avons produit plus de bruits dans les océans, ces baleines ont dues changer de fréquence. C'est comme si l'ensemble de la population avait changé de fréquence était passé de basse à tenor. Ce changement étonnant, provoqué par les humains sur cette large échelle, dans l'espace et le temps.

Et nous savons désormais que les baleines peuvent compenser le bruit en appelant plus fort, comme je l'ai fait quand on entendait le navire, en attendant le silence et en changeant la fréquence des appels hors de la bande de fréquence du bruit. Il y a probablement un prix à appeler plus fort ou augmenter la fréquence plus que la normal. Et il y a probablement des opportunités perdues. Si nous devons aussi attendre le silence, elles peuvent manquer une opportunité importante pour communiquer. Donc, on doit se sentir concerné quand le bruit dans les habitats dégrade suffisamment l'habitat pour que les animaux doivent soit payer trop pour pouvoir communiquer, soit ne puissent plus faire des fonctions critiques. C'est vraiment un problème essentiel.

Et je suis heureuse de dire qu'il y a quelques avancés prometteuses dans cette direction, en regardant l'impact de la navigation sur les baleines. En terme de bruit des navires, l'Organisation Maritime Internale des Nations Unies a formé un groupe dont le travail est d'établir des recommandations pour rendre les bateaux plus silencieux, pour dire à l'industrie comment faire taire les navires. Et ils ont déjà trouvé qu'être plus intelligent sur le design de meilleurs propulseurs, vous pouvez réduire le bruit de 90%. Si vous isolez la machinerie du bateau de la coque, vous réduisez le bruit de 99%. Aujourd'hui, c'est principalement un problème de coût et de standard. Si ce groupe peut établir des standards, et si la construction navale les adopte pour construire leurs bateaux, nous pourrons voir un déclin graduel de ce problème potentiel.

Mais il y a aussi un autre problème au sujet des bateau que j'illustre ici, c'est le problème de collision. C'est une baleine qui vient d'éviter de justesse un bateau porte container et évite la collision. Mais les collisions sont des sérieux problèmes. Les baleines menacées sont tuées chaque année par des collisions avec des bateaux. Et c'est très important de le réduire. Je vais vous montrer deux approches très prometteuses. Le premier cas vient de la Bay de Fundy Ces lignes noires montrent les voies navigables pour entrer et sortir de Bay Fundy. Les zones en couleur montre le risque de collision des baleines franches à cause des bateaux naviguant dans ces voies. Il se trouve que ces voies vont droit au travers d'une zone de nourriture des baleines franche à l'été. Cela fait une zone de risque significatif de collision. Alors, les biologistes qui ne voulait pas laisser faire sont aller voir l'Organisation Maritime Internationale et ont fait une pétition pour dire "Ne peut-on pas déplacer cette voie? Ce ne sont que des lignes sur le sol. Ne peut-on pas les déplacer vers un lieu où il y a moins de risque?" Et l'Organisation Maritime Internationale a répondu très fermement, "Voici les nouveaux tracés" Les voies navigables ont été déplacées. Et comme vous le voyez, les risques de collision sont beaucoup plus faibles.

C'est donc très prometteur. Et nous pouvons être très créatifs en pensant aux différents moyens de réduire les risques. Une autre action qui a été prise indépendamment par un compagnie maritime, elle même, a été initiée par l'inquiétude que la compagnie avait sur les émissions de gaz à effet de serre sur le réchauffement climatique. La Maersk Line a regardé leurs concurrents et a vu que tout le monde pense que le temps c'est de l'argent. Ils vont aussi vite que possible pour atteindre leur port. Mais là, ils attendent souvent. Et ce que Maersk a fait, c'est trouver des moyens pour ralentir. Ils peuvent ralentir d'environ 50%. Cela réduit la consommation de carburant de 30%, ce qui économise de l'argent et en même temps, cela a des bénéfices significatifs pour les baleines. Si vous ralentissez, vous réduisez le bruit que vous faites et vous réduisez le risque de collision.

Pour conclure, j'aimerais juste souligner, vous savez, les baleines vivent dans un environnement acoustique étonnant. Elles ont évoluées sur des dizaines de millions d'années pour en tirer avantage. Et nous devons être très attentifs et vigilants en pensant aux choses que l'on fait et qui peuvent les empêcher d'être capable de faire leur activités importantes. En même temps, nous devons être très créatifs en pensant à des solutions pour réduire ces problèmes. Et j'espère que ces exemples ont montré différentes directions que nous pouvons prendre en plus pour les zones protégées. Pour être capable de garder les océans sûrs pour la communication des baleines.

Merci beaucoup.

(Applaudissements)