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Océans

À la découverte des paysages sonores marins

En une formule lapidaire, « Le monde du silence », film du Commandant Cousteau de 1955, figeait nos imaginaires collectifs de l’Océan en un univers de quiétude liquide que nul bruit ne vient jamais troubler. La réalité est pourtant toute autre ! Dans l’eau, les sons se propagent, et vite. Notamment les basses fréquences émises par les grands cétacés qui peuvent traverser plusieurs milliers de kilomètres. À ces sons d’animaux s’ajoutent le bruit des activités marines humaines, brouhaha quasi-permanent, ainsi que les bruits naturels du vent ou de la pluie sur la surface de l’eau. Ensemble, ils forment les paysages acoustiques de l’Océan auxquels de plus en plus de chercheurs s’intéressent, car ils permettent de mieux comprendre et protéger les milieux marins.

Par Ludovic Viévard

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« Contrairement à ce qu’on pense souvent, le son se propage relativement bien dans l’eau », rappelle Frédéric Sturm, maître de conférences à l’INSA Lyon et chercheur en acoustique sous-marine au LMFA[1]. Dans l’air, le son parcourt environ 340 m/s alors qu’il peut en parcourir plus de 1500 dans l’eau, selon les conditions de pression, de salinité, ou de température… « Mais la trajectoire des ondes n’y est pas nécessairement rectiligne », précise-t-il. « Montagnes, talus continentaux,bulles d’eau remontant de la croûte terrestre, etc., provoquent des phénomènes complexes de réflexion, réfraction et diffraction qui font que la propagation des ondes peut tourner en trois dimensions dans l’espace marin ». Conséquence ? Il est difficile d’en modéliser la trajectoire, ce qui ouvre un important champ de recherche en modélisation et simulation numérique puis d’expérimentations en cuve pour comprendre la propagation des ondes dans l’eau.

Mais si l’on a du mal à anticiper la trajectoire de ces ondes, notamment lorsqu’elles viennent de loin, on doit bien constater qu’elles sont nombreuses ! Selon leur origine, elles sont cataloguées en trois catégories de sons. La géophonie, de nature non-organique, comme les vagues ou le craquement de la banquise, tel qu’a pu l’enregistrer l’éthologue Clément Cornec. L’anthropophonie, provenant de l’activité humaine, toujours croissante en mer. Et la biophonie, regroupant les sons émis par les animaux marins : poissons, mammifères et invertébrés. Ils constituent les paysages acoustiques sous-marins, témoignages sonores de la diversité et de la richesse des milieux océaniques.

 

Identifier l’équilibre sonore des milieux marins

Le concept de paysage sonore marin est particulièrement fécond pour la connaissance des écosystèmes océaniques. C’est en particulier le champ d’étude de l’écoacoustique marine, « une discipline émergente qui, depuis une dizaine d’années, étudie les sons qui circulent dans l’eau », explique Lucia Di Iorio, éco-acousticienne à l’Institut de recherche Chorus[2]. Grâce à des micros immergés, ou hydrophones, les chercheurs enregistrent les signaux sonores puis les interprètent. Qui les émet ? Quelles sont leurs significations ? Quelles sont les interactions entre les différents sons ? Que nous apprennent-ils sur l’océan et ses habitants ? Etc. Un vaste champ d’études qui repose sur l’intervention de disciplines variées telles que physique, mathématiques, informatique, ou biologie et écologie marine. À l’intérieur de l’écoacoustique, l’étude de la biophonie s’intéresse plus spécifiquement aux sons émis par les animaux marins qui trahissent en permanence leur activité.

« On travaille à mieux les identifier mais aussi à comprendre les fonctions de ces vocalisations, qui vont de l’avertissement territorial à l’appel à la reproduction »
Lucia Di Iorio. Éco-acousticienne à l’Institut de recherche Chorus.

Car, précise Lucia Di Iorio, « si les poissons vocalisent, on entend aussi les crabes qui mangent ou les oursins qui marchent ! » Ces bruits, qui forment des « communautés acoustiques », sont de bons indicateurs de l’état des milieux ; plus les zones sont préservées, plus ces communautés sont riches. L’intérêt de ces techniques de suivi environnemental est leur caractère passif ; parce qu’elles se limitent à l’écoute, elles ne perturbent pas des milieux par ailleurs très difficiles à observer. Pour aller plus loin, Lucia Di Iorio pointe « un des enjeux de la recherche qui est de parvenir à faire un lien entre diversité acoustique, c’est-à-dire les sons, et diversité taxinomique, c’est-à-dire les espèces. Or, sur les milliers d’espèces que compte la Méditerranée, on a décrit les vocalises d’une quarantaine seulement. On travaille à mieux les identifier mais aussi à comprendre les fonctions de ces vocalisations, qui vont de l’avertissement territorial à l’appel à la reproduction ». Le croisement de données sonores permet de dresser des cartes de distribution d’espèces ou de leurs activités ou d’un « état écoacoustique », à l’exemple du programme de surveillance CALME (voir l’encadré ci-après), particulièrement utiles pour les gestionnaires des milieux sensibles.


CALME : Monitorer l’océan

Pilotée par l’Institut Chorus qui le co-finance avec l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse, CALME est un programme de suivi des herbiers de posidonie et des massifs de coralligènes (algues calcaires) de Méditerranée reposant sur plus d’une centaine de points d’écoute. Ce dispositif permet de suivre, par l’écoute, « l’évolution dans le temps de la qualité de ces milieux à travers des indices caractérisant l’abondance sonore, ainsi que la diversité et / ou l’intensité des sons émis », explique Lucia Di Iorio. Il contribue au recueil de mesures pour les directives européennes pour le milieu marin.

Carte d’index acoustique / © Cédric Gervaise Institut Chorus

« Inélégant, unique, monstrueux et génial. »
François Sarano. Docteur en océanographie, plongeur professionnel, fondateur de l'association Longitude 181, ancien directeur de recherche du programme Deep Ocean Odyssey, chef d'expédition et ancien conseiller scientifique du Commandant Cousteau

À l’écoute des grands mammifères marins

« Inélégant, unique, monstrueux et génial », tels sont les mots que l’océanographe François Sarano emploie à propos du cachalot Eliot. Ces animaux fascinent mais restent peu connus, notamment parce qu’ils passent plus de 90% de leur temps sous l’eau, à des profondeurs pouvant dépasser les 1400 mètres, où ils chassent le calamar. Comme eux, baleines, dauphins, orques et tous nos autres étranges cousins marins, sont difficiles à observer. Grâce à l’acoustique passive, il est désormais possible de suivre leur comportement sans les gêner et de mieux décrire des organisations sociales souvent complexes. « Celles des cachalots se structurent autour d’un clan très solidaire, matriarcal et matrilinéaire, c’est-à-dire que tous les cachalots d’un clan ont une ancêtre commune, précise François Sarano. Pour les baleines, c’est tout différent, il n’y a pas de société. Chez les orques et les globicéphales, il y a une organisation très structurée, mais ce sont des sociétés patriarcales ».

Ironiquement, les mammifères marins utilisent, comme nous, l’acoustique passive pour accéder à leur environnement. Lucia Di Iorio rapporte que « les baleines grises écoutent et repèrent les sons des crevettes calqueuses sur les côtes afin de choisir les sites les plus propices pour se nourrir ». Ces animaux émettent également des ondes sonores pour communiquer. « Le milieu marin est très atténuant et plus la fréquence d’une onde est basse, explique Frédéric Sturm, moins elle sera atténuée et portera loin, parfois sur des centaines, voire des milliers de kilomètres à très basses fréquences (de l’ordre du Hertz) ». Ainsi, les baleines utilisent-elles des gammes d’ondes allant de 12 Hz à 8 kHz pour des chants qui peuvent s’entendre à des milliers de kilomètres. Les mammifères marins utilisent enfin un biosonar pour l’écholocalisation : lorsqu’une onde émise rencontre un obstacle, elle revient à l’émetteur, qui en obtient une « image ». Ils peuvent ainsi « voir » des obstacles ou des proies à des profondeurs où règne pourtant une obscurité totale.

 

Le bruit, une terrible pollution invisible

Les bruits anthropiques représentent une réelle menace pour les animaux marins : ils réduisent leur espace de vie et peuvent les désorienter, voire les blesser. « Certes, le son qu’émettent les grands mammifères est fort par rapport aux autres bruits biologiques, mais à cause du bruit de fond anthropique, il s’entend moins bien. Car ce qui compte, c’est le rapport « signal à bruit », c’est-à-dire le rapport entre le son de l’animal relativement aux bruits anthropiques ambiants. Plus le rapport est faible, moins le son est audible de loin. Or, témoigne Lucia Di Iorio, le bruit de fond a augmenté considérablement ces dernières décennies ». De fait, il y a un nombre croissant de sources sonores : augmentation du fret maritime, prospection pétrolière et forage off-shore, battage de pieux pour l’installation de champs d’éoliennes, sans compter l’augmentation des bruits côtiers, particulièrement en période estivale qui est aussi « celle où beaucoup d’animaux chantent pour la reproduction ». Autant de raisons qui ont conduit, en 2010, la France à inscrire le bruit dans le Code de l’environnement (article L219-8), comme pollution sonore sous-marine. L’abaissement du volume anthropophonique peut passer par des solutions techniques, souvent onéreuses, ou par la transformation de nos modes de vie, complexe et lente.

« (...) si grâce à la bioacoustique, on arrive à prouver qu’il y a des hot spot de biodiversité, où vivent des cachalots, alors on aura plus de poids pour mettre en place des mesures particulières de régulation ou de limitation du trafic maritime dans ces zones ».
Marion Poupard, Thèse de doctorat à l'Université de Toulon, CNRS, Laboratoire LSIS, équipe DYNI.

Aujourd’hui, ce sont d’abord des mesures palliatives qui voient le jour, comme des radars et bouées anticollisions qui enregistrent et détectent en temps réel les grands mammifères pour prévenir les bateaux. Autre perspective, des zones protégées définies à partir des données de recherche. « Ainsi, insiste Marion Poupard, en face de Toulon, il y a des activités militaires et un fort trafic de ferries. Mais, si grâce à la bioacoustique, on arrive à prouver qu’il y a des hot spot de biodiversité, où vivent des cachalots, alors on aura plus de poids pour mettre en place des mesures particulières de régulation ou de limitation du trafic maritime dans ces zones ». La bioacoustique révèle que les paysages sonores marins sont un pilier de l’équilibre écologique des océans et nous invite à promptement les préserver de nos nuisances anthropophoniques.


Bibliographie

  • La bioacoustique des cachalots, reportage vidéo du CNRS, CNRS Images, 2019
  • Oublier Moby Dick, série documentaire d’Aline Pénitot, réalisée par Gilles Mardirossian, France Culture, 2019
  • How human noise affects ocean habitats, conférence de Kate Stafford, TED, 2017
  • François Sarano, Le retour de Moby Dick. Ou ce que les cachalots nous enseignent sur les océans et les hommes, Actes Sud, 2017

Références

[1] Laboratoire de mécanique des fluides et d’acoustique (CNRS, École Centrale de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, INSA Lyon)

[2] Basé à Grenoble, l’institut Chorus est une association loi de 1901 spécialisée en acoustique passive et éco-acoustique. Elle est née en 2016 de la transformation de la chaire d’excellence du même nom, initialement hébergée au sein de la Fondation Partenariale Grenoble INP


 

Les cachalots ont-ils un accent ?

Les grands mammifères sont des animaux sociaux. Pour interagir, les individus émettent des sons, ou des vocalises, de formes différentes. Celles des baleines s’apparentent à un « chant ». Quant aux dauphins et aux cachalots, ils s’expriment par clics, des sons brefs dont l’enchaînement forme des codas.

Pour François Sarano, « il ne s’agit pas d’un langage comme nous l’entendons. Les émissions sonores très structurées transmettent bien des informations et des émotions, comme la musique, mais il ne faut pas essayer de les traduire en mot et en phrases ». Étonnamment, ces vocalises évoluent dans le temps et selon les groupes d’animaux. Les chercheurs ont ainsi remarqué que la fréquence moyenne des vocalises des baleines bleues avait tendance à diminuer depuis les années 1960. Plus surprenant, les vocalises d’une même espèce comportent des dialectes, différents selon les endroits et les clans d’animaux. Marion Poupard, doctorante au LSIS* à Toulon et au LEHNA** à Lyon, explique ainsi que « certains types de vocalises correspondent à un groupe en particulier. Si on parvient aujourd’hui à relier un type de vocalises à un groupe d’orques, ce qu’on ne sait pas encore faire, c’est différencier les animaux dans le groupe et mieux comprendre la communication intra-groupe ». Mode de communication en évolution, structure sociale complexe… des spécificités qui dessinent la possibilité de cultures propres à certains mammifères marins. Or, la culture repose sur la transmission, ce qui confère aux individus, et notamment aux plus âgés, une fonction d’enseignement. L’existence d’une culture et donc de particularités apparaît ainsi comme une donnée particulièrement importante pour la préservation des espèces.

 

* Laboratoire d’Informatique et des Systèmes. CNRS, Université d’Aix- Marseille, Université de Toulon

** Laboratoire d’Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés.
CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENTPE

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