La baleine bleue (Balaenoptera musculus) est le plus grand animal à avoir jamais habité notre planète. Malgré sa taille gargantuesque, de nombreux aspects de sa biologie, de son comportement et de son écologie nous échappent encore. Ce magnifique mammifère passe la plupart de son temps sous la surface de l’océan, hors de vue des scientifiques qui cherchent à percer ses mystères.
Mais même lorsque nous ne pouvons pas observer les baleines bleues à vue, nous pouvons entendre leurs puissantes vocalisations qui parcourent des centaines de kilomètres. Grâce à des enregistrements sonores effectués au cœur du Monterey Bay National Marine Sanctuary, les chercheurs du MBARI et leurs collaborateurs ont découvert de nouvelles dimensions de la vie des baleines bleues. Nous avons appris comment les baleines bleues coopèrent pour s’alimenter et comment elles se mettent à l’écoute de la productivité de leur écosystème pour décider du moment où elles entreprennent leur migration annuelle longue distance pour se reproduire.
La baleine bleue (Balaenoptera musculus) est le plus grand animal ayant jamais vécu sur Terre, et pourtant de nombreuses questions restent sans réponse sur sa biologie et son écologie. Une nouvelle recherche exploite l’audio enregistré par un microphone sous-marin sur l’observatoire câblé du MBARI pour mieux comprendre le comportement de ces mastodontes. Crédit : NOAA
Un microphone sous-marin (hydrophone) sur l’observatoire câblé du MBARI. observatoire câblé a été un outil précieux pour l’étude des baleines qui se rassemblent de façon saisonnière dans les eaux fertiles de la baie de Monterey. Le microphone enregistre les cris des baleines – des données acoustiques qui permettent de mieux comprendre le comportement des animaux.
“Parce que les baleines et autres mammifères marins utilisent le son dans leurs activités essentielles que sont la communication, la recherche de nourriture, la navigation, la socialisation et la reproduction, le paysage sonore de l’océan recèle une grande richesse de conscience exprimée. Nous voulons exploiter cette richesse pour mieux comprendre et protéger la vie océanique”, a déclaré John Ryan, océanographe biologique au MBARI.
Recherches précédentes Ryan et ses collaborateurs de l’Université de Stanford – y compris le nouveau stagiaire postdoctoral du MBARI, William Oestreich – ont associé les vastes archives de données acoustiques de l’hydrophone à des études de terrain pour mieux comprendre le comportement des baleines bleues.
Lorsque les baleines bleues plongent hors de vue sous la surface de l’océan, les scientifiques se tournent vers les vocalisations des baleines pour étudier leur comportement. Crédit : William Oestreich (NMFS Permit #16111)
“Nos efforts de recherche passés avec des collaborateurs de toute la baie de Monterey ont ouvert la voie à la compréhension du contexte comportemental des modèles dans les données acoustiques recueillies sur les baleines bleues avec l’hydrophone du MBARI. Ce contexte a ouvert la voie à une série d’études qui exploitent l’incroyable vue à long terme sur le comportement que fournit cet enregistrement acoustique”, a déclaré Oestreich.
Les données acoustiques du MBARI ont contribué à deux nouvelles études sur les baleines bleues menées par des étudiants diplômés de la station marine Hopkins de l’Université de Stanford à Pacific Grove, en Californie.
Une étude[1] par David Cade, publiée dans Animal Behaviour en décembre, a examiné les agrégations alimentaires des baleines bleues dans la baie de Monterey. David Cade était récemment chercheur postdoctoral dans le laboratoire de biotélémétrie et d’écologie comportementale d’Ari Friedlaender à l’Université de Californie, Santa Cruz, et est maintenant chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Jeremy Goldbogen à la Hopkins Marine Station.
En s’appuyant sur des balises biologiques, la cartographie acoustique des proies, les enregistrements par hydrophone des signaux sociaux et la télédétection des courants océaniques, l’équipe de recherche, dont Oestreich et Ryan, a étudié la dynamique de l’écosystème qui sous-tend les agrégations exceptionnellement denses de baleines bleues – jusqu’à 40 géants dans un rayon d’un kilomètre.
Le krill est un petit crustacé ressemblant à une crevette qui constitue la principale source de nourriture des baleines bleues. Des agrégations denses de krill se produisent de façon saisonnière dans la baie de Monterey, soutenant les populations de nombreux animaux marins. Crédit : 2003 MBARI
“Nous commençons tout juste à étudier le rôle de ces plaques de krill géantes, mais éphémères, qui peuvent nourrir un super-groupe de baleines bleues. Ces “points chauds” jouent probablement un rôle essentiel dans la capacité d’une baleine bleue à trouver suffisamment de nourriture avant de nager vers le sud pour l’hiver. L’hydrophone du MBARI nous donne un nouvel aperçu non seulement du comportement des baleines bleues, mais aussi de ce que ce comportement peut nous dire sur les conditions des proies dans la baie de Monterey, qui sont essentielles pour l’ensemble de l’écosystème”, a déclaré Cade.
La combinaison des conditions océanographiques et du relief du fond marin (bathymétrie) a concentré un grand nombre de baleines bleues dans la baie de Monterey.crustacés ressemblant à des crevettes, appelés krill, qui constituent la nourriture principale des baleines bleues. L’immense taille des essaims de krill a permis à ces “supergroupes” de baleines bleues de s’alimenter ensemble sans épuiser les réserves de nourriture.
Ryan et Oestreich ont étudié tous les types de vocalisations des baleines bleues, y compris une qui est associée à la recherche de nourriture.
“Dans les heures précédant immédiatement ces agrégations remarquables de baleines bleues en quête de nourriture, l’hydrophone du MBARI a enregistré des groupes anormalement denses d’un type d’appel spécifique de baleine bleue. Cette découverte passionnante a soulevé un certain nombre de questions et d’hypothèses concernant le rôle que ces vocalisations jouent dans la recherche de nourriture et le partage d’informations des baleines bleues”, a rappelé Oestreich.
En étudiant les vocalisations des “supergroupes” de baleines bleues pendant qu’elles se régalaient de krill dans la baie de Monterey, les chercheurs ont observé que plutôt que de se taire sur l’abondance de nourriture, les baleines individuelles appelaient les autres à partager le festin. Crédit : Duke Marine Robotics and Remote Sensing (NMFS Permit #16111)
Les enregistrements hydrophoniques ont révélé que, de manière contre-intuitive, les baleines avaient une stratégie de recherche de nourriture sociale. L’équipe de recherche a observé que plutôt que de se faire concurrence pour la nourriture, les baleines bleues appelaient d’autres baleines pour signaler la présence de nourriture. Le soufflet des baleines bleues invitait les autres à se joindre au festin.
La modélisation des interactions sociales a indiqué que l’utilisation d’informations sociales provenant d’autres baleines réduisait le temps nécessaire à chaque baleine pour découvrir et exploiter les zones denses de nourriture dont elle a besoin pour survivre. La recherche de nourriture par les baleines est devenue plus efficace, sans qu’il y ait de coûts apparents pour l’appelant qui a trouvé le premier la parcelle de nourriture.
Une deuxième étude,[2] dirigé par Oestreich et publié ce mois-ci dans Functional Ecology, a également utilisé les archives acoustiques du MBARI pour mieux comprendre le comportement des baleines bleues.
En 2020, Oestreich et une équipe de chercheurs du MBARI et de l’Université de Stanford,
. ont documenté des changements saisonniers distincts dans les vocalisations des baleines bleues. qui révèlent le moment où ces doux géants commencent leur migration annuelle. En été et au début de l’automne, les baleines bleues chantent davantage la nuit. Plus tard dans l’automne et en hiver, les baleines commencent à chanter davantage pendant la journée. Ce changement coïncide avec la période de l’année où les baleines réduisent leur alimentation et commencent leur migration annuelle vers le sud. Les données des balises biologiques ont confirmé que la signature acoustique détectée par l’hydrophone reflétait les changements de comportement des baleines.
Extrait d’un chant de baleine bleue enregistré dans la baie de Monterey, en Californie. Pour rendre les sons de basse fréquence plus audibles, la vitesse de lecture est de 10x l’original. Ce spectrogramme illustre les cris “A”, “B” et “C” des baleines bleues, associés à l’audio de ces mêmes cris reproduits à une vitesse dix fois supérieure à la vitesse originale pour les rendre plus audibles. Cet audio a été enregistré à partir de l’hydrophone du MBARI situé au cœur du Monterey Bay National Marine Sanctuary. Le schéma jour/nuit des “appels B” peut servir d’indicateur pour savoir si les baleines se nourrissent ou migrent. Crédit : 2020 MBARI
Maintenant, Oestreich et ses collaborateurs ont utilisé les données des hydrophones du MBARI pour comprendre comment les baleines bleues changent le moment de leur migration vers les zones de reproduction d’une année à l’autre.
Nous savons depuis longtemps que les baleines synchronisent leurs mouvements migratoires avec les cycles naturels de leur habitat marin, notamment les changements saisonniers de productivité. Mais la façon dont les populations ajustent le moment de leurs migrations en réponse à la variabilité environnementale d’une année sur l’autre n’était pas claire.
Les données, recueillies de l’été 2015 au printemps 2021, ont enregistré les vocalisations en beuglant des baleines bleues dans la région de la baie de Monterey. Le son signalait le moment où les baleines cessaient de se nourrir de l’abondance locale de krill pour entamer leur migration de reproduction vers le sud. À la surprise de l’équipe, le début de la migration des baleines pouvait varier jusqu’à quatre mois d’une année à l’autre.
Si l’on considère que la saison de reproduction des baleines bleues ne dure qu’environ quatre mois, cette grande variation du moment de la migration a d’abord laissé perplexe. Dans ce cas, les données sur les changements de l’écosystème d’une année à l’autre ont fourni des indices importants.
Le moment de la migration suit de près les conditions de l’habitat de recherche de nourriture des baleines. Plus précisément, les baleines bleues se sont attardées plus longtemps au large de la Californie centrale lorsque l’écosystème leur offrait plus de possibilités de constituer des réserves d’énergie. Une transition plus tardive de la recherche de nourriture à la migration s’est produite dans les années avec un début plus précoce, un pic plus tardif, et une plus grande accumulation de productivité biologique.
Une baleine bleue fait surface entre deux plongées de recherche de nourriture dans la baie de Monterey, en Californie. Crédit : William Oestreich (Permis NMFS #16111)
Ces résultats suggèrent que pendant les années où la productivité biologique est la plus élevée et la plus persistante, les rorquals bleus attendent pour commencer leur migration vers le sud. Les chercheurs croient que les baleines ne partent pas simplement vers leurs aires de reproduction du sud dès qu’elles ont accumulé suffisamment de réserves d’énergie. Les baleines retardent plutôt leur migration lorsque la nourriture est abondante afin de maximiser leur apport énergétique dans leurs aires de recherche de nourriture.
“Nous avons précédemment montré que les baleines bleues utilisent la mémoire à long terme Nous avons précédemment montré que les baleines bleues utilisent la mémoire à long termepour planifier leur arrivée sur les zones de recherche de nourriture en fonction du moment où elles s’attendent à ce que la nourriture soit disponible, car elles ne disposent pas d’informations préalables sur les conditions de recherche de nourriture à leur arrivée. En effet, elles ne disposent pas d’informations préalables sur les conditions de recherche de nourriture à leur arrivée. En revanche, lorsqu’elles décident de quitter les zones de recherche de nourriture, elles disposent d’informations beaucoup plus immédiates pour déterminer s’il est préférable de rester ou de partir. Cela permet à ces baleines d’être incroyablement flexibles quant au moment où elles entament leur migration vers le sud pour retourner dans les zones de reproduction”, explique Briana Abrahms, professeur adjoint au département de biologie du University of Washington and a coauthor on the study on migration timing. “It’s really exciting to learn so much more about how and when these animals decide to make such massive movements in the ocean.”
The use of flexible cues—likely including foraging conditions and long-distance acoustic signals—in timing a major life history transition may be key to the persistence of this endangered population as it navigates an ecosystem that experiences large natural and anthropogenic changes.
“This research indicates that blue whales are more flexible in their foraging and migratory behavior than previously realized. Such flexibility is critical for adaptation to an era of rapid global change—whether this behavioral flexibility allows blue whales to adapt to long-term changes in their foraging habitat remains to be seen,” said Oestreich.
Open access to scientific data is a fundamental value for MBARI and part of the institute’s mission. As part of MBARI’s commitment to open collaboration, the original audio recordings for the entire study period are available through the Pacific Ocean Sound Recordings project via the Registry of Open Data on the Amazon Web Services (AWS) cloud.
“Scientific discovery and progress require transparency, reproducibility, and extensibility. Toward fulfilling these requirements, we share all of our audio recordings—150 terabytes and growing—together with an analysis toolbox,” said Ryan. “Our most recent confirmation of the value of open data occurred last week, when a tenth grader from Canada contacted me to show me how he had extended research from one of our published studies.”
MBARI also streams live underwater audio to the Soundscape Listening Room to share the wonder and excitement of the ocean soundscape with the public. The live soundscape can be full of ocean “voices”—from the complex song compositions of humpback whales to the chatter of dolphin pods. The listening room also includes archived sounds for listening when the live stream is quiet.
MBARI technology has proven invaluable to researchers studying the behavior of endangered blue whales. MBARI will expand these efforts in 2022 with the new Blue Whale Observatory. This new project—led by Oestreich and Ryan with marine ecologist Kelly Benoit-Bird and researcher Chad Waluk—will examine blue whale ecology in depth by integrating interdisciplinary sensing of the whales, krill, and their ecosystem. The observatory will leverage an array of technologies to bring together the pieces of a complex, important, and beautiful puzzle.
References:
- “Social exploitation of extensive, ephemeral, environmentally controlled prey patches by supergroups of rorqual whales” by David E. Cade, James A. Fahlbusch, William K. Oestreich, John Ryan, John Calambokidis, Ken P. Findlay, Ari S. Friedlaender, Elliott L. Hazen, S. Mduduzi Seakamela and Jeremy A. Goldbogen, 19 November 2021, Animal Behaviour.
DOI: 10.1016/j.anbehav.2021.09.013 - “Acoustic signature reveals blue whales tune life-history transitions to oceanographic conditions” by William K. Oestreich, Briana Abrahms, Megan F. McKenna, Jeremy A. Goldbogen, Larry B. Crowder and John P. Ryan, 3 February 2022, Functional Ecology.
DOI: 10.1111/1365-2435.14013
