Les océanographes de l’Antarctique utilisent des phoques pour effectuer des recherches dans les eaux glacées où les navires n’osent pas aller.

Un phoque de Weddell avec une étiquette CTD fixée sur la tête. Crédit : Nobuo Kokubun (NIPR)

Les océanographes ont beaucoup de mal à mener des études par bateau dans les zones du plateau continental de l’Antarctique où la glace est attachée à la côte. Une équipe de chercheurs a donc remplacé ces études par des capteurs fixés sur des phoques, qui ont beaucoup moins de mal à naviguer dans ces eaux.

Une étude décrivant la technique d’enquête sur les animaux et les résultats des chercheurs a été publiée dans le journal Limnology and Oceanography.

Les plateaux continentaux de l’Antarctique sont l’une des régions les plus biologiquement productives des océans du monde en raison de la grande quantité de nutriments générés par les interactions entre l’océan, la glace de mer et le plateau de glace. Dans l’est de l’Antarctique, un fort vent catabatique favorise la production de glace de mer dans les polynies côtières, des zones d’eau de mer libre et non gelée entourées de glace de mer. En dehors des polynies, il existe parfois de vastes étendues de glace de mer fixées au rivage (connues sous le nom de glace de rive) où vivent de nombreux prédateurs tels que les phoques de Weddell et les manchots empereurs.

Ces échanges d’eau entre l’océan, la glace de mer et la glace du plateau continental – en particulier ceux entre les eaux chaudes profondes provenant des zones situées au large du plateau continental, les zones de glace de mer qui changent avec la saison et les polynies côtières – jouent un rôle important dans la production biologique des zones du plateau continental.

En raison de la variation saisonnière et régionale substantielle de ces flux d’eau “transversaux”, il est nécessaire de disposer de beaucoup plus de données décrivant la manière dont les eaux de surface et les eaux profondes provenant des zones hors plateau voisines pénètrent sur le plateau et se mélangent aux eaux locales pour mieux comprendre la production biologique à cet endroit.

Mais en raison de la difficulté de mener des observations océanographiques par bateau dans les zones du plateau continental recouvertes de glace de rive, ces échanges d’eau entre plateaux et leurs variations saisonnières ne sont pas bien compris.

Résumé schématique des conditions océanographiques d’automne/début d’hiver et des conditions biologiques conséquentes sur le plateau continental révélées par l’étude. Les flèches colorées montrent l’afflux d’eau à travers le plateau continental, et les flèches en bloc blanc montrent le flux d’énergie trophique possible. Les masses d’eau sont abrégées comme suit et représentées par des couleurs différentes. mCDW : Modified Circumpolar Deep Water (eau profonde circumpolaire modifiée, chaude et à forte salinité), WW : Winter Water (eau d’hiver, froide et à faible salinité), AASW : Antarctic Surface Water (eau de surface antarctique, chaude et à faible salinité). Crédit : Illustration par Shinichiro Kinoshita

Ces dernières années, les chercheurs ont commencé à déployer des équipements d’enregistrement de données océanographiques sur les animaux marins, en particulier des équipements qui enregistrent la conductivité, la température et la profondeur (CTD). Les données CTD sont fondamentales pour déterminer les caractéristiques de l’eau de l’océan à travers toute la colonne d’eau, et elles permettent aux scientifiques d’estimer l’origine de l’eau.

“Des études antérieures utilisant des instruments attachés à des éléphants de mer du Sud en migration et à des phoques de Weddell résidents – un prédateur plongeant en profondeur – ont montré certains processus physiques intéressants dans les zones de l’Antarctique”, a déclaré Nobuo Kokubun, professeur adjoint à l’Institut national de recherche polaire du Japon et auteur principal de l’étude, “mais même ici, il n’y a pratiquement rien eu pour étudier les zones côtières couvertes par la glace de rive.”

Les chercheurs ont donc mené une étude de terrain explorant les conditions océanographiques hivernales et leurs conséquences biologiques dans l’est de la Terre Dronning Maud et l’ouest de la Terre Enderby, dans l’Antarctique de l’Est, en attachant des enregistreurs de données CTD-Satellite Relay avec de la colle sur la tête de huit phoques de Weddell de mars à septembre 2017. Les enregistreurs pesaient environ un demi-kilogramme et avaient la taille d’un petit Rubik’s Cube. Les zones ont été fermées en raison de leur grande quantité de glace de rive et de l’absence de larges plateaux continentaux ou de polynies côtières distinctes.

En utilisant les données transmises par les phoques instrumentés, les chercheurs ont découvert que de l’eau chaude et de faible salinité apparaissait dans la subsurface pendant l’automne, et que la profondeur de l’eau chaude devenait plus importante à mesure que la saison avançait. En combinant ces données avec des modèles météorologiques et océanographiques, les chercheurs ont montré que les vents d’est dominants en automne provoquent un flux d’eaux chaudes de surface au large du plateau continental, ainsi que d’éventuelles proies supplémentaires sur le plateau continental. En fait, les données de plongée des phoques enregistrées simultanément ont indiqué que l’eau chaude et à faible salinité avait des effets positifs sur le comportement de recherche de nourriture des phoques. Dans l’ensemble, les chercheurs considèrent que le processus physique induit par le vent peut améliorer la disponibilité des proies dans les zones côtières de l’Antarctique.écosystème marin.

L’enquête a montré que les phoques auxquels sont fixés des capteurs océanographiques pourraient être des outils puissants pour explorer les conditions océanographiques et écologiques sur un très large éventail de plateaux continentaux antarctiques recouverts de glace de rive. Maintenant que la démonstration a été faite, l’équipe veut aller plus loin et estimer la quantité d’eau et de proies transportées sur les plateaux par ce processus alimenté par le vent. Au final, les chercheurs espèrent pouvoir utiliser ces données pour prédire comment l’écosystème marin côtier de l’Antarctique réagit aux changements rapides en cours dans la glace de mer de l’Antarctique.

Référence : “L’intrusion vers le rivage des eaux océaniques de surface modifie les structures océaniques physiques et biologiques sur le plateau continental de l’Antarctique en hiver : Observations from instrumented seals” par Nobuo Kokubun, Yukiko Tanabe, Daisuke Hirano, Vigan Mensah, Takeshi Tamura, Shigeru Aoki et Akinori Takahashi, 12 septembre 2021, Limnologie et océanographie.
DOI : 10.1002/lno.11914

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