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Musiciens sous-marins: estimer la santé d'un estuaire à l'aide du son

Avez-vous déjà entendu un claquement sous l'eau? Je me demande qui fait le son? Les chercheurs peuvent utiliser le son pour prendre le pouls d'un estuaire.

Référence: Monczak A, McKinney B, Mueller C, Montie EW (2020) C'est quoi cette raquette! Paysages sonores, phénologie et biodiversité dans les estuaires. PLoS ONE 15 (9): e0236874. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0236874

Image d'une crevette grimpante (holotype Alpheus cedrici) de l'île de l'Ascension. Crédit d'image: S. De Grave sous CC BY 3.0. Anker A, Grave S (2012) dans ZooKeys.

Qui fait du bruit?

Avez-vous déjà été à l'océan et mis la tête sous l'eau? Sinon, vous serez peut-être surpris de constater à quel point cela peut être fort. Vous pouvez entendre le rugissement des vagues de l'océan, le passage d'un bateau et parfois un claquement et un craquement distincts.

Cette cacophonie sous-marine provient de nombreux organismes différents. Dans les zones avec des poissons perroquets, vous pouvez les entendre manger des morceaux de corail avec voracité. Dans les régions côtières du sud des États-Unis, la crevette grimpante et d'autres poissons constituent la majorité du bruit sous-marin. Les crevettes grimpantes produisent du son en fermant rapidement leurs griffes (vérifiez ceci!) Et elles utilisent ce comportement pour protéger leur territoire, communiquer et chercher de la nourriture.

Certains poissons sont également capables de produire des sons tels que le tambour noir, le tambour rouge, la perche argentée et la truite de mer tachetée. Ces poissons sont connus comme sonifères ou produisant des sons et font du bruit en déplaçant les muscles soniques contre un sac rempli de gaz ou une vessie natatoire (regardez ceci ici). Ces poissons utilisent le son pour attirer un partenaire et se reproduire.

Image Red Drum (Sciaenops ocellatus), un exemple de poisson sonifère. Crédit d'image Robert Auilar, Smithsonian Environmental Research Center CC BY 2.0.

Qu'est-ce que le son a à voir avec ça?

Le son est produit par ces organismes en tant que comportement et peut être utilisé comme indicateur de processus importants. Les sons d'un écosystème, ou d'un paysage sonore, changent avec la migration à mesure que les organismes quittent, se reproduisent et se nourrissent. Tous ces processus sont vitaux pour la santé des écosystèmes alors que les organismes se battent pour survivre.

Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont ces processus pourraient être affectés par le changement climatique et l'augmentation de la température. Les chercheurs ont étudié la production sonore dans cette étude pour découvrir comment l'environnement affecte les processus comportementaux.

La production sonore peut être mesurée avec un appareil connu sous le nom d'enregistreur acoustique. Ces enregistreurs peuvent être déployés dans un écosystème et laissés de côté pendant de longues périodes. Les scientifiques de cette étude ont déployé des enregistreurs acoustiques pendant 6 ans de février 2013 à décembre 2018 dans la rivière May, en Caroline du Sud, aux États-Unis. L'estuaire de la rivière May possède de nombreux écosystèmes importants, notamment des récifs d'huîtres et des marais salés, mais surtout, cette zone comprend de nombreux musiciens sous-marins talentueux (crevettes grimpantes et poissons sonifères) qui influencent un paysage sonore.

Carte de May River, SC et des sites utilisés pour l'échantillonnage des paysages sonores et de la diversité. Crédit d'image: CC BY 4.0 Monczak et al. (2020) https://doi.org/10.1371/journal.pone.0236874.

Les sons ont été collectés à trois fréquences à partir d'enregistreurs acoustiques: haut (7 000–40 000 Hz), bas (50–1 200 Hz) et large bande (1–40 000 Hz). Le haut débit comprend tous les sons comme ceux des bateaux qui passent et des crevettes, tandis que les basses fréquences incluent principalement les poissons sonifères. Les sons produits par les humains et les mouvements de l'eau peuvent être supprimés du paysage sonore, ce qui permet aux chercheurs de se concentrer sur le bruit produit par les organismes.

Les scientifiques de cette étude ont découvert que les sons produits par les crevettes et certains poissons sonifères augmentaient avec la température. Ils ont également observé un schéma saisonnier, les claquements et les voix de poisson augmentant pendant les mois d'été plus chauds et diminuant pendant les mois d'hiver plus froids. Une augmentation du son a également été observée plus tôt dans l'année si la saison printanière était plus chaude. Par conséquent, la température peut avoir un impact sur le moment des comportements importants comme la reproduction, la migration et la recherche de nourriture.

Les scientifiques voulaient également comparer la production sonore à la diversité (nombre d'organismes différents) et à l'abondance (nombre total de chaque espèce). À l'aide d'une senne, les chercheurs ont collecté des organismes à proximité des enregistreurs acoustiques. La diversité et l’abondance ont ensuite été comparées au paysage sonore de l’environnement. On a constaté que la diversité augmentait avec l'augmentation du paysage sonore, démontrant l'efficacité des paysages sonores à refléter la diversité dans les écosystèmes.

A quoi ressemble le futur?

Les organismes comme la crevette serpentine et les poissons sonifères sont fortement influencés par la température. À mesure que la température augmente avec le changement climatique, il est important d'apprendre comment ces espèces sont affectées pour la santé de l'écosystème. Heureusement, l’utilisation de paysages sonores peut donner aux scientifiques une idée de ce qui se passe sous l’eau sans plus d’équipement et sans échantillonnage long. Les enregistreurs acoustiques sont utilisés plus fréquemment pendant de plus longues périodes. Ces musiciens sous-marins importants donnent aux scientifiques une image de la vie sous les vagues.

Je suis doctorant au laboratoire Rynearson de l’école d’océanographie (GSO) de l’Université de Rhode Island (URI). Mes intérêts de recherche sont axés sur les impacts humains sur l'écosystème océanique, en particulier les effets sur les producteurs primaires (phytoplancton) à la base du réseau trophique. Actuellement, je travaille avec des cultures de régions de l'océan qui sont limitées en nutriments et je vais mener des expériences pour aider à étudier comment ces phytoplancton survivent.

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