Dérouter son prédateur avec de la bioluminescence, une stratégie à double tranchant

Publié par Adrien le 08/06/2020 à 09:00
Source: CNRS INEE
Les éléphants de mer se nourrissent de poissons et de calamars, certains étant bioluminescents. Cependant, l'importance et le rôle de la bioluminescence dans les interactions prédateur-proie restent méconnus. Une équipe internationale formée du Sea Mammal Research Unit (St Andrews, UK), du Centre d'Etudes Biologiques de Chizé (CNRS / La Rochelle Université) et Wildlife Conservation Society, Argentina and Marine Programs (Argentina) a développé des loggers qui, en plus de mesurer le comportement de chasse des éléphants de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), détectent les émissions bioluminescentes.

Leurs résultats, publiés dans le Journal of Experimental Biology montrent que les proies bioluminescentes, qui représentent jusqu'à 50 % du régime alimentaire (Pour les régimes alimentaires d'ordre culturel pratiqués par l'Homme voir pratique alimentaire; Pour les régimes visant à perdre du poids voir régime...), émettent des flashs brefs et intenses lorsqu'elles sont attaquées, ce qui rend leur capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la...) plus difficile. Cependant, certains éléphants de mer semblent parvenir à exploiter cette lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) dans les profondeurs abyssales avec succès.


Une femelle éléphant (Les éléphantidés (Elephantidae) forment l'unique famille de mammifères de l'ordre des Proboscidiens. Cette famille comptait de très nombreuses espèces par le passé, dont le mammouth ou...) de mer en Péninsule de Valdès équipée d'un logger DTAG mesurant à la fois le son, la bioluminescence et les mouvements de l'éléphant de mer afin d'étudier son comportement de chasse. Le capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension...) de lumière est le carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la fois un rectangle...) gris situé sur l'avant du logger, sur la gauche.Crédit: Christophe Guinet, CEBC-CNRS

Chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) en Novembre, après avoir passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une...) plusieurs semaines sur les plages des iles subantarctiques à allaiter leur petit, qui est maintenant sevré, les femelles éléphant de mer n'ont plus qu'une seule chose en tête: quitter leur ile et repartir en mer pour chasser des calamars et des poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau...) lanternes. En effet, après cette longue période de diète, les femelles doivent impérativement reconstituer leur stock de graisse (La graisse est un corps gras se présentant à l'état solide à température ordinaire. Le terme s'oppose aux huiles qui se présentent sous forme liquide. On distingue les...) aussi vite que possible. Bien que ces animaux aient été le sujet de nombreuses études, il reste à découvrir comment ces prédateurs affamés parviennent à trouver leurs victimes dans les fonds marins. Des études précédentes suggèrent que la bioluminescence pourrait être la clé du succès.

En effet, il y a malgré tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de la lumière dans les profondeurs supérieures à 500m, produite majoritairement par des organismes bioluminescents. Ces animaux produisent deux types de bioluminescence: un éclairage continu de faible intensité pour se camoufler contre la lumière du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...) qui arrive par le haut, et des flashs éblouissants, qui eux pourraient permettre de distraire leurs prédateurs. L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) constituée du Sea Mammal Research Unit (St Andrews, UK), du Centre d'Etudes Biologiques de Chizé (CNRS) et Wildlife Conservation Society, Argentina and Marine Programs (Argentina) s'est demandé si les éléphants de mer utilisaient cette bioluminescence pour détecter leurs proies, ou au contraire si des proies intrépides gagnaient du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) en éblouissant leurs attaquants pour tenter de s'échapper. Afin de mieux comprendre comment ce jeu du chat (Le chat domestique (Felis silvestris catus) est un mammifère carnivore de la famille des félidés. Il est l’un des principaux animaux de compagnie et...) et de la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal...) se déroule sous la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...), l'équipe a décidé de surprendre les éléphants de mer en pleine action lorsqu'ils poursuivent leurs victimes lumineuses.

Pauline Goulet et Mark Johnson, du Sea Mammal Research Unit (St Andrews, UK), ont mis au point (Graphie) un logger capable de mesurer les mouvements des éléphants de mer lorsqu'ils chassent en mer, tout en enregistrant la présence de flashs lorsque ces mammifères choisissent des proies bioluminescentes. Ces émissions bioluminescentes sont très courtes, typiquement moins d'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. ...), il a donc été nécessaire de développer un logger contenant un capteur de lumière à la fois très rapide et très sensible, ce qui représentait un défi technique majeur. Christophe Guinet, du Centre d'Etudes Biologiques de Chizé, et des membres des différents organismes suivant l'étude, se sont rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et des sources de lumière et vue...) aux îles Kerguelen et en Péninsule de Valdès (Argentine) afin d'équiper 5 femelles éléphant de mer avec les nouveaux loggers.

Deux mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) plus tard, 4 loggers ont été retrouvés lorsque les femelles sont retournées à terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...). La plupart de ces animaux ont effectué un trajet de 3000km dans les régions profondes et lointaines de l'océan Austral (L'océan Austral ou océan Antarctique ou océan glacial Antarctique est l'étendue d'eau qui entoure l'Antarctique. C'est en surface le quatrième océan, et le dernier défini, puisque c'est une...). Cependant, une femelle partie d'Argentine est descendue directement jusqu'à la pointe du continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres continues ». Au sens propre, ce terme désigne une vaste étendue...) sud-américain, qu'elle a contournée pour atteindre une zone située à 2300km de son point de départ, au large du Chili. Elle a ainsi trouvé à cet endroit une grande abondance de proies et a enfin pu se nourrir, plus de trois semaines après avoir quitté la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland). Après avoir analysé plus de 15000 flashs ayant lieu à des profondeurs allant de 80 à 700m, les chercheurs se sont rendu compte que les proies bioluminescentes essayent d'intimider leurs attaquants. En effet, ces proies flashent à l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré...) exact où l'éléphant de mer se jette à sa poursuite, ce qui suggère que ce flash est une réaction de défense lorsque la proie (Une proie est un organisme capturé vivant, tué puis consommé par un autre, qualifié de prédateur.) réalise qu'elle se fait attaquer. De plus, les éléphants de mer parviennent à attraper leurs proies plus rapidement lorsque celles-ci n'émettent pas de flashs alors qu'ils semblent avoir plus de difficultés à capturer leur diner lorsque celui-ci les éblouit par surprise. Néanmoins, un des éléphants de mer semble avoir réussi à inverser la tendance et à être devenu expert dans la capture de proies bioluminescentes en forçant celles-ci à se trahir avec un petit mouvement de tête qui provoque un flash révélateur. Ces proies, qui ont alors représenté 50% de son régime alimentaire, se trouvaient regroupées dans un tourbillon d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) plus tempérée. Ces résultats sont publiés dans le Journal of Experimental Biology.

Il semble donc que les proies bioluminescentes se défendent en essayant de surprendre leurs prédateurs avec un flash, mais que certains éléphants de mer ont appris à exploiter cette lumière dans les profondeurs abyssales. Les chercheurs espèrent maintenant réussir à identifier les espèces qui figurent au menu des éléphants de mer en discernant les différentes familles de signaux lumineux. À terme, cela permettra de mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont...) Austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.), dont les interactions prédateur-proie restent peu connues, afin de mieux anticiper la réponse des prédateurs aux changements climatiques et pressions anthropogéniques à venir.

Référence:
Goulet P, Guinet C, Campagna C, Campagna J, Tyack PL, Johnson M. Flash and grab: deep-diving southern (Southern est le nouveau nom de la concession ferroviaire, initialement exploitée par Connex South Central, desservant les lignes du sud de Londres, du...) elephant seals trigger anti-predator flashes in bioluminescent prey.
J Exp Biol. 2020;223(Pt 10):jeb222810. Published 2020 May 19.
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