Requins à pointes noires: entendent un haut-parleur à 74 mètres et s’éloignent

Chaque hiver, des milliers de requins à pointes noires se réunissent dans les eaux claires et peu profondes le long de la côte de Palm Beach, en Floride. Sur place, une équipe de la Florida Atlantic University a mis à l’eau un bateau, laissé un haut-parleur sous-marin dériver et mis un drone en vol pour filmer depuis les airs ce que faisaient les animaux lorsque le son commençait à retentir.

La plupart du temps, ils faisaient la même chose: un virage brusque et une fuite rapide pour s’éloigner du haut-parleur. Le requin qui réagissait le plus loin se trouvait à 74 mètres du haut-parleur, une distance qui, selon la FAU, dépasse largement ce qui avait été démontré jusqu’à présent chez les requins nageant à l’état sauvage.

Le travail était dirigé par Stephen Kajiura, professeur de sciences biologiques à la faculté des sciences Charles E. Schmidt de la Florida Atlantic University (FAU). La première autrice est Caroline Sullivan, qui l’a mené dans le cadre de sa maîtrise, et elle signe également Edmund Gerstein, l’un des directeurs de recherche de la même faculté.

Un haut-parleur dérive et un drone dans les airs

Les expériences ont été réalisées près des entrées maritimes de Jupiter, Palm Beach et Pompano Beach, le bateau amarré dans des fonds de 2 à 5 mètres et le moteur éteint. Le haut-parleur pendait à un mètre sous la surface et le courant l’éloignait jusqu’à environ 13-19 mètres de l’arrière, afin que le bateau influence le moins possible.

Le drone volait à environ 40-50 mètres de hauteur, la caméra pointant vers le bas. Les chercheurs utilisèrent la longueur hors tout du bateau, soit 6,73 mètres, comme référence pour mesurer, sur chaque image, à quelle distance se trouvait chaque requin.

«Leur abondance et la facilité avec laquelle on peut y accéder nous ont permis de les observer d’en haut sans altérer leur comportement naturel, tout en leur présentant des sons sous-marins contrôlés», explique Kajiura dans le communiqué de presse de la FAU.

Ils faisaient entendre trois types de bruits graves pulsés, dans les bandes de 100 à 200 hertz, de 200 à 400 et de 400 à 800. Comme témoin, ils utilisèrent un son de 10 000 hertz, qui échappe à l’audition des requins, et ils le lançaient toujours avant le son grave.

Le volume était volontairement élevé, environ 80 décibels au-dessus du bruit de fond le plus faible documenté. «Dans cette étude, nous présentons délibérément aux requins un stimulus acoustique répulsif, conçu pour provoquer une réponse immédiate et nette, quel que soit leur état de motivation», écrivent les auteurs.

Aucun requin n’a réagi au son témoin

Lors des 209 occurrences où le témoin a été diffusé, aucun requin n’a changé de cap. Avec les sons graves, ils ont réagi dans 81,9 % des cas à la bande 100-200 Hz, 87 % à celle de 200-400 et 71,1 % à celle de 400-800.

Vu du ciel, la réaction était nette à l’écran. Le requin pivotait brusquement entre 20 et 160 degrés pour s’éloigner du haut-parleur et se mettait à nager rapidement.

«Nous ne savions pas comment cela allait fonctionner. Nous ne savions pas si les requins allaient réagir», a confié Sullivan au magazine Discover Wildlife. «Obtenir les données et avoir autant de confiance dans notre protocole expérimental était très excitant», ajouta-t-elle.

Réactions jusqu’à 74 mètres du haut-parleur

Les 74 mètres constituent le record individuel, et ils sont arrivés avec la bande la plus grave. La distance moyenne de réaction était de 40,7 mètres pour les sons de 100-200 hertz, de 41 mètres pour ceux de 200-400 et de 30 mètres pour ceux de 400-800.

Les sons les plus graves nécessitaient également moins de volume. Pour le 100-200 Hz, il suffisait de dépasser le bruit de fond d’environ 16 décibels, tandis que pour le 400-800 Hz il fallait le dépasser d’environ 45 décibels.

Le champ proche et le champ lointain

Proche de la source, dans ce que l’on appelle le champ proche, le son est essentiellement un mouvement des particules, c’est-à-dire l’eau qui oscille d’avant en arrière. Au-delà d’environ trois longueurs d’onde, on entre dans le champ lointain, où prévaut l’onde de pression.

Les poissons osseux perçoivent cette pression avec le sac gazeux de l’oreille, une poche qui la convertit en vibrations pour l’oreille interne. Les requins et les raies ne possèdent pas ce mécanisme, et on pensait qu’ils n’entendaient que de près, tout comme on pensait que d’autres capacités étaient propres aux poissons osseux.

Avec l’estimation la plus prudente, le champ lointain commençait à 45 mètres pour le son de 100 Hz, à 22,5 mètres pour celui de 200 Hz et à 11,3 mètres pour celui de 400 Hz. 71,5 % des 165 réponses enregistrées se produisaient au-delà de cette ligne.

« Ce qui rend cette découverte particulièrement intéressante, c’est que les requins répondaient à des sons situés au-delà du champ proche acoustique, où le son se comporte différemment de ce qu’il ferait près de la source », déclare Kajiura dans le communiqué de l’université. « Cela suggère qu’ils détectent le mouvement des particules associé au son même à des distances considérables de la source, quelque chose que nous n’avions pas encore pu démontrer chez les requins dans la nature ».

La macula neglecta, la principale suspecte

Les auteurs évoquent une pièce peu connue de l’oreille interne, la macula neglecta. C’est une zone de cellules sensorielles dépourvue des petits cristaux de carbonate de calcium présents dans d’autres parties de l’oreille et qui est extrêmement sensible aux vibrations.

Chez les proches du requin à pointes noires qui ont été étudiés, tous du genre Carcharhinus, cette macula compte énormément de cellules. Le requin soyeux en détiendrait environ 260 000, soit le plus grand nombre décrit chez un vertébré, bien que pour le requin à pointes noires le décompte n’ait pas encore été établi.

« Nous pensons que là réside l’implication de la macula neglecta », a déclaré Kajiura à Discover Wildlife. Comment le démontrer ? « Je dois encore le vérifier », admet-il.

Pourquoi le faire en mer et non dans un réservoir

« Réaliser des expériences d’audition dans un réservoir fait que le son rebondit sur les parois, ce qui produit des signaux complexes et confus; c’est comme être dans une maison de miroirs », explique Sullivan. « C’est pourquoi il est si important de mener ce type d’expériences dans l’océan, avec des requins sauvages, afin d’obtenir une réponse naturelle ».

Palm Beach était le site idéal pour cela. « Il y a littéralement des dizaines de milliers de requins à portée de tir de notre côte », a déclaré Kajiura en 2016 à la télévision locale WPEC, selon des propos relatés par CNN. « Tu pourrais lancer un caillou et frapper littéralement un requin. Ils sont aussi proches ».

Les drones sont déjà utilisés pour surveiller les requins, par exemple pour prévenir les attaques sur les plages d’Australie. Ici, selon les auteurs, à une hauteur de 40-50 mètres, les requins ne pouvaient pas détecter l’appareil.

Ce que l’étude ne démontre pas

L’équipe a mesuré la pression sonore à l’aide d’hydrophones, qui sont des microphones sous-marins, mais pas le mouvement des particules que les requins penseraient percevoir. « L’idéal aurait été de mesurer aussi le mouvement des particules, mais cela n’était pas pratique dans les conditions de terrain », reconnaissent les auteurs.

Une partie du son de la bande la plus grave pouvait aussi se propager sous les 100 hertz, et cela allonge le champ proche. C’est pourquoi, écrivent-ils, certaines réponses attribuées au champ lointain « pourraient être dues à un mouvement des particules qui s’étendait au-delà de ce qui était modélisé ». De nombreuses réactions à la bande 400-800 hertz ne s’expliquent pas de cette manière.

Tout s’est déroulé dans des eaux peu profondes et sur un fond sablonneux, où les graves se perdent plus tôt. Le son a été conçu pour provoquer une fuite, et non pour mesurer l’ouïe du requin, de sorte que les décibels qui faisaient réagir les animaux ne correspondent pas au seuil minimum qu’ils peuvent entendre. Les sons naturels de la mer n’ont pas non plus été testés.

Le bruit des bateaux n’a pas été étudié non plus, bien que la mer devienne de plus en plus bruyante et qu’en Espagne, 90 % des personnes interrogées par l’IFAW demandent des actions contre le bruit sous-marin. D’autres animaux dépendent du son d’une manière encore plus directe, comme les dauphins, qui identifient des objets uniquement par le son.

« Par conséquent, il ne serait pas surprenant de découvrir que les requins sont capables de s’orienter vers des sons dans le champ lointain acoustique. Cependant, le mécanisme reste encore inconnu », concluent-ils.

L’étude complète a été publiée dans Integrative Organismal Biology.

« L’océan est un environnement acoustique, et il est clair que les requins y sont synchronisés de façons que nous commençons à peine à comprendre », résume Kajiura. « La question suivante est de savoir comment leur système sensoriel leur permet de capter et d’interpréter ces sons lointains ».

Image : Stephen Kajiura / Florida Atlantic University