L’exploration acoustique des grands fonds au service de la biodiversité

Si l’obscurité est de mise dans les grands fonds, les sons y règnent en maîtres. Ces derniers se propagent cinq fois plus rapidement que dans l’air et peuvent être détectés à des centaines de kilomètres, constituant ainsi une source d’informations extrêmement riche sur le monde encore très peu connu des grands fonds. L’étude sonore des habitats marins pourrait donc complémenter les méthodes existantes de quantification de la biodiversité marine, principalement visuelles, et pourrait ainsi permettre d’affiner nos connaissances sur la richesse des espèces, des services écosystémiques ou encore d’alerter sur la vulnérabilité de ces écosystèmes peu accessibles.

C’est le parti que prennent de plus en plus d’acousticiens et de chercheurs, dont le Dr Chong Chen de l’Agence Japonaise pour les Sciences et Technologies Marines et Terrestres (JAMSTEC) et le Dr Tzu-Hao Lin, chercheur au sein de l’Academia Sinica et ayant effectué un an de recherches post-doctorales au sein de la JAMSTEC.

Ces derniers ont déployé des hydrophones au large du Japon dans le but de recueillir des paysages sonores complets composés de sons d’origines biologique (produits par des organismes vivants), géophysique (sources abiotiques telles que le vent, les vagues, la pluie, etc.) et anthropogénique (produits par les activités humaines). Ces enregistrements d’une journée, notamment à proximité de la cheminée de Suiyo et de l’île de Minami-Tori Shima, ont permis d’identifier des bruits de dauphins, d’activités humaines mais également de mouvements tectoniques. La diversité des sons biologiques semble se prêter à la mesure acoustique marine, les signaux présentent généralement des caractéristiques telles que la fréquence, l’amplitude et le rythme de répétition permettant l’identification d’espèces et de comportements spécifiques. Le Dr Tzu-Hao Lin souhaite, à terme, développer une base de données internationale en libre accès d’enregistrements marins afin de faire avancer la compréhension de ces écosystèmes éloignés. Bien qu’encore en phase d’analyse, certains paysages sonores ont déjà permis de mieux comprendre la vie dans les grands fonds. L’enregistrement de Minami-Tori Shima a par exemple révélé un chœur de poissons perceptible du coucher du soleil jusqu’à minuit, Dr. Tzu-Hao Lin pose l’hypothèse d’une synchronisation de ce son avec la migration verticale quotidienne de certains poissons vers la surface de nuit.

Les grands fonds marins étant difficiles et couteux à explorer, cette méthode présente l’avantage de pouvoir être déployée en parallèle d’autres missions à l’aide de simples hydrophones passifs. L’exploration acoustique du milieu marin présente également l’avantage de récolter des informations indépendamment des conditions météorologiques et de la visibilité sur lesquelles reposent les méthodes d’investigation visuelles ou photographiques actuelles, largement adaptées des études terrestres.

Ces enregistrements servent également au développement d’un algorithme de séparation des différents éléments du paysage sonore qui pourrait par la suite permettre la découverte de nouvelles espèces. Si l’utilisation de l’intelligence artificielle est envisagée pour l’analyse de ces paysages sonores complexes, il est nécessaire de constituer une base de données suffisamment fournie au préalable.

Dans un article publié en août 2020 par la Royal Society Open Science « Listening forward : approaching marine biodiversity assessment using acoustic methods » [2], Dr Tzu-Hao Lin et trois autres chercheurs rappellent cependant les limites des méthodes acoustiques actuelles pour l’évaluation de la biodiversité des grands fonds et présentent une série de recommandations méthodologiques afin de contourner certains biais. La répétition des enregistrements sur des périodes suffisamment longues, la réalisation de mesures simultanées de variables complémentaires (salinité, température, taux d’oxygène, etc.) ou encore la réduction du bruit acoustique sont essentiels au développement de ces nouveaux outils de mesure.

Enfin, selon le Dr Chen, l’émergence de ce champ de recherche s’inscrit dans le contexte d’une exploitation minière prochaine des grands fonds, notamment au large du Japon. L’exploitation de ces sites sous-marins tels que les cheminées hydrothermales riches en sulfure pourrait profondément bouleverser certaines espèces. L’exploration acoustique de ces écosystèmes pourrait alors être intégrée à l’évaluation environnementale de potentiels sites miniers sous-marins.

Sources :
[1] “Could listening to the deep sea help save it ?” - Japan Times : https://www.japantimes.co.jp/news/2020/11/10/national/science-health/listening-deep-sea/

[2] Mooney TA, Iorio LD, Lammers M, Lin T-H, Nedelec SL, Parsons M, Radford C, Urban E, Stanley J. 2020 Listening forward : approaching marine biodiversity assessments using acoustic methods. R. Soc. Open Sci.7:201287. https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.201287#d1e2308

Rédactrice : Hélène Le Brun, chargée de mission du pôle Santé, Environnement et Vie au sein du Service pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de France au Japon.