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L'acoustique et le sonar du grand dauphin

 

(Tursiops truncatus)
Parc Astérix - 1997

 

 

RAPPORT DE STAGE
Septembre / Novembre 1997

Sous la direction de Mr Amiel      
Université Montpellier II
Formation au D.U. Technicien Specialise en Aquaculture
Station Méditerranéen d'Environnement Littoral
CREUFOP  - SETE

Parc Astérix : Delphinarium

Julien Marchal

Introduction

J'ai voulu dans ce rapport faire quelque chose de différent.

En effet, lorsque j'avais vu que tous les rapports se ressemblaient, j'ai décidé de partager mon intérêt à l'acoustique et le sonar (écholocation) du dauphin.

Mon travail de cet été était l'écoute et l'enregistrement des orques (Orcinus orca) en Colombie Britannique (Canada), cela m'a motivé à comprendre comment les dauphins pouvaient émettre des sons et créer l'écholocation.

Evidemment, je suis obligé de parler de la « vie au delphinarium (partie I) et du « dauphin souffleur » (Tursiops truncatus : partie II) car le travail en tant que stagiaire doit être partagé à l'extérieur du Parc Astérix.

C'est dans la dernière partie (partie III) que mes connaissances sont exploitées.

Le sonar ou l'écholocation montre une véritable adaptation à la vie marine depuis des millions d'années, le dauphin a su parfaitement l'adapter pour connaître son environnement et chasser sa proie.

Il fallait mettre tout ça au clair.

Maintenant, à vous de juger.

                        _____

A - LA VIE AU DELPHINARIUM

1. Généralités sur le personnel

  Nous avons dans le delphinarium du Parc Astérix deux groupes différents :

· le premier groupe est composé de soigneurs-dresseurs : huit personnes en saison et quatre ou cinq en hors saison

· le deuxième groupe est l'hydraulique : composé de quatre personnes toute l'année

 

2. Description du delphinarium

            La superficie totale des bassins (bassin principal, bassin hôpital et bassin quarantaine) est de 1 044,5 m2 pour un volume d'eau de 3 400 000 litres d'eau.

La quantité de sel pour obtenir une salinité équivalente à celle du milieu marin est de 100 tonnes. La longueur du bassin extérieur est de 45 mètres pour une largeur de 17, 5 mètres.

Sa profondeur est de 4,5 mètres aux endroits les plus profonds et de 2,5 mètres aux endroits les plus étroits.
La température de l'eau est de 12 °C minimum en hiver et de 26 °C en été.

L'épaisseur des vitres subquatiques est de 3 centimètres d'épaisseur et posent un réel problème pour les dauphins.

En effet, le piétinement dans la coursive, les cris des enfants, les mains qui grincent sur les vitres ou les chocs métalliques créent un stress aux dauphins (d'après le « rapport d'évaluation des niveaux acoustiques sonores et ultrasonores dans le bassin des dauphins » au Parc Astérix de Mme et Mr Dziedzic).

Un projet pour l'année prochaine est d?ajouter un vitrage supplémentaire (avril 1998).

En hors saison (octobre-avril) les dauphins ne sont pas dérangés.

La capacité des gradins est de 2 000 personnes mas on peut les remplir jusqu'à 3 000 personnes le week-end.

La fréquence du spectacle est de l'ordre de 85% des entrées. Donc, sur le plan économique et financier, le delphinarium est indispensable pour le Parc Astérix.

 

3. La qualité d'eau

L'eau de mer est constituée de différents produits chimiques et de sel ajouté à l'eau douce qui est constamment filtrée.

Schéma du filtre.

Arrivé à la sortie du filtre, on va rajouter les produits suivants :

            · NaCl ou Chlorure de Sodium

            · AlSO4 ou Sulfate d?Alumine, comme floculant et baisser le pH

            · NaOh ou Soude pour augmenter le pH

            · Hcl ou Acide Chlorhydrique, pour réguler le pH

            · NaOCl ou Hypochlorite de Sodium

            · CuSO4 ou Sulfate de Cuivre comme algicide, contre l'augmentation des algues en grosse quantité

            · le Sel s'introduit directement dans le bassin

4. Le contrôle de l'eau

Tous les jours, les deux équipes calculent et analysent la température, le chlore libre, le chlore total et le chlore combiné (chlore combiné = chlore total / chlore libre) et le pH.

Tous ces relevés sont indispensables pour le bien être des animaux car une différence relevée peut causer la mort.

Les paramètres minimum et maximum à ne pas dépasser sont indiqués ici :

  Chlore Libre Chlore combiné Chlore total
Max
1.5
1.0
2.5
Min.
0.5
-
0.5
Intervention Immédiate :
2.0
2.0
4.0

 

  Ph Sel Température
Max.
8,2
35 g-L 
25°C
Min.
7,5
25 g-L 
12°C
Int. Immé.
-
-
12°C

 

5. Hygiène 

Les règles d'hygiène sont très strictes dans les locaux du delphinarium.

Du matin jusqu'au soir, tout est soigneusement lavé avec des produits efficaces contre les bactéries ; comme par exemple le chlore pure.

Mais il ne faut pas oublier que le chlore fait partie de la famille des « Organochlorés (PCB, DDT,?) », c'est à dire la première menace polluante dans le monde rejetée par les industries et affectant les cétacés.

Son utilisation en une année dans le delphinarium est énorme.

 

6. Alimentation et Vitamine 

Les dauphins du Parc Astérix mangent du poisson décongelé (Capelans, Harengs, Maquereaux et quelques fois Céphalopodes) avec trois et neuf kilogrammes par jour selon le dauphin.

Etant donnée que la décongélation fait perdre les vitamines indispensables à la santé des dauphins, on enrichit généralement le premier poisson de la journée en comprimés.

On nourrit les dauphins quatre fois par jour ou plus selon les spectacles en pleine saison.

7. Analyse Sanguine 

Les prises de sang sont effectuées dans le « bassin hôpital » où l'on vide celui-ci de son eau.

La poussée d'Archimède provoque une pression de leur cage thoracique et occasionne la mort rapidement si les secours n'arrivent pas à temps pour les repousser à la mer.

C'est pour cela que les prises de sang, tous les deux mois environ, doivent être efficaces et rapides.

Lors de cette opération, les dauphins sont stressés physiquement et mentalement. Les dresseurs sont obligés de tenir fermement la caudale pour introduire la seringue.

De plus en plus, on demande aux dauphins de montrer la caudale pour ne pas être obligé de les isoler dans le « bassin hôpital ». Mais cela demande du temps et de la patience.

 

8. Les dauphins du Parc Astérix 

¨AMAYA : c'est la femelle dominante du groupe. Elle ne possède aucune trace sur le corps et seule sa nageoire pectorale droite possède une morsure. Elle a mis au monde deux femelles : ATHENA et AYA. Son âge est d'environ de treize ans et elle est arrivée au Parc le 18/06/1988 en provenance de Cuba. Elle est de couleur très claire par rapport aux autres dauphins, mis à part ses deux filles.

¨ ATHENA : elle est née le 28/07/1993. Elle possède quelques marques sur le « melon » et sur la partie dorsale de la queue. Elle ressemble beaucoup à sa mère et la confusion est possible. Sa couleur est claire et sa nageoire caudale est sans morsure.

¨ AYA : elle est née le 04/07/1996 de parents AMAYA et PICHI. Sa taille est encore très petite et ne possède aucune trace sur le corps. Hélas, au cours du mois de novembre, AYA s?est blessé le rostre en voulant forcer une grille pour s'échapper et fut traumatisée. A partir de six mois environ elle a commencé à manger du poisson en plus de son lait maternel. Elle est très joueuse et ne participe pas encore au spectacle.

¨ PITCHI : il est arrivé au parc le 18/06/1988 de Cuba et âgé d'environ quatorze ans. C'est le mâle dominé par l'ensemble du groupe. Il est balafré sur tout le corps et sa caudale est coupée de partout. C'est peut-être la raison qui pousse à avoir un contact joyeux et tendre avec les dresseurs. Il est adoré par toute l'équipe et même les stagiaires.

¨ BEAUTY : elle est arrivée au Parc le 13/11/1994 en provenance d' »Holiday Parc » en Allemagne. Les conditions de vie en Allemagne étaient désastreuses et la présence de champignons cutanés autour de son évent en est un exemple. BEAUTY perdit un petit à la naissance le 28 juin 1996. Elle a le corps très longiligne. Son âge n'a jamais été su mais ils pensent qu'elle aurait vingt sept ans.

¨ CINDY : elle était  avec BEAUTY dans le même bassin en Allemagne avant de venir ici. CINDY possède aussi des « champignons » dans l'évent et semble souvent mal à l'aise. Elle est tout le temps avec un cerceau noir qu'elle ne quitte jamais sauf lorsqu'on le lui enlève ou pendant les spectacles. Elle reste souvent seule en émettant un son caractéristique de son évent ; c'est triste de l'entendre dans ces moments là. CINDY perdit un petit après cinq jours d'existence le 20 juillet 1996.

 

9. Dressage  

Lors du dressage, le spectateur voit :

® PICHI, AMAYA et AYA à  sa gauche de la grande plage

® CINDY et BEAUTY au centre

® GUAMA et ATHENA à sa droite

 

Le groupe garde la même place lors des spectacles et les deux mâles, PICHI et GUAMA, doivent être éloignés le plus possible.

Le dressage est au nombre de deux par jour, le matin et l'après-midi. Les deux repas « gratuits » sont placés avant le premier dressage et en fin de journée.

Sur le document ci-joint (document a.), nous avons le « Bilan d'Apprentissage » correspondant à GUAMA. Tous les dauphins du bassin ne font pas la même chose.

Ce « Bilan d'Apprentissage » a été rédigé par Véronique Fournier et Laetitia Kein en 1997.

   

B) TURSIOPS TRUNCATUS

1. Cétacés Primitifs et Leurs Evolutions

            Tout commence pendant le « tertiaire » ( de 65 à 2 millions d'années) où l'on découvre les mers occupées de poissons et de céphalopodes.

Puis, de plus en plus, les mammifères terrestres découvrent cette richesse marine; parmi eux, les « Mésonychidés » : ce sont des animaux à quatre pattes, recouverts de poils et chassant leur nourriture dans l'élément aquatique pour faire face aux prédateurs terrestres qui ne laissent aucun répit.

La silhouette du « Mésonyx » est proche de celle du chien et s'adapte au milieu marin. Le document ci-joint (document b) montre un animal long de deux à trois mètres, queue comprise, il y a 52 millions d'années.

Squelette d'Anbulocetus Natans (52 millions d'années)

                        Dès 55 millions d'années, la morphologie des « Archéocètes », ancêtres des cétacés, se modifie très rapidement dans la vie marine. Par exemple, « l'Ambulocetus », loutre géante, mesure jusqu'à trois mètres et pèse environ 300 kilos (le document b est une ressemblance). Certains d'entre eux occupent les mers. Puis arrivent les « Dorudatidés », genre « d'Archéocètes » évolués avec une taille d'environ cinq mètres et aérodynamique. Hélas, la disparition des « Archéocètes » (dut à l'Antarctique qui s'écarte de l'Amérique du sud) crée un tournant dans l'évolution des Cétacés ; le dernier a disparu il y a 30 millions d'années.

Voilà qu'arrive les « Agorophiidés », ancêtres des cétacés à dents, les Odoncètes. Leurs morphologies ressemblent beaucoup aux dauphins d'aujourd'hui. Ils possèdent dès à présent l'ECHOLOCATION. Les derniers sont morts il y a 2 millions d'années.

La disparition des « Agorophiidés » laisse place aux « Squalodontidés », dont le « squalodon » possède un évent qui se place au sommet du crâne et devient un prédateur redoutable. Il disparaît il y a 6 millions d'années avec leurs cousins, les « Kentriodontidés ». Il y a 25 millions d'années qu'apparaît une période de l'ère de tous les cétacés : le « Miocène ». Ainsi, la branche des « Phocoénidés »  (marsouins) et les « Monodontidés » (béluga et narval). Les dauphins se structurent, s'organisent, se développent pour un langage très spécialisé et inédit.

Mais il existe toujours un doute sur l'évolution des Cétacés. En particulier, les Paléontologues ne sont pas d?accord sur les origines des « Physétéroides » (cachalots), les « Platanistoides » (dauphins de rivière) ou les « Ziphioides » (baleine à bec). Les nouvelles découvertes donneront des réponses au « chaînon manquant ».

 

2. Généralités sur le « Tursiops truncatus »

a. Description

Le «Tursiops truncatus » vient  - du latin : « tursio » = marsouin

                                        - du grec : «  ops » = visage

                                         et « truncatus » = coupé

Il est plus connu sous le nom de « Grand Dauphin » ou «  Grand souffleur », mais étant donné les différents noms donnés à  ce dauphin, les scientifiques ont pris le système « binominale » datant du 17ème  siècle par « Linné ».

            Classe : mammifères

            Ordre : cétacés

            Sous-ordre : odontocètes (cétacés à dents)

            Super-famille : delphinoides

            Famille : delphinidés

            Sous-famille : delphinidés

            Genre : tursiops

            Espèce : truncatus

Au total, on trouve 10 familles et 68 espèces dans le Sous-ordre des Odontocètes.

            Le « Grand Dauphin » est répandu dans toutes les mers tempérées et tropicales et selon  l'habitat, sa taille varie entre deux et quatre mètres, pour un poids de 150 à 600 kg environ. Ses dents font jusqu'à un centimètre de diamètre et sont au nombre de 36 à  54 sur chaque mâchoire. Les nageoires pectorales sont triangulaires (de longueurs moyennes, sombres, minces et d'extrémités pointues). Son aileron est situé au milieu du corps. Sa nageoire caudale possède une encoche médiane. Le Tursiops est de couleur gris foncé sur le dos (moins foncé selon les espèces) pour devenir de plus en plus clair et blanc sur le ventre.

b. Habitat

            Vivant dans les eaux tropicales et tempérées, on le rencontre surtout près des zones côtières. Chaque population de « dauphins souffleurs » porte un intérêt quelconque aux déplacements des poissons et en général, il va arriver près des côtes au printemps et rester l'été pour repartir en Automne.

 

c. Population

            Il semble qu'aujourd'hui la population du «Grand Dauphin » soit menacée. Les pièges des « filets dérivants » ou « mur de la mort » et de surexploitation de la pêche sont des menaces qui pèsent sur les dauphins. Les usines polluantes qui rejettent sans cesse leurs organochlorés (PCB,  DDT, chlore, ) dans la mer est une véritable catastrophe écologique à long terme.

            De même, dut à son « sourire » naturel et joyeux et son attitude aimée de l'homme, il est un animal rentable pour les delphinariums du monde entier. Leurs augmentations en « semi-captivité » semblent aujourd'hui croissantes.

 

d. Alimentation

            Le tursiops ne semble pas difficile sur le choix des proies. Du fait de son système d'écholocation (thème du rapport), il est capable de tout pêcher ; même un poisson benthique caché dans le sable ! Il peut manger des céphalopodes et toutes sortes de crustacés.

            Le « Grand Dauphin » ne boit pas car il s'hydrate de l'eau contenue dans les poissons.

 

e. Organisation Sociale et Reproduction

            Le Tursiops est un animal qui vit avec deux ou cent individus. Il est social et solitaire et peut choisir de vivre et mourir dans la même famille ; exemple d'un tel comportement : l'Orque (Orcinus orca).

            La mère est aidée par une « marraine » lors de l'accouchement pour pousser le nouveau-né à prendre sa première bouffée d'oxygène à la surface. Leur organisation sociale est en pleine évolution dans leur milieu naturel, visuel et acoustique (voir C) I)1.c) « étude comportementale du dauphin grâce à l'acoustique », car les études étaient surtout axées sur la captivité.

            La maturité sexuelle est atteinte entre dix et douze ans chez les mâles et de neuf à dix ans chez les femelles.

            La mère met au monde un delphineau après une gestation de douze mois, il mesure environ un mètre. La lactation dure de douze à huit mois et il consomme du poisson à partir de six mois. La reproduction est tous les deux à trois ans et la durée de vie est de trente à trente cinq ans (la moitié d'un Orque femelle qui peut vivre jusqu'à 80 ans !).

 

f. Reconnaître ce dauphin dans son milieu naturel

            Le tursiops possède un crâne imposant, séparé du rostre (bec du dauphin) par un profond sillon frontal, caractéristique de ce dauphin. La difficulté c'est qu'il peut-être parfois en présence d'autres individus hybrides. Mais la rencontre avec d'autres espèces reste assez rare.

            Toutes les informations supplémentaires sur la morphologie du dauphin et son comportement se trouve dans le document suivant (document c), d'après Mark Cawardine : « Baleines, Dauphins et Marsouins » aux éditions Bordas (1995).

 

g. Dauphins Ambassadeurs

            Il arrive que les dauphins restent dans les baies restreintes ou des endroits localisés et cherchent le contact avec l'homme. Des exemples sont nombreux dans le monde entier. Mais l'explication reste un mystère. Deux hypothèses sont à discuter :

Ø la première hypothèse repose sur un rejet du groupe et le dauphin seul cherche un nouvel ami, l'homme.

Ø la deuxième hypothèse serait la suivante : lors de la Guerre Froide, de nombreux pays ont utilisé des dauphins comme « arme de guerre » (on parle de l'U.S Navy, mais la France est aussi visée et le garde « Secret Défense ») puis évadés ou rejetés par l'homme, ils ne retrouvent plus leur communauté d'origine.

Pour ma part, je voterais pour la deuxième hypothèse.

 

h. Physiologie

            Chez les dauphins, les « sens » olfactifs et gustatifs sont peu développés. Sa vue est utilisée surtout hors de l'eau, pendant les sauts ou lors du « spy-hopping », c'est à dire regarder autour de soi en sortant la tête de l'eau. Les orques le font régulièrement. Par contre les autres dauphins le font rarement en liberté mais plutôt en captivité.

            Sa respiration est lente et les dauphins emploient leurs poumons plus efficacement que nous. Ils résistent mieux aux taux élevés de CO2 dans la circulation sanguine lors des apnées. Ils se laissent glisser en évitant de faire trop de mouvement pour ne pas dépenser trop d 'énergie et garder l'oxygène lors de la remontée. Son nombre d'alvéole pulmonaire est supérieure à l'homme : 150 millions pour ce dernier et 450 millions pour le dauphin. De plus il a une augmentation du taux d'hémoglobine, pigment fixateur des globules rouges.

            Sa peau est dépourvue de poil et parfaitement hydrodynamique. En effet, lorsque le dauphin se déplace, il crée des turbulences causées par les molécules d'eau. Mais le derme, situé sous l'épiderme, est constitué d?orifices qui vont apporter de fines ondulations et détruire ses turbulences. De plus, les cellules de l'épiderme sont un parfait lubrifiant et relâchant de minuscules gouttes d'huile.  


C. LE SONAR ET SON ECHOLOCATION

C’est en 1938 que les premiers travaux commencèrent à propos du SONAR sur des chauves-souris qui émettent des sons aigus ou ultrasons. Dix ans plus tard environ, des pêcheurs voulaient attraper des dauphins pour les aquariums marins. Les filets tendus à 300 mètres dans leurs directions devenaient inutiles car les dauphins changeaient systématiquement de direction. Hors de portée de leurs cris, les hommes découvrirent le sonar du dauphin.

Les dauphins peuvent « voir avec ses oreilles » grâce à l’écholocation et dès l’âge d’un mois. De plus, cette écholocation très développée, permet aux dauphins de détecter des obstacles variés sur leur nature et leur forme géométrique. Il utilise alors, des ultrasons ou « clics » en continu pour connaître son environnement et tous les animaux marins. Ces « clics », émis en fréquence variés sont renvoyés par l’ECHO de l’obstacle et analysés par un procédé unique.

Le schéma du document suivant (document d. de Gérard Soury, dans son livre « Dauphins en Liberté (Editions Nathan, 1997) donne un aperçu du système d’écholocation élaboré par les dauphins : ses « clics », « l’écho » et les réponses obtenues.

Mon plan est alors tracé : en première partie les « sons » et les « clics », puis « l’écho » reçu et enfin en dernière partie, les réponses obtenues grâce à l’écholocation.


1) Les Sons, Clics et Fréquences du dauphin :

1. Les Sons :

La propagation du son dans l’eau provient d’une série de compressions et de dépressions des molécules d’eau.

Plus le milieu est dense et plus la distance et le temps est court entre une molécule et l’autre, plus il y a propagation du son. De même, le milieu et la température de l’eau influence sur la vitesse du son. (Explication par les schémas du « document e », tirés de l’Encyclopédie Cousteau, Messages invisibles (Editions Robert Laffont, 1976), Le Monde des Océans.

a. L’homme et le dauphin :

Il faut tout d’abord savoir qu’il règne en permanence un bruit de fond dans la mer et que le
son se déplace cinq fois plus vite que dans l’air.

Chez l’homme, le son capté par les deux tympans avec un décalage entre eux de 1/2 000 par seconde, va être transmis au cerveau. Il pourra ainsi déterminer la source d’émission et décider sa réaction. Mais dans l’eau tout est différent. Les conduits auditifs et nos tympans se remplissent d’eau, et nos oreilles internes ne sont pas isolés des os crâniens. Nous sommes incapables de savoir d’où arrive les sons. Le décalage est de 1/1 000 par seconde et non plus de 1/2 000. Pourtant dans la mer, le son se propage très vite. En milieu atmosphérique, le corps de l’homme réfléchi le son mais dans l’eau il absorbe et transmet directement le son aux os du crâne.

Pour le dauphin, c’est différent. Ses organes auditifs internes sont isolés des os du crâne. Ils sont logés dans une bulle tympanique, elle – même isolée par un coussin de mousse graisseuse saturé de micro – bulle d’air. Ce coussin d’air empêche la propagation des sons du crâne mas les « réfléchis » pour les oreilles soient isolés l’une de l’autre. Ce décalage est indispensable pour savoir ou se situe le son. Seulement voilà, la perception tympanique maximale des odontocètes est environ de 20 000 Hz (l’homme se situe entre 2 et 20 000 Hz), mais nous avons découvert qu’ils pouvaient entendre jusqu’à 300 000 Hz ! (Hz signifie « hertz »). Cette formule est utilisée pour le nombre de « cycles » ou « vibrations » par seconde. Donc 300 000 Hz ou 30 kHz signifie 300 000 vibrations par seconde.

C’est par rapport à la perception humaine que l’on distingue deux types de sons :
les « ultrasons » que l’on situ au-delà de 20 000 Hz
les « infrasons » qu’on situe entre 0 et 20 Hz

Les dauphins ne possèdent pas de cordes vocales. Ces ondes acoustiques sont fabriquées le long du conduit nasal par trois pairs de sacs aériens : vestibulaire, nasofrontal et prémaxillaire. Le dauphin en contrôle musculairement le débit et c’est le passage de l’air d’un sac à l’autre qui crée les sons. Ces sons sont amplifiés par le « melon » du dauphin (explication détaillée dans la partie « clics » I)1)2)) grâce à ses trois sacs aériens.

Les autres sons sont produits grâce à leur larynx situé dans le canal de l’évent qui peut vibrer selon le désir des dauphins.

Dans le delphinarium du Parc Astérix, j’ai déjà vu le dauphin lâcher des bulles de son évent en émettant un son. De plus, des claquements de mâchoires sont souvent observé, ce qui crée un fort son audible à l’oreille humaine. Il ne faut pas oublier que si le dauphin ouvre son évent sous l’eau, ses poumons se remplissent d’eau et meurt. Tout se fait en circuit fermé.

Mais ces deux comportements observés et les sons émis par les dauphins lors des spectacles grâce à l’évent se font en captivité. Ces comportements n’ont jamais été observés en liberté.

Les dauphins ne vont pas émettre des sons par l’évent en sortant la tête de l’eau dans leur milieu naturel. Les rares dauphins qui sortent la tête de l’eau pour observer ce qui se passe autour de soi (les « spy-hopping ») sont les orques, mais jamais pour sortir des sons ! J’en suis témoin !

Pour que les dauphins puissent entendre au-delà des 20 000 Hz en haute fréquence, ils ont dû développer un mode auditif perfectionné. Ce mode auditif est dans la structure de la mâchoire inférieure qui joue le rôle de récepteur des ondes acoustiques et la transmission de l’oreille interne, le nerf auditif et enfin le cerveau. C’est une véritable « fenêtre acoustique ». Une étude plus poussée est expliquée dans la partie « Echo » C/2 du rapport.


b. Matériel utilisé pour l’écoute des sons :

Les premiers biologistes qui écoutèrent les sons dans la mer se situaient dans les années cinquante. Puis, les « micros sous-marins » ou « hydrophone » se perfectionnèrent pour écouter les sous-marins ennemis lors de la Guerre Froide. Les militaires étaient obligés de différencier les sons des cétacés aux sons des sous marins ennemis. Ce n’était pas une partie de plaisir !

Chaque scientifique utilise son propre matériel :

- Helena Sidmonds et Paul Spong étudient les orques (orcinus orca) de la communauté nord du Vancouver dans le détroit de Johnstone, en Colombie Britannique, grâce à la « photo-identification » et leurs « sons ». Les hydrophones CELESCO BC-10 ou BC-50 sont connectés par câbles à des émetteurs radios de type VHF ou F.M. (ITC FX Dash 120) placés sur les cotes et alimentés par des batteries de 12 volts. Les signaux émis par une antenne sont captés par des radios de type VHF ou F.M. (Realistic Patrolman SW 60) connectées à un magnétophone SONY. Un enregistrement est systématiquement débuté lorsqu’un son d’Orque est entendu et jusqu’au 6 kilomètres.

- Les docteurs Dziedzic ont utilisé au « Parc Astérix » un hydrophone ITC 8073, relié à un amplificateur de tension à gain variable, un oscilloscope TEKTRONIX 2430 A, un magnétophone NAGRA IV-SJ, un analyseur TAKEDA RIKEN’S TR 9404 et une table traçante HP. La fréquence des hydrophones étaient de 25Hz à 10Hz (ou 10 000Hz) et 250 Hz à 100 kHz (ou 100 000 Hz, résolution en fréquence de 25 et 250 Hz respectivement).

D’autres scientifiques, comme Christophe Clark, bio – cousticien de l’Université de Cornell, aux Etats-Unis, inscrit l’onde sonore sur un sono-gramme (de la même manière d’un électrogramme) et lit le graphique pour déterminer leurs sons.

Aujourd’hui, l’ensemble des scientifiques utilise de plus en plus d’appareils sophistiqués qui leur permettent d’entendre des ultrasons nouveaux. C’est en pleine évolution et de ce fait, le comportement des dauphins qui était toujours visuel devient acoustique. Vous pouvez voir des représentations graphiques en ordinateur sans le document f. ci-joint. Il Provient du livre Rendez-vous chez les dauphins de Henri Capra et Jon Kershaw, éditions Glénat, (1995).


c. Etude comportementale du dauphin grâce à ses sons :

Les Odontocètes utilisent deux grandes catégories de sons :
? pour la communication
? des « clics » ou ultrasons utilisés par le Sonar afin de connaître son environnement et la détection d’une proie.

Pour les premiers sons, les dauphins s’adressent en permanence au groupe car leur société est structurée et sociale. Chaque dauphin a sa signature sonore, son identification personnelle.

Des sons émis 20 ou 30 fois par seconde selon les espèces, pour exprimer son état émotionnel ou la présence de poissons, le danger d’un prédateur, l’arrivée d’une baleine, etc…

Les conversations sont très précises et l’ordre des phrases tient compte de la position hiérarchique du groupe.
Les activités d’un groupe ont chacune des émissions sonores précises. Par exemple, si les deux groupes de males décident de se battre pour faire fuir l’intrus, nous avons une forte fréquence des ondes acoustiques. Un dauphin stressé, échoué ou harponné, émettra un son accéléré caractéristique de détresse. On a déjà constaté que les dauphins créent un son particulier permettant l’arrivée du groupe afin de chasser un prédateur face à un dauphin en difficulté.

Lorsque les mâles quittent le groupe maternel pour l’accouplement, ils sont obligés de signaler leur identification afin de ne pas rencontrer une femelle dont il est issu. Ils gardent leurs sons maternels. Ainsi, lors d’une rencontre avec une femelle, le mâle décline le nom de sa mère st celui de son groupe. Les femelles en ont moins besoin car elles passent le restant de leur vie ensemble.

Nous avons chez les dauphins un véritable répertoire et l’apparition de dialecte extraordinaire. L’étude acoustique a de beau jour devant elle.

La deuxième catégorie de « sons » sont les « clics » utilisés en grande partie pour l’écholocation et peu pour la communication.


2. Les clics

Les « ultrasons » ou « clics » sont des sons que l’homme ne peut plu entendre au-delà des 20 000 Hz . Ces ondes acoustiques peuvent devenir rapides et précises destinées à l’écholocation. Les clics sont des sons efficaces. Ils apparaissent sous forme de trains d’impulsions de courtes durées et de fréquences choisies. Ils sont produits dans les mêmes sacs aériens (vestibulaire, nasofrontal et prémaxillaire) que les sons ordinaires.

On estime la portée maximale à 800 mètres mais la distance du sonar dépend de l’énergie des « clics » produits et l’intervalle de temps entre ces signaux. En bref, la mesure séparant deux cliquetis permet d’estimer la longueur maximum à 800 mètres.

Le dauphin cherche son environnement et ses obstacles en choisissant la fréquence du clic. Il est amplifié à travers la graisse fine située sur le crâne : le melon. En effet, le crâne du dauphin et la mâchoire inférieure possèdent de vastes dépôts de graisse parfaitement structurés et de compositions chimiques différents des autres parties du corps. La forme de ces « coussins » adipeux contient des grandes quantités d’énergies qui provoquent des transformations anatomiques majeures.

Une grande concentration d’amas se trouve dans le « melon ». C’est grâce à cette « lentille acoustique » située sur son sillon frontal que les Odoncètes créent l’ensemble des ondes acoustiques, indispensables aux procédés d’écholocation. C’est grâce au melon que le dauphin amplifie les sons produits par les sacs aériens avant de se propager dans l’eau.

Le schéma suivant (document g) de l’Encyclopédies Cousteau, Message invisibles des éditions Robert Laffont, Le Monde des Océans (1976), montre le fonctionnement du sonar. Les clics sont émis par le melon et réceptionnés par la mâchoire inférieure jusqu’au cerveau. Le dauphin peut choisir la fréquence de ses ondes acoustiques selon la réponse de l’écho.

3. Les Fréquences

Les dauphins modulent leurs clics sur des fréquences adaptées aux données qu’ils souhaitent obtenir.

La bande fréquence s’étend entre 100 Hz et 300000 Hz ou plus (pour le Plataniste de Gange (Platanista gangetica) sa fréquence s’étend jusqu’à 330000 Hz.

Pour obtenir une « vision large », les dauphins utilisent de grandes longueurs d’ondes et pour une « vision rapprochée », c’est à dire les détails, des petites ondes.

Les fréquences des ondes acoustiques produites permettent de recueillir un maximum de données concernant la proie et son environnement.

Les recherches en acoustiques ont commencées dans les années 60. Ils ont démontré que les signaux d’écholocation étaient des impulsions d’une durée de 1,2 milliseconde en moyenne.

Chaque scientifique qui souhaite capter les sons de cétacés est obligé de trouver la fréquence exact. Sans ça, il capterait différents dauphins et baleines et n’isolerait pas le son recherché.

Dès que l’animal a choisi sa cible, on aura une augmentation de la cadence d’émission en fonction de la distance de l’animal et la cible.

Cette étude des réactions comportementales, les facultés d’adaptation et les résultats améliorés grâce aux différentes fréquences, sera développé dans la partie « Faculté du dauphin en partie C)III) ».

En attendant, lorsque les « clics » sont envoyés sur une proie ils vont revenir sous forme d’écho. Cette réponse est indispensable à l’écholocation.

2) L’Echo

Dans ce mot « écholocation », on retrouve le mot « écho », c’est à dire renvoyé ou rebondi sur un obstacle.

Nous avons vu que les dauphins émettaient leurs clics en permanence pour connaître leur environnement et la proie et peu pour la communication.
Les ondes qui touchent l’obstacle sont renvoyés sur la mâchoire inférieure du dauphin.

Les dépôts de graisse situés dans le melon (voie la partie « clics » en C)I)2).) se trouvent aussi dans cette mâchoire inférieure. Elle contient deux sillons de « coussins adipeux » jusqu’à l’oreille interne. C’est grâce à ces graisses que les émissions sonores parviendront au cerveau. Cette mâchoire inférieure est physiologique et bio chimiquement unique. Le temps de la transmission du message entre la mâchoire inférieure et le cerveau est nécessaire à la localisation de la proie. Elle joue le rôle d’un récepteur des ondes acoustiques qui les transmet à l’oreille interne puis le nerf auditif et enfin le cerveau.


Si le dauphin désire savoir plus sur la réponse d’un écho, il augmentera sa fréquence d’émissions des clics pour permettre d’obtenir une meilleure définition.

L’écholocation n’est efficace que si le dauphin analyse et capte le signal d’écho immédiatement avant le coup suivant soit émis. L’information de la distance entre le dauphin et l’obstacle sera donnée par la comparaison des intervalles de temps entre les écho successifs ou la réception de l’écho précédent.

Le document h. montre les différents fréquences émises par un écho renvoyé par un dauphin et celui d’un obstacle sera donné par la comparaison des intervalles de temps entre les échos successifs ou la réception de l’écho précédent.

Le document h. montre les différentes fréquences émises par un écho renvoyé par un dauphin et celui d’un obstacle (document tiré du Règne Animal, magazine de 1994).

Le dauphin analyse chaque onde et décide de son comportement. Par exemple, dans le cas d’un prédateur, le dauphin prendre la fuite, mais si c’est une proie intéressante, le dauphin décide de l’attraper.

Mais l’écholocation analyse soigneusement et possède beaucoup de faculté. L’explication se trouve dans cette dernière partie du rapport.


3) Les Facultés du Dauphin

Comme on a pu le voir, le dauphin émet des clics en continu sur les proies et l’environnement qui reviennent sous forme d’écho. Cette écholocation donne beaucoup d’informations.


a. Réponses et fréquences :

Les fréquences changent lorsque la réponse d’un clic est intéressante. En effet, lorsque le dauphin décide d’obtenir des précisions sur sa proie par exemple, il va focaliser de ses clics sonores sur sa cible. C’est en bougeant la tête que le dauphin effectue un véritable « balayage complet » sur sa cible.

La fréquence de ses signaux s’accroît au fur et à mesure que le dauphin s’approche de la cible et la distance des clics diminue. Les hautes fréquences et petites longueurs déterminent la structure « externe » et « interne » de la cible.

On sait que lorsque le dauphin augmente sa cadence d’émission d’impulsion d’écholocation, la courbe de fréquence de la distance animal – cible est une demi – courbe en cloche. Elle atteint son sommet à l’approche de la cible et diminue ensuite après l’avoir mangé. Cette allure de la courbe doit être une caractéristique importante du processus d’écholocation.

Il est possible aussi qu’après la capture de la proie, nous ayons une stabilisation de la cadence des impulsions à un minimum de quelques dizaines d’impulsions par seconde par rapport au nombre de 30 fois selon les espèces (voir l’étude des sons et du comportement du dauphin C)I°1.c).

De plus, depuis quelques années, on a découvert que les dauphins utilisaient la fréquence de leur sonar pour tuer le dauphin ou semer la confusion au sein d’un banc de poissons. Cette technique est souvent utilisée par les orques (Orcinus orca) dans la région de Vancouver, en Colombie Britannique, pour la capture des saumons.

b. La notion de « distance »

Dans les années 60, les travaux de deux scientifiques « J-C Levy » et « A.Dziedzic »
montraient que les dauphins concevaient l’idée de distance. Justement, le dauphin peut faire une synthèse ce qu’il voit et en dégager la notion de distance pour se donner une représentation « géométrique »de l’espace dans lequel il évolue. Il élabore des programmes complexes pour prendre le chemin le plus court et atteindre son but.

c. La mémoire

L’autre faculté du dauphin, est d’être capable de retenir pour une certaine durée, en la
raison de la puissance du signal d’émission grâce à une mémoire.

Cette mémoire garderait selon le système de réception un « modèle » des échos attendus
identiques au signal émis. C’est une comparaison entre le signal reçu et une « copie », faisant partie de son dictionnaire enrichi de toutes les rencontres et expériences passées.

Il dispose ainsi de critères de classification lui, permettant de choisir son itinéraire.

Cette faculté de mémoriser la topographie du terrain, par exemple, permet au dauphin de reconnaître l’endroit favorable à la chasse ou la route des grandes migrations.

d. L’échographie

Le sonar du dauphin est si perfectionné qu’il peut obtenir une « échographie » de l’animal
visé et de reconstituer son film d’images sonores détaillés.

L’échographie qu’on utilise en hôpital pour les femmes enceintes ou les opérations est très loin de l’image obtenue par le dauphin en trois dimensions !

e. Nombreuses facultés

? le dauphin peut distinguer le poisson vivant du poisson mort ou en plastique
? il peut avoir ainsi avec ses oreilles dans l’eau la plus trouble ou dans les profondeurs pour chasser
? il peut déceler un fil de fer de 0.2 millimètres de diamètre et l’éviter
? le dauphin fait la différence entre une pièce de cuivre et une autre de même dimension en aluminium
? son système de sonar fonctionne selon l’effet « Doppler », c’est à dire qu »il évalue la différence entre l’ordre d’émission et l’ordre de retour
? le dauphin peut reconnaître chez un individu : ses émotions, sa peur, sa sérénité ou ses amours
? les dauphins connaissent notre sexe, n’ont aucun mal à distinguer un bébé dans le ventre d’une femme enceinte ainsi que tous les autres détails de notre anatomie (contenu de l’estomac, tumeur, prothèse, etc…)
? il perçoit la joie, la timidité, la peur, les sensations de froid et de la chaleur, autant d’indications qui leur sont renvoyées en image holographique défiant les échographies et les scanners les plus perfectionnés
? certaines personnes disent même que les dauphins lisent dans nos pensées
? les informations obtenues du sonar ne concernent plus la forme mais les moindres détails de la structure visée, y compris la matière. Des expériences récentes tendent à démontrer qu’en visionnant le cœur battre, les poumons et même le débit sanguin, le dauphin peut évaluer le degré d’émotion de son vis-à-vis et anticiper ses réactions
? son cerveau s’est développée très rapidement pour créer une écholocations qui requiert un traitement complexe des informations reçues. Cette organe est dévolue au stockage et à l’analyse des données qui affluent en permanence
? lorsque nous produisons en montagne un « écho », nous sommes incapable d’évaluer la distance ni sa forme. Toutes choses égales, le dauphin peut.
? il photographie le paysage grâce à son ouie et connaît la texture de la roche et de ses végétaux
? dès que les ondes acoustiques reviennent à l’envoyeur, elles sont analysées par le cerveau, qui se compose une image précise de l’environnement en décodant mille informations annexes. Par exemple, le fait que les clics aient pu être déformés, réfractés ou en partie absorbés
? la « géométrie » d’un obstacle semble avoir une influence importante sur l’acuité de détection
? on sait que le dauphin augmente la cadence de ses émissions au fur et à mesure qu’il se rapproche d’un obstacle ou d’une proie. C’est une nécessité pour l’animal d’augmenter la précision de la localisation quand la distance qu’il en sépare d’une cible donnée, diminue, et ce n’augmentant le nombre d’informations par unité de temps. Cet accroissement serait alors directement lié à la précision de détection
? le dauphin observe sa proie et reconnaît dans son mouvement, une certaine configuration « spatio-temporelle » qu’il rapprochera de celle qu’il a déjà connue et possède en plus de celle de suivre d’une façon continue son objectif et de corriger son mouvement.

Bref, le dauphin est capable de tout savoir grâce à l’écholocation.


D) CONCLUSION

Ce qui était dit avant et ce finalement ce qui est le plus remarquable, c’est la capacité d’adaptation du dauphin à des situations très variés.

Son sonar est une parfait adaptation au monde marin et repose en permanence sur deux points :
- possibilité de créer une série de « clics » pour recevoir en continu un « écho »
- possibilité d’effectuer la synthèse du signal reçu et de choisir entre la chasse ou la fuite, de reconnaître l’environnement ou la topographie du milieu et tout ceci dans un temps record.

La quantité d’information est énorme et mémorisée.
Il en résulte que pour des signaux (les ultrasons) qui répondent à certaines caractéristiques bien définies, de tels systèmes peuvent constituer de récepteurs dotés d’une sensibilité et d’une précision qui ne saurait atteindre aucun dispositif de fabrication humaine.

Le comportement du dauphin était toujours visuel et jamais acoustique. Pourtant, je pense que l’on peut beaucoup apprendre sur l’acoustique des cétacés et particulièrement des odontocètes.

Dans les années cinquante commencèrent les premières études comportementales et acoustiques des dauphins. Les recherches et les expériences faites en captivité apportèrent les premières conclusions. Mais à quel prix ? Des dauphins capturés et séparés de leurs groupes dans des conditions horribles (sans oublier le nombre de morts !) pour satisfaire quelques scientifiques et découvrir qu’enfin tout était abusé.

De nos jours, des personnes pensent alors qu’il est intéressant d’observer en « captivité » sur le plan comportemental et acoustique ? Je ne suis pas d’accord et je trouve que c’est une idée fausse. Je pense plutôt que ce sont des gens qui ne veulent pas observer en pleine mer pour différentes excuses : trop cher, distances lointaines, dauphins pas assez proches, etc…

Et pourtant, chaque année des associations cherchent des personnes pour observer les baleines et les dauphins dans le sud de la France et dans le monde. De plus en plus naissent des organismes pour des volontaires ou des bénévoles qui permettent de trouver un travail permanent sur le terrain.

En tant que stagiaire, je trouvais que c’était utile de partager mes connaissances sur l’écholocation et ne pas reprendre un sujet classique : « interaction homme-dauphin » ou « comportement d’un dauphin », etc…et que l’équipe du délphinarium n’apprenne rien de nouveau.

Bref, mon rapport était un début sur les études à entreprendre sur le sonar et l’acoustique des odontocètes.

A suivre.

BIBLIOGRAPHIE ET SOURCES


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