Quand il s’agit de la plongée profonde, Cuvier de baleines à bec sont en tête de peloton. Dans une étude publiée en mars 2014, les scientifiques ont suivi ces baleines généralement insaisissables et ont rapporté qu’une baleine a plongé à des profondeurs vertigineuses de 2 992 m (9 816 pieds). La même baleine est restée sous l’eau, sans prendre une seule respiration, pendant 138 minutes.
l’exploit était exceptionnel, battant simultanément de nouveaux records de plongée chez les mammifères dans deux catégories., Mais alors que les baleines à bec de Cuvier ont fait leurs preuves en tant que plongeurs Champions, d’autres mammifères marins ont également évolué et perfectionné leur capacité à plonger en profondeur et en longueur. Les cachalots plongent régulièrement entre 500m et 1000m, les phoques de Weddell vont à 600m et les Éléphants de mer peuvent retenir leur souffle pendant deux heures.
« c’est tout simplement étonnant ce que ces animaux peuvent faire », déclare Andreas Fahlman du Texas a&M University à Corpus Christi., « Ces animaux font ces plongées profondes jour après jour, répétant parfois les plongées un certain nombre de fois par jour, et ne semblent pas avoir de problèmes avec cela. Donc, la question constante que nous nous posons est: comment font-ils cela? »
Les animaux plongent profondément pour une raison, et une seule raison: pour obtenir de la nourriture, explique Randall Davis, qui est également à L’Université Texas a&M. « Ces baleines font ces plongées à des profondeurs énormes parce qu’il y a une certaine récupération en termes de ressource alimentaire », explique Davis. « Les animaux ne font pas ce genre de choses pour s’amuser. C’est la façon dont ils vivent., »
Mais c’est un moyen difficile de gagner sa vie. Le problème le plus immédiat est la pression extrême et écrasante. À 1000m de profondeur, une baleine à bec de Cuvier subit 100 fois la pression qu’elle exerce à la surface, suffisamment pour comprimer complètement l’air dans ses poumons.
pour éviter cela, Randall dit, ils ont des cages thoraciques qui peuvent se replier, s’effondrer leurs poumons et réduire les poches d’air. Puis, juste avant la plongée, ces mammifères exhalent 90% de l’air dans leurs poumons. Cela réduit également leur flottabilité, ce qui facilite la plongée.
Mais cela introduit un nouveau problème., Avec peu d’oxygène dans leurs poumons, les baleines doivent être économes lorsqu’il s’agit d’utiliser le gaz lors de leurs plongées. « Ils sont très frugaux », dit Fahlman. « Ils tiennent vraiment, vraiment fermement cet oxygène et essaient de l’utiliser de manière aussi conservatrice que possible. »
pour cesser d’utiliser autant d’oxygène, les mammifères plongeurs peuvent arrêter leur respiration et dériver le flux sanguin de leurs extrémités vers le cerveau, le cœur et les muscles. Ils ont également arrêté la digestion, les reins et la fonction hépatique.
Enfin, ils abaissent leur rythme cardiaque. La plupart des mammifères peuvent le faire lorsqu’ils plongent, même les humains., Mais chez les mammifères marins, le ralentissement peut être extrême. Les scientifiques ont mesuré la fréquence cardiaque des phoques de Weddell en plongée à seulement quatre battements par minute.
Les animaux adaptent également leur comportement pour conserver l’oxygène en réduisant leur mouvement. En 2000, Terrie Williams de L’Université de Californie à Santa Cruz et ses collègues ont attaché des caméras miniatures aux phoques de Weddell, à un grand dauphin, à un éléphant de mer et à une baleine bleue. Ils ont constaté que les animaux glissaient simplement vers le bas sans bouger un muscle. Leurs poumons rétrécis réduisaient leur flottabilité, leur permettant de couler plutôt que de nager.,
Mais il ne suffit pas d’être avare d’oxygène. Une fois en eau profonde, les plongeurs comme les baleines à bec de Cuvier doivent se faufiler et vaincre leurs proies. Pour cela, ils ont besoin de trouver de l’oxygène.
heureusement, ils ont un approvisionnement: ils stockent de l’oxygène dans leur sang et leurs muscles. Les mammifères marins ont un pourcentage plus élevé de globules rouges stockant l’oxygène que la plupart des mammifères, ce qui rend leur sang épais et visqueux. Ils ont également un rapport sang-corps-volume élevé. « Ils ont tout simplement un plus grand compte d’épargne que nous », dit Fahlman.
mais cela ne devrait pas suffire., « D’après ce que les gens ont estimé pour l’oxygène stocké, et la vitesse à laquelle ils consomment cet oxygène, il ne devrait pas être possible pour les animaux de plonger à ces profondeurs », explique Michael Berenbrink de l’Université de Liverpool au Royaume-Uni.
puis en 2013, Berenbrink a fait une découverte surprenante sur les muscles des animaux de plongée. Comme tous les mammifères, leurs muscles contiennent une protéine appelée myoglobine qui stocke l’oxygène et donne à la viande sa couleur rouge. La myoglobine est dix fois plus concentrée dans les muscles des animaux de plongée que dans les muscles humains., Il est tellement concentré dans les baleines que leur chair semble presque noire.
Mais il devrait y avoir une limite à la quantité de myoglobine que les muscles peuvent contenir. Si trop de molécules s’emballent dans un petit espace, elles pourraient coller ensemble. Un tel agglutinement peut causer des maladies graves chez l’homme, telles que le diabète et la maladie d’Alzheimer. pourtant, Berenbrink a constaté que les muscles des animaux de plongée portent apparemment trop de myoglobine.
Quel est leur secret? Berenbrink a constaté que la myoglobine des animaux de plongée est chargée positivement., Puisque les charges similaires se repoussent, les molécules de myoglobine chargées positivement ne collent pas ensemble. Cela signifie que d’énormes quantités de myoglobine peuvent être emballées, fournissant beaucoup d’oxygène.
Berenbrink a constaté que tous les mammifères plongeurs qu’il a étudiés avaient une myoglobine chargée positivement, bien que certains aient des charges positives plus importantes que d’autres. Les concentrations les plus élevées de myoglobine se produisent dans les muscles nécessaires à la natation, exactement là où les plongeurs en ont le plus besoin. De plus, les analyses génétiques ont suggéré que les baleines à bec devraient avoir les niveaux les plus élevés de myoglobine, comme nous nous y attendions.,
Mais bien que le travail de Berenbrink ait trouvé un véritable réservoir d’oxygène intégré chez les plongeurs, il dit que nous ne savons toujours pas si ce réservoir fournit suffisamment pour les longues plongées effectuées par les baleines à bec. « Il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas », dit Berenbrink.
même si les mammifères plongeurs ont assez d’oxygène, ils ne sont toujours pas sortis du bois. Ils doivent également faire face à un trouble appelé maladie de décompression, ou « les coudes ». Chez l’homme, les courbures peuvent être fatales. Et il s’avère que les mammifères marins sont également en danger.
lorsqu’un plongeur humain est en profondeur, les gaz se dissolvent dans son sang., Si le plongeur monte trop rapidement, la chute de pression provoque l’émergence de bulles de gaz dans la circulation sanguine et se loge dans les capillaires et les organes critiques. Cela provoque de l’inconfort et de la douleur, et parfois la mort.
à la fin de 2002, 14 baleines à bec se sont échouées ensemble sur une plage Des Îles Canaries. Lorsque les scientifiques ont pratiqué une autopsie sur 10 des baleines, ils ont découvert des lésions tissulaires mortelles généralement associées à des poches de gaz dans les organes vitaux. Cela suggérait que les baleines avaient les virages.,
Les scientifiques pensaient que les mammifères plongeurs étaient immunisés contre la maladie, même s’ils avaient déjà trouvé de telles bulles chez des animaux échoués. Entre 1992 et 2003, des chercheurs ont découvert des lésions tissulaires associées à des bulles chez des dauphins, des marsouins et une seule baleine à bec de Blainville échouée sur les côtes britanniques.
la question a finalement été réglée en 2013, lorsque Daniel García-Párraga D’Oceanografic à Valence, en Espagne, et ses collègues ont diagnostiqué les virages pour la première fois chez des animaux marins vivants: les tortues caouannes.,
Les Tortues avaient été accidentellement capturées dans des filets de pêche commerciale et achetées par des pêcheurs locaux. Sur les 21 qui sont arrivés vivants, 9 ont montré des signes de spasticité. Les tomodensitogrammes ont révélé des bulles dans les organes des tortues.
Il est facile de diagnostiquer la maladie de décompression: il suffit de mettre l’animal sous une pression plus élevée et de voir si les symptômes sont clairs. À cette fin, García a placé les deux plus petites tortues dans l’autoclave du laboratoire et les a recompressées en utilisant des protocoles similaires à ceux utilisés pour les plongeurs humains. Les tortues se sont complètement rétablies et García les a finalement relâchées dans la nature.,
« C’est la première fois que quelqu’un dans le monde obtient un diagnostic clinique de maladie de décompression chez un vertébré marin vivant », explique Michael Moore de la Woods Hole Oceanographic Institution dans le Massachusetts.
La Découverte est importante pour les efforts de conservation des tortues de mer. Nous savons maintenant que les tortues prises dans les filets de pêche peuvent souffrir des virages et avoir besoin d’un traitement avant d’être lâchées. Si les pêcheurs se contentent de les démêler des filets et de les relâcher immédiatement, les tortues peuvent mourir de la maladie de décompression.,
en Dehors de la pêche, cependant, il est difficile de voir pourquoi les mammifères marins serait jamais obtenir les virages. Une étude réalisée en 2011 par Fahlman et ses collègues a indiqué qu’ils sont toujours sensibles à la maladie, mais que dans des conditions normales, ils peuvent éviter de la contracter. La maladie de décompression se produit s’ils montent trop rapidement, alors ils auraient sûrement dû évoluer pour ne pas le faire. Mais peut-être que quelque chose les oblige à se précipiter à la surface?
lors de l’échouage de 2002, une série d’exercices militaires impliquant un sonar a eu lieu dans la région quatre heures plus tôt., Depuis cet incident, les chercheurs ont noté les liens entre l’activité du sonar et les échouages de mammifères marins sur les plages de la mer Méditerranée, Des Îles Canaries et Des Bahamas.
en théorie, si les baleines sont à 1000m ou 2000m de profondeur, le bruit du sonar pourrait les envoyer à la surface. S’ils sont apparus trop rapidement, leurs mécanismes anti-décompression pourraient ne pas suivre. Mais nous ne pouvons pas confirmer cela, dit Fahlman. « Personne ne comprend même comment ils évitent les virages, et encore moins comment ils continuent à obtenir les virages dans certaines situations », dit Fahlman.,
Les baleines ne semblent pas aimer le sonar. Lorsque les scientifiques ont exposé les baleines à bec de Cuvier à des simulations de sonar pour une étude de 2013, les baleines ont cessé de se Fluter et de s’écholoter, et ont nagé rapidement et silencieusement. Ils sont ensuite restés sous l’eau plus longtemps que la normale.
« mais qu’est-ce que cela montre vraiment? »demande Fahlman. « Cela ne nous dit rien sur la façon dont les baleines pourraient se comporter sous l’eau, à de grandes profondeurs. »
Fahlman dit que la seule façon de comprendre pourquoi les baleines obtiennent les virages est de comprendre leur comportement normal et leur physiologie, en particulier comment elles font face en plongée profonde., Mais ce n’est pas une mince tâche, notamment parce que les baleines sont beaucoup trop grandes pour être étudiées en laboratoire.
ces études pourraient avoir des avantages inattendus, ajoute Fahlman. En démêlant la physiologie de la plongée extrême, les chercheurs pourraient comprendre comment traiter certaines conditions cliniques chez l’homme. Un exemple est l’atélectasie, dans laquelle les poumons d’une personne s’effondrent, obstruant la respiration. Les plongées extrêmes des mammifères marins peuvent indiquer la voie à un remède.
« ils plongent à des profondeurs absolument phénoménales », dit Fahlman., « Avec nos connaissances actuelles en physiologie, ils vont bien au-delà de ce qu’ils sont censés être capables de faire. »
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