La vision des créatures marines s’est adaptée au fil du temps aux conditions bien particulières de la vie sous l’eau. Les adeptes de la plongée sous-marine peuvent le constater : les couleurs disparaissent au fur et à mesure que la profondeur augmente. À 10 mètres par exemple, on ne perçoit plus le rouge et à partir de 30 mètres, tout ne semble plus que bleu et vert. De plus, comme la lumière ne pénètre que dans les 200 premiers mètres des océans, il fait toujours nuit dans une grande partie des profondeurs et la vision n’est pas un sens très utile pour de nombreux animaux sous-marins. Beaucoup d’espèces, appartenant au groupe des invertébrés, comme les éponges, les coraux ou les palourdes, n’ont d’ailleurs pas d’yeux et sont totalement aveugles. D’autres, comme les étoiles de mer, sont dotées de ce qui ressemble à des ocelles, de petits yeux très simplifiés, qui leur permettent juste de faire la différence entre l’obscurité et la lumière. Les pétoncles (aussi appelés coquilles Saint-Jacques) en ont jusqu’à 200 !
L'anatomie visuelle des poissons et leur perception du monde
Les poissons qui vivent près des côtes ont une très bonne vue, notamment ceux qui habitent dans les récifs coralliens ou les zones rocheuses. La taille de leurs yeux augmente avec la profondeur à laquelle ils vivent. Mais as-tu remarqué que les yeux des poissons sont situés sur le côté de leur tête ? Cette astuce leur offre un large champ de vision, dont ils ont bien besoin, que ce soit pour voir arriver les prédateurs ou pour repérer leurs proies. Et cela est très utile, car les poissons n’ont pas de cou et ne peuvent donc pas tourner la tête, comme tu le fais, toi, pour voir à droite et à gauche. Mais il existe des poissons chez lesquels la position des yeux est plus surprenante. Les poissons dits plats, comme la sole ou le turbot, vivent penchés sur le côté, sur le sable au fond de l’eau.
On dit que les poissons seraient complètement « miros ». D’après les scientifiques, ils auraient une mauvaise vision de loin, donc plutôt myopes. L’œil du poisson fonctionne donc bel et bien. Son cristallin sphérique peut concentrer les rayons de manière optimale, concentrant les images au devant de la rétine, ce qui le rend donc myope. Les images sont plutôt presque parfaites de près, mais la distance déforme cette vue. Un regard fixe indique que leur pupille ne se contracte pas, mais cette fameuse immobilité du regard leur offre justement un champ de vision plus large. Ainsi, alors que les poissons prédateurs auront des yeux placés vers l’avant, afin de bien repérer leurs éventuelles proies, les poissons-proies, au contraire, auront des yeux latéraux afin de mieux distinguer si des prédateurs sont à leur poursuite ! La vision 3D est alors plus large chez les poissons prédateurs que les poissons-proies. Les scientifiques sont unanimes : la couleur est perçue par les poissons (notamment le rouge, le jaune, l’orange et le violet).
Les sens au-delà de la vision : vibrations, sons et écholocation
L’image de l’océan comme un monde fait de silence a vécu. En effet, les poissons osseux n’ont pas d’oreilles externes ni de tympan mais ils entendent grâce à leurs oreilles internes situées dans le crâne. Chez les requins, il n’y a pas d’oreilles externes non plus. Leur audition repose sur une oreille interne reliée à des canaux remplis de liquide, capables de détecter les vibrations. Ils sont particulièrement sensibles aux sons graves, dont les fréquences correspondent aux vibrations produites par des animaux blessés ou en mouvement. Ils portent également une ligne latérale pour détecter les mouvements dans l’eau. Les poissons, grâce à une combinaison de sens aiguisés et d’adaptations anatomiques, sont parfaitement équipés pour se repérer dans leur environnement sous-marin. Cet organe se présente sous la forme d’une ligne, souvent visible le long des flancs du poisson, composée de cellules sensorielles appelées neuromastes. Ces pores, situés de part et d’autre du corps, détectent les variations de pression, les courants, les vibrations et les mouvements produits par d’autres organismes.
Contrairement à ce que l’on pourrait croire, de nombreuses espèces de poissons émettent elles aussi des sons. Certaines produisent des grognements en faisant vibrer leur vessie natatoire par la contraction des muscles qui l’entourent, comme le grondin perlon. D’autres procèdent par stridulation, en frottant leur nageoire contre leur ceinture pectorale ou en grinçant des dents, à l’image des gorettes de la famille des Haemulidae. La crevette pistolet par exemple produit en claquant son énorme pince un son proche d'une arme à feu… jusqu'à assommer ses prédateurs. Les requins, qui sont des poissons cartilagineux, ne possèdent ni os, ni vessie natatoire. Ils ne peuvent donc pas communiquer de la même manière que les poissons osseux. Pourtant, des chercheurs ont récemment enregistré des « clics » courts et répétés, produits par des émissoles Mustelus lenticulatus lors de manipulations en bassin en Nouvelle-Zélande.
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L’adaptation exceptionnelle des mammifères marins
Il n’y a pas que les mammifères marins qui ont des yeux proches des nôtres. Il existe un mollusque dont l’œil est aussi capable de former des images et de détecter différentes couleurs. Champion du camouflage, il possède huit bras dotés de nombreuses ventouses. Devines-tu de qui il s’agit ? Hé oui, la pieuvre ! Les mammifères marins, tels que les dauphins, les baleines, les phoques et les otaries, se sont adaptés à leur environnement aquatique grâce à une variété de mécanismes sophistiqués qui leur permettent de se repérer, naviguer et chasser dans des mers vastes et profondes. Chez les cétacés odontocètes, les sons sont principalement captés par la mâchoire inférieure, qui contient des couches de graisse appelés huile mandibulaire. Les nombreuses cellules sensorielles de l’oreille interne des odontocètes leur donnent une grande sensibilité aux hautes fréquences. Les odontocètes émettent des ultrasons sous forme de clics qui servent à repérer des obstacles ou des proies dans leur environnement. Lorsque ces clics rencontrent une cible, ils reviennent sous forme d’échos, sont captés par la mandibule puis analysés par le cerveau. Cette capacité n’existe pas chez les baleines à fanons. Celles-ci perçoivent principalement les basses fréquences, et parfois les infrasons (sous 20 Hz), qui peuvent se propager sur des centaines de kilomètres.
Les pinnipèdes comme les otaries ou les phoques entendent aussi bien dans l’air que dans l’eau. Leurs vibrisses leur permettent de percevoir les vibrations dans l’eau. Contrairement aux mammifères marins, qui dépendent largement de l’écholocation, les poissons utilisent principalement la ligne latérale, la vision, l’odorat, l’électrolocalisation ainsi que des repères environnementaux pour s'orienter sous l’eau. L’écholocation représente le moyen le plus remarquable de navigation utilisé par de nombreux mammifères marins, notamment les dauphins et certaines espèces de baleines comme les cachalots et les orques, sous forme de clics à haute fréquence, qui se propagent rapidement dans l’eau. Lorsqu’une onde sonore rencontre un objet, elle rebondit sous forme d’écho. En écoutant la manière dont ces sons reviennent, les mammifères marins savent déterminer avec une grande précision la taille, la distance, la forme et même la composition de l’objet détecté. Cette capacité est particulièrement utile dans des environnements sombres ou dans des eaux troubles où la vue n’est pas fiable.
La perception visuelle des baleines et cétacés
Mais les baleines, elles, comment nous voient-elles? En couleur ou en noir et blanc? Peuvent-elles nous distinguer aussi bien dans l’air que dans l’eau? Ont-elles une bonne vision en trois dimensions? Lorsque vous observez les baleines depuis un zodiac, celles-ci ne sauront pas que vous portez une combinaison fluorescente. En effet, les baleines voient le monde en nuances de gris! Elles peuvent distinguer les éléments clairs des éléments foncés, mais, tout comme les daltoniens, elles ne pourraient pas discriminer la lumière rouge de la verte sur un feu de circulation. L’œil des cétacés est en effet monochromatique. Étonnamment, les baleines ne peuvent pas voir la couleur bleue, qui est pourtant la couleur qui pénètre le mieux dans les profondeurs du monde marin. Cependant, même si l’œil des baleines contient peu de cônes, il contient beaucoup de bâtonnets. Les cônes ont pour fonction de capter les couleurs, alors que les bâtonnets permettent de mieux voir lorsque la luminosité est faible.
Les cétacés possèdent trois adaptations qui leur permettent de voir aussi distinctement dans l’eau que dans l’air. Premièrement, les cétacés possèdent deux zones de forte densité de cellules sur leur rétine, c’est-à-dire deux zones où la vision est optimale. En comparaison, les humains n’en ont qu’une. Deuxièmement, la cornée de l’œil des baleines est courbée de façon à ce que la mise au point soit aussi efficace dans l’eau que dans l’air. Troisièmement, les particularités de la pupille des baleines leur permettent de s’adapter aux changements de luminosité auxquels elles sont confrontées lorsqu’elles se déplacent dans la colonne d’eau. La pupille de plusieurs odontocètes possède une forme bien particulière qui permet un ajustement en fonction de la luminosité. Par exemple, le Grand dauphin possède une protubérance, appelée opercule, au-dessus de son iris. Lorsqu’il fait sombre, la pupille se dilate pour capter un maximum de rayons de lumière et adopte une forme ovale. Malgré leur facilité à repérer leurs proies, les baleines possèdent une mauvaise vision en trois dimensions. Les yeux des baleines sont situés aux deux extrémités de leur tête. Le positionnement des yeux des cétacés est étonnant. La majorité des mammifères carnivores ont des yeux rapprochés en position frontale et sont caractérisés par une large vision binoculaire, c’est-à-dire que les champs de vision de leurs deux yeux se chevauchent, ce qui permet à leur cerveau d’évaluer la profondeur des objets.
L’odorat, l’électrolocalisation et l’orientation environnementale
De nombreux poissons possèdent un sens de l’odorat extrêmement affiné qui facilite la détection de substances chimiques dissoutes dans la mer. Les requins, par exemple, peuvent sentir une goutte de sang dans des millions de litres d'eau et à des kilomètres de distance, ce qui favorise grandement la localisation des proies. L'odorat est également utilisé par certaines espèces migratrices, comme les saumons et les truites, pour retrouver les rivières où ils sont nés. En suivant les concentrations spécifiques de composés chimiques dans l’eau, ils sont capables de revenir à leurs lieux de reproduction après avoir parcouru des milliers de kilomètres. Les anguilles possèdent aussi un odorat très développé, en particulier les anguilles européennes et les anguilles américaines.
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L'électrolocalisation est la capacité de certains animaux à détecter les champs électriques dans leur environnement. Certaines espèces utilisent leurs récepteurs électrosensoriels (ampoules de Lorenzini) pour détecter les faibles signaux électriques générés par les contractions musculaires et les battements cardiaques de leurs proies, même lorsqu'elles sont enfouies dans le sable ou cachées. Les poissons s'orientent également grâce aux repères environnementaux, comme les récifs coralliens, les structures rocheuses ou les changements de température de l'eau. Ils peuvent suivre les courants marins pour se déplacer plus efficacement, en économisant de l’énergie, notamment lors des migrations. Chez les mammifères, des recherches récentes suggèrent que certains, en particulier les cétacés, se montreraient capables de détecter le champ magnétique terrestre, un phénomène connu sous le nom de magnétoréception. Cette capacité leur permettrait de naviguer sur des milliers de kilomètres pendant leurs migrations annuelles. Des études avancent que les échouages de certaines baleines et dauphins pourraient être liés à des anomalies dans les champs magnétiques terrestres.
La technologie au service de la recherche marine : le biologging
Il est difficile pour les humains de suivre des animaux marins dans leur environnement naturel et de récolter des données précises sur leurs comportements (reproduction, alimentation, migration) et sur les habitats qu’ils fréquentent. Le biologging est une approche d’observation individuelle qui consiste à installer une balise instrumentée sur des animaux sauvages. L’intérêt du biologging est de suivre et d’observer des animaux marins dans leur milieu naturel pour comprendre, à l’échelle individuelle, leurs interactions avec leur environnement. Ainsi, le biologging renseigne sur les couloirs de migration, les zones de reproduction et d’alimentation des animaux marins, leur cycle de vie, leur croissance dans le temps et la saisonnalité de ces événements.
Sous l’effet du changement climatique, les routes migratoires vont évoluer, demandant potentiellement plus d’énergie aux animaux. Grâce à ces marques et à des expériences en bassins, les scientifiques de l’Ifremer ont pu mieux comprendre la physiologie des animaux en lien avec les températures. La température de l’eau provoque les déplacements de certains animaux marins, qui ne supportent pas l’augmentation ou la diminution des températures car cela impacte en particulier leur fréquence cardiaque. Cette réaction motive leurs déplacements et leur fuite vers des zones plus adaptées à leurs préférences thermiques.
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