L’étude des cétacés à travers l’acoustique passive représente une avancée scientifique majeure pour la compréhension des écosystèmes marins. Dans cette conférence, Flore Samaran, enseignante-chercheuse à l’ENSTA Bretagne, détaille les méthodes d’écoute sous-marine qui permettent de suivre ces mammifères discrets sans altérer leur habitat.

À travers des programmes d’observation menés de l’océan Indien à la mer d’Iroise, cette discipline révèle la richesse sonore des fonds marins tout en apportant des réponses concrètes aux enjeux contemporains de la conservation de la biodiversité.

Ce qu’il faut retenir

  • L’acoustique passive constitue un outil de suivi non invasif et continu : en immergeant des hydrophones autonomes, les scientifiques collectent des données jour et nuit sur de vastes zones, s’affranchissant des contraintes météo et de la visibilité en surface.
  • Chaque groupe de cétacés possède une signature sonore unique : des clics d’éco-localisation ultra-spécifiques des odontocètes aux chants mélodiques et évolutifs des mysticètes, les sons permettent d’identifier les espèces et de caractériser leurs activités.
  • Les données acoustiques soutiennent directement la gestion environnementale : les projets de recherche aident à mieux définir les aires marines protégées, à évaluer l’impact des activités humaines et à guider les politiques de préservation.

Une immersion dans la bioacoustique marine

La recherche sur les mammifères marins requiert une compréhension approfondie du milieu dans lequel ils évoluent. L’eau de mer possède des propriétés physiques particulières : les ondes sonores s’y propagent près de cinq fois plus vite que dans l’air. Comme la lumière ne pénètre pas au-delà des premières centaines de mètres, le son devient le moyen de communication et de perception privilégié par les organismes marins.

Le paysage sonore sous-marin se divise en trois grandes composantes distinctes :

  • la géophonie regroupe l’ensemble des bruits naturels d’origine terrestre comme la houle, le vent, les séismes ou le craquement de la glace :
  • la biophonie rassemble l’ensemble des émissions produites par les êtres vivants, incluant les poissons, les crevettes et les cétacés :
  • l’anthropophonie intègre toutes les pollutions sonores générées par les activités humaines, du trafic maritime aux chantiers en mer.

Les mécanismes d’émission chez les cétacés

Les cétacés se divisent en deux grands groupes aux capacités physiques et acoustiques très différentes. Les odontocètes, ou cétacés à dents comme les dauphins, les marsouins et les cachalots, sont des prédateurs actifs. Ils ont développé un système d’éco-localisation particulièrement efficace. En émettant des clics à haute fréquence via leurs structures nasales, ils perçoivent leur environnement en trois dimensions et repèrent leurs proies avec une précision remarquable.

Ces animaux sociaux utilisent également des sifflements pour maintenir le contact au sein du groupe. Chaque individu possède parfois une signature vocale propre qui permet son identification par ses congénères. Le cachalot fait figure d’exception parmi les odontocètes : il ne siffle pas, mais produit des séquences spécifiques de clics appelées codas pour communiquer.

Les mysticètes, ou baleines à fanons, adoptent une stratégie tout autre. Dépourvus de système de sonar, ces grands filtreurs produisent des sons à très basse fréquence pouvant se propager sur des centaines de kilomètres. La baleine à bosse est célèbre pour ses chants complexes et mélodieux émis par les mâles en période de reproduction. Ces structures musicales évoluent constamment d’année en année au sein des populations.

D’autres espèces comme la baleine bleue émettent des plaintes régulières dans des fréquences infra-audibles pour l’humain. L’analyse de ces signaux montre une baisse progressive et inexpliquée de la fréquence fondamentale des chants de baleines bleues à l’échelle mondiale depuis plusieurs décennies.

La mise en œuvre des suivis acoustiques passifs

L’enregistrement du son sous-marin repose sur l’utilisation d’hydrophones autonomes fixés sur des lignes de mouillage ou intégrés à des porteurs mobiles. Ces capteurs restent immergés pendant plusieurs mois et enregistrent en continu les signaux acoustiques environnants.

Cette approche présente des avantages majeurs par rapport aux observations visuelles traditionnelles :

  • elle fonctionne indépendamment des conditions météorologiques, de la nuit et de la couverture cloud :
  • elle permet de couvrir de très larges espaces géographiques et d’assurer un suivi sur le long terme :
  • elle offre la possibilité de détecter des espèces particulièrement discrètes qui passent la majorité de leur temps en plongée profonde.

Cette méthode comporte toutefois certaines limites logistiques et scientifiques. Si un animal ne produit aucun son, il reste totalement indétectable. De plus, il s’avère complexe d’estimer avec précision le nombre exact d’individus à partir d’un seul enregistrement, car l’activité vocale varie considérablement selon l’état comportemental.

La collecte génère une quantité massive de données numériques qu’il faut ensuite stocker et analyser. Les scientifiques convertissent les enregistrements audio en spectrogrammes, qui sont des représentations visuelles des fréquences en fonction du temps. L’annotation manuelle d’une partie de ces spectrogrammes sert à entraîner des algorithmes de détection automatique, même si une vérification humaine reste indispensable.

Des applications concrètes du grand large aux zones côtières

Les réseaux d’hydrophones déployés dans l’océan Indien ont permis de cartographier la présence et les routes migratoires de différentes populations de baleines bleues. Ces données sur le long terme apportent des preuves concrètes quant à la répartition spatio-temporelle de sous-espèces menacées.

À une échelle plus locale, le projet d’observatoire acoustique mené en mer d’Iroise illustre l’intérêt de cette technologie pour la gestion des aires marines protégées. Le déploiement de capteurs au large et près des côtes a révélé la présence continue du marsouin commun tout au long de l’année, malgré une densité de détection faible. Les détections de dauphins ont quant à elles montré un pic d’activité très marqué en période estivale et automnale, principalement sur les sites situés au large.

L’analyse des enregistrements côtiers met également en lumière des contraintes techniques importantes. La présence de bruits ambiants forts, générés par les courants de marée et le clapotis des vagues, peut parfois masquer les signaux biologiques recherchés. De plus, la discrimination acoustique précise entre le dauphin commun et le grand dauphin demeure un défi scientifique en cours de résolution.

Les perspectives de recherche s’étendent désormais à d’autres façades maritimes, avec le déploiement de nouveaux observatoires en Manche et en mer du Nord pour étudier l’impact des aménagements industriels comme les parcs éoliens offshore. L’implication du public et des réseaux participatifs à travers la plateforme d’annotation de sons contribue également à soutenir cet effort collectif de recherche et de préservation.