Moustaches sceller l'affaire

Il est facile d'ignorer les moustaches d'un phoque face à ces yeux de chiot-chien et au museau souriant. Mais ce sont ces moustaches sensibles aux vibrations qui sont l'arme secrète dans l'arsenal de repérage du phoque, leur permettant de trouver et de chasser des proies qu'ils ne peuvent ni voir ni entendre.

Les phoques communs ( Phoca vitulina ), comme de nombreux mammifères, ont des moustaches sensibles qui agissent comme des organes tactiles spécialisés. Chez un rat comme le rat, les moustaches travaillent en se frottant contre les objets sur le chemin du rat. Les mouvements des moustaches sont détectés par des cellules sensibles au mouvement à l'intérieur d'un follicule pileux fortement innervé, et ces nerfs relaient l'information sur la direction, la vitesse et la durée du mouvement des moustaches vers le cerveau, permettant à l'animal de détecter l'emplacement, la taille et d'autres détails de l'objet. Les rats ont environ 100-200 cellules nerveuses à la base de chaque moustache. Les phoques communs ont plus de 1 500 individus.

Les phoques utilisent leurs moustaches (le terme technique pour lequel est vibrissae) de la même manière que les rats, seulement ils le font sous l'eau. Les moustaches de phoque détectent les perturbations dans l'eau, leur fournissant des informations sur leur environnement. Pour les phoques qui recherchent des poissons dans des eaux sombres ou troubles, les moustaches peuvent détecter les traînées hydrodynamiques invisibles laissées par leurs proies. Les phoques utilisent leurs moustaches pour détecter et interpréter ces sentiers.

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Des scientifiques comme Wolf Hanke du Centre des sciences de la mer de l'Université de Rostock, en Allemagne, testent comment les phoques perçoivent le monde à travers leurs moustaches extrêmement sensibles. Lui et ses collègues Guido Dehnhardt, Björn Mauck et Horst Bleckmann ont démontré que les phoques communs aux yeux bandés peuvent utiliser leurs moustaches pour détecter et suivre les traînées hydrodynamiques de sous-marins miniatures sur plus de 130 pieds. Hanke est ensuite co-auteur d'une étude dans laquelle un phoque commun a été formé avec succès pour rechercher et suivre le sentier laissé dans l'eau par un autre phoque après que le phoque génératrice de sentier ait quitté l'eau.

Ces expériences ont démontré la sensibilité exquise des moustaches de phoque, mais ne révèlent pas beaucoup sur la façon dont les phoques utilisent leurs moustaches dans des conditions naturelles. Dans la nature, les phoques utilisent probablement leurs moustaches en chassant pour un repas de poisson. Les conditions sous-marines, sombres ou troubles peuvent limiter la vision, et l'ouïe est souvent inutile, car les poissons nageurs sont généralement silencieux. Cependant, les mouvements de l'eau à la suite des poissons peuvent persister pendant plusieurs minutes et générer des traînées hydrodynamiques d'une longueur considérable. Ces sentiers sont probablement importants pour le succès de la chasse aux phoques communs.

La question suivante était de savoir comment un phoque se comporterait avec une traînée hydrodynamique plus semblable à celle d'un poisson. Sven Wieskotten, un étudiant diplômé, a fait équipe avec Hanke, Dehnhardt, Mauck et Lars Miersch pour savoir combien de temps un phoque pouvait suivre une piste générée par une nageoire en mouvement. L'étude a été publiée en 2010 dans le Journal of Experimental Biology .

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Peut-être le membre le plus important de cette équipe expérimentale était Henry, un phoque commun de 12 ans vivant au Centre des sciences de la mer en Allemagne qui a une carrière de recherche distinguée de son propre chef. Henry est formé pour effectuer certaines tâches en échange d'un traitement de hareng et a une longue histoire de participation à de telles expériences. Dans cette expérience, un Henry aux yeux bandés et portant un casque a été entraîné à répondre à la piste hydrodynamique laissée par un poisson artificiel aussi longtemps qu'il pouvait le détecter. Le poisson artificiel était essentiellement une nageoire de caoutchouc sur un bâton qui a créé des mouvements semblables au mouvement de natation d'un vrai poisson. Le bandeau et les écouteurs garantissaient que Henry n'utilisait pas d'indices visuels ou auditifs, et ne dépendait donc que de ce que ses moustaches lui disaient. Wieskotten et Hanke ont formé Henry pour cette tâche dans une zone d'eau calme encaissée. Henry a été formé pour pousser sa tête sous l'eau pendant que l'aileron en caoutchouc a été balayé par l'eau et s'est déplacé vers la gauche ou vers la droite. Le sceau indiquait la direction dans laquelle l'aileron se déplaçait en dirigeant sa tête dans la bonne direction.

Après deux mois d'entraînement, l'équipe a permis à Henry de nager dans l'enceinte cinq secondes après que la nageoire ait balayé l'eau. Guidé seulement par ses moustaches, Henry était capable d'identifier correctement la direction dans laquelle l'aileron s'était déplacé avec plus de 90% de précision. Wieskotten et Hanke ont progressivement augmenté la longueur du délai et ont été surpris quand même après un délai de 35 secondes, Henry a accusé la direction correcte de l'aileron avec une précision de 70%. Cependant, après 40 secondes, il ne pouvait plus suivre la piste.

En 35 secondes, un poisson pourrait couvrir plus de 200 pieds d'océan. La détection de proies de cette distance rivalise avec les capacités d'écholocation des dauphins et des baleines. Alors comment va Henry? Les chercheurs ont déterminé qu'un poisson qui nage crée une série de tourbillons dans l'eau qui dure un certain temps après que le poisson a déménagé. Les moustaches de Henry détectent ces tourbillons et peuvent même analyser la structure des tourbillons et des jets du sentier pour en savoir plus sur sa source.

La taille et la forme d'un poisson peuvent affecter la structure de ce sillage, ce qui a soulevé la question suivante: un phoque pourrait-il distinguer entre différents objets, même différentes espèces de poissons, en fonction de leurs traces hydrodynamiques? Wieskotten et Hanke ont réuni l'équipe pour répondre à cette question dans une nouvelle expérience, publiée en 2011 dans le Journal of Experimental Biology .

Henry a enfilé son bandeau et ses écouteurs, et après plus de six mois d'entraînement, il était prêt à montrer ses compétences. Wieskotten et Hanke étaient intéressés par la capacité de Henry à distinguer les traces hydrodynamiques de pagaies de tailles différentes. À l'intérieur d'une grande boîte dans l'enceinte du phoque, un moteur électrique a balayé une pagaie autour de l'eau. Henry a été autorisé à entrer dans la boîte trois secondes après que la pagaie ait terminé son balayage. Dans la première partie de l'expérience, les palettes ne différaient que par la taille et non par la forme. L'équipe a trouvé que Henry pouvait distinguer les sillages des pagaies qui différaient de seulement 2,8 cm de largeur.

Wieskotten et Hanke ont ensuite testé Henry avec une variété de formes de pagaie, lui demandant de faire la distinction entre les pistes de pagaies triangulaires, cylindriques, plates et ondulées. Il a réussi à faire la distinction entre les palettes plates et cylindriques, les palettes plates et les palettes ondulées, et les palettes ondulées et cylindriques après avoir été balayées à travers la boîte. Il a cependant eu du mal à distinguer la pagaie triangulaire des pales ondulées ou cylindriques.

Hanke, Wieskotten et leurs collègues pensent que les moustaches remarquables révèlent beaucoup de choses sur la façon dont les phoques chassent le poisson dans les profondeurs de l'océan. Les moustaches sensibles pourraient permettre aux phoques de distinguer les poissons de taille et de forme différentes et leur permettre d'optimiser leur comportement de chasse en fonction de leur proie. Les phoques peuvent également savoir si un poisson en particulier, à partir de son sillage, en vaut le temps et l'effort, et concentrer ses efforts de recherche de nourriture sur les poissons les plus caloriques.

Ces expériences montrent que les moustaches sensibles des phoques sont capables de détecter de minuscules perturbations dans l'eau, comme les minuscules traînées de vortex laissées par un poisson jusqu'à une demi-minute après son passage. Et les phoques ont la capacité d'analyser une piste hydrodynamique pour acquérir une certaine connaissance de la taille et la forme de son fabricant. Dans l'océan, où la vision et l'ouïe ne seront pas toujours utiles, les phoques peuvent suivre ces sillages, comme un chien qui suit une piste d'odeurs sur terre.