Saga of the Sea Turtle Partie II: La migration épique

Les tortues caouannes ( Caretta caretta ) font l'une des migrations les plus longues et les plus étonnantes du règne animal. Dans l'épisode précédent, j'ai regardé comment le voyage commence, avec des bébés qui sortent de leurs nids et se précipitent vers le large. Mais ce n'est que la première étape d'un long voyage transocéanique.

Les tortues caouannes nées sur la côte de Floride se dirigeront vers le tourbillon nord-atlantique, un vaste système de courant circulaire qui entoure la mer des Sargasses. Les tortues juvéniles passent de 6 à 12 ans dans le gyre, traversant parfois la côte est de l'océan Atlantique, avant de retourner sur la côte nord-américaine. Pendant ce temps, ils peuvent couvrir plus de 9 000 miles. Les conditions dans le tourbillon nord-atlantique sont justes pour que les jeunes tortues survivent et grandissent, et elles parviennent à éviter de s'éloigner trop au nord ou au sud où elles risquent d'être balayées par d'autres courants océaniques et éjectées du gyre.

Après avoir passé plusieurs années à naviguer en haute mer, les caouannes retournent sur la côte nord-américaine pour s'installer dans des aires d'alimentation peu profondes. Ces tortues sont capables de retourner de manière fiable dans des zones d'alimentation spécifiques après de longues migrations (et après des «déplacements expérimentaux» par des scientifiques). On sait également que les tortues marines femelles voyagent sur de longues distances pour retourner à l'étendue spécifique de la plage où elles sont nées pour pondre leurs œufs, année après année.

Comment les jeunes caouannes sans expérience migratoire antérieure peuvent-ils se frayer un chemin à travers un océan et revenir tout en restant dans le tourbillon de l'Atlantique Nord? Qu'y a-t-il derrière la capacité des tortues juvéniles et adultes à identifier des cibles géographiques spécifiques séparées par des milliers de kilomètres? Des années de recherche par Kenneth Lohmann, biologiste marin à l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, et d'autres ont révélé une réponse remarquable.

Avant de répondre à ces questions, il est important de comprendre la différence entre une boussole et une carte et le rôle que ces concepts jouent dans le voyage d'une personne.

Compass vs. Map

La capacité de navigation spectaculaire de la tête de la tortue implique qu'elle possède à la fois un sens de la boussole pour maintenir les en-têtes et un sens de la carte pour déterminer sa position par rapport à d'autres endroits.

Une boussole fournit des informations directionnelles. Beaucoup d'animaux possèdent un sens de la boussole; elle peut être basée sur la position du soleil ou des étoiles, les motifs de la polarisation de la lumière ou le champ magnétique de la Terre. Une boussole est cruciale pour la navigation, mais elle est souvent insuffisante. Afin de trouver une position géographique spécifique ou une manœuvre le long d'une route migratoire complexe, un animal a besoin d'un sens de la carte. Une carte fournit des informations de position. Les animaux utilisent un sens de la carte pour déterminer leur propre emplacement par rapport à un objectif.

La différence entre un sens de la boussole et un sens de la carte est similaire à la différence entre tenir une boussole et voir que vous faites face à l'est et tenir un GPS qui vous indique où vous êtes et comment vous rendre à votre maison.

Dans la première partie de cette série en deux parties, j'ai discuté de la façon dont les caouannes utilisent un sens de boussole magnétique pour maintenir leur cap lorsqu'ils nagent pour la première fois en haute mer. Les tortues marines sont parmi les nombreux animaux qui possèdent une boussole magnétique, et ses mécanismes ont été bien documentés. Mais jusqu'à récemment, on en savait peu sur le sens de la carte de ces tortues.

Comme les tortues marines peuvent détecter les champs magnétiques, il est possible qu'elles soient capables d'utiliser des informations magnétiques dans leur sens cartographique. Un compas magnétique permet aux tortues de mer de déterminer la direction; une carte magnétique leur permettrait d'évaluer leur propre position géographique et de déterminer où ils se trouvent par rapport à d'autres endroits. Pour utiliser une telle carte magnétique, les tortues de mer devraient être capables de distinguer de légères différences dans les champs magnétiques et d'apprendre comment le champ magnétique varie sur la zone géographique où ils vivent et migrent.

Détection des paramètres magnétiques

Plusieurs caractéristiques du champ magnétique de la Terre varient de façon prévisible. Ainsi, différents emplacements géographiques ont des signatures magnétiques différentes et peuvent être utilisés pour déterminer la position géographique. L'une de ces caractéristiques est l'angle d'inclinaison, qui est l'angle auquel les lignes de champ magnétique intersectent la surface du globe. Cet angle va de 0 degré à l'équateur à 90 degrés aux pôles; en d'autres termes, l'angle d'inclinaison varie avec la latitude. Une deuxième caractéristique géomagnétique qui varie à travers la surface de la Terre est la force du champ magnétique. En général, le champ est le plus fort près des pôles magnétiques et le plus faible à l'équateur.

Pour déterminer comment les caouannes répondent aux différents angles et intensités d'inclinaison magnétique, Lohmann et ses collègues ont utilisé le même modèle expérimental de base qui avait d'abord révélé le compas magnétique des tortues. Dans cette configuration, chaque tortue hatchling était équipée d'un harnais de nylon-Lycra relié à une ligne de monofilament. La tortue était attachée à un système de suivi électronique au centre d'un bassin d'eau circulaire, ce qui lui permettait de nager dans n'importe quelle direction pendant que le système de suivi surveillait ses mouvements. Un grand système de bobines, composé de nombreux brins de fil à travers lesquels le courant électrique pouvait circuler, entourait la piscine. Lohmann et ses collègues ont manipulé la bobine pour produire des champs magnétiques d'intensité et d'angle d'inclinaison variables.

Dans deux expériences distinctes, les chercheurs ont montré que les caouannes en éclosion peuvent détecter à la fois l'angle d'inclinaison magnétique et l'intensité du champ magnétique. Dans ces expériences, l'un des deux paramètres était maintenu constant tandis que l'autre était varié. Bien que cette approche expérimentale ait été nécessaire pour démontrer que les caouanes sont capables de détecter chaque paramètre, elle ne reflète pas fidèlement le monde. Dans la nature, l'intensité et l'inclinaison du champ magnétique varient ensemble à travers la surface de la Terre.

Pour se rapprocher du mystère du sens de la carte des tortues de mer, les nouveau-nés devraient être testés dans des conditions reproduisant celles trouvées le long de leur route migratoire dans le tourbillon nord-atlantique.

Carte magnétique avec panneaux indicateurs

Dans la prochaine expérience, Lohmann et ses collègues utilisèrent la même procédure – harnachements, piscine circulaire et système de serpentins – mais ils soumirent les caouannes à des champs magnétiques reproduisant ceux trouvés dans trois endroits très éloignés dans le tourbillon nord-atlantique.

Les tortues ont réagi en nageant dans des directions qui, dans chaque cas, les aideraient à rester dans le tourbillon de l'Atlantique Nord et continueraient leur route migratoire. Par exemple, des éclosions exposées à un champ magnétique reproduisant celui qui existe près du bord nord-est du tourbillon ont nagé vers le sud, tandis que des éclosions exposées à un champ se reproduisant près du nord de la Floride ont nagé est-sud-est. Ces réponses semblent être héritées, car les nouveau-nés n'avaient jamais été dans l'océan.

Les résultats confirment que les tortues caouannes peuvent distinguer les champs magnétiques trouvés le long de leur route migratoire. De plus, les résultats impliquent que les nouveau-nés peuvent utiliser ces champs magnétiques régionaux comme marqueurs de navigation. Cela signifie qu'une tortue qui nage dans le tourbillon de l'Atlantique Nord est capable de déterminer sa position et de changer sa direction de nage de manière appropriée si elle s'aventure hors du terrain. En d'autres termes, les caouannes possèdent une carte magnétique.

Dans une autre expérience récente, Lohmann et ses collègues ont exposé des tortues caouannes à des champs magnétiques reproduisant ceux qui existent à deux endroits avec la même latitude mais des longitudes différentes (sur les côtés opposés de l'océan Atlantique). Dans chaque cas, les tortues ont réagi en nageant dans la direction qui les garderait sur leur route migratoire. Cette expérience a été la première démonstration que la longitude peut être encodée dans la carte magnétique de n'importe quel animal. Il semblerait que les tortues marines obtiennent à la fois des informations de latitude et de longitude du champ magnétique de la Terre, et l'utilisent pour créer une carte magnétique bi-coordonnées.

Conclusion

Les tortues caouannes éclosent avec la capacité de lire le champ magnétique terrestre. Ils peuvent détecter des différences subtiles dans les champs magnétiques dans différentes parties de l'océan et utiliser ces champs régionaux comme marqueurs de navigation pour les aider à rester sur leur trajectoire migratoire.

Pendant de nombreuses années et plusieurs milliers de kilomètres, les tortues de mer construisent leurs cartes magnétiques en apprenant à reconnaître les variations du champ magnétique dans différents endroits. Au moment où ils atteignent l'âge adulte, ces tortues connaissent la topographie magnétique des lieux où ils vivent et se nourrissent. Ils utilisent ces cartes magnétiques pour naviguer vers des lieux géographiques spécifiques – lieux où manger, s'accoupler, migrer et nicher.