Acoustique Odontocètes

Les cétacés produisent une grande variété de sons, leur spectre va de quelques Hz à 200 kHz (soit une fréquence 10 fois plus élevée que la fréquence maximale perceptible par l’oreille humaine). Contrairement à ce qui se passe chez l’homme, la production d’un son n’est pas toujours associée à un échappement d’air en raison de l’adaptation nécessaire à l’apnée.

La vie aquatique a entraîné de nombreuses modifications anatomiques et physiologiques chez ces mammifères. Une transformation spectaculaire a eu lieu dans la région auditive, elle a permis à ces animaux de développer une audition directionnelle. Ils sont ainsi capables de s’orienter dans l’eau indépendamment de leur vision.
En milieu aquatique, l’homme est incapable de déceler la provenance des sons car ils sont transmis à son oreille interne par l’ensemble des os du crâne. A l’inverse, les Cétacés vont modifier leur oreille en épaississant les os de cette région du crâne.
Les Odontocètes vont compléter cette transformation en développent un système de sonar performant appelé écholocalisation ou écholocation.

On peut distinguer deux classes principales des sons animaliers de formes complexes (Loptaka, 2007) :
- des meuglements, des cris, des sifflements et des grognements graves. Ils sont générés à l'aide du larynx ou de l’évent, ils sont de basse fréquence et de faible niveau acoustique (il existe des exceptions, par exemple les grognements de baleine bleue) et sont utilisés dans un contexte essentiellement de communication.
- des cliquetis de forte intensité générés en utilisant des organes spécialisés (système de sacs nasaux). Ils sont généralement de haute fréquence (pouvant être de plus de 200 kHz) et de haut niveau acoustique (il existe des exceptions, comme les clics de codas de cachalot ou les clics de communication de dauphins), et sont émis dans un but écholocatif (navigation, chasse, défense). Certaines espèces peuvent produire ces deux types de sons. Parmi tous les odontocètes, seul le grand cachalot n’émet qu’une seule catégorie : les clics.

Echolocalisation ou écholocation
Les conduits nasaux des Odontocètes possèdent de nombreux diverticules et sacs aériens. En faisant circuler l’air dans ces conduits et en les faisant vibrer, les animaux vont émettre une variété de sons audibles, ou non, par l’oreille humaine. Le melon, partie antérieure supérieure de la tête, agit comme une lentille acoustique en amplifiant les sons.
Les ondes sonores réfléchies sur des supports (rochers, poissons, autre dauphin, …) présents dans l’environnement sont reçues par la mâchoire inférieure des dauphins et plus précisément par le corps gras mandibulaire. Le son transite de la partie mandibulaire à la partie auditive (oreille interne) puis il est transmis au système nerveux central par le nerf auditif.
Les Odontocètes «cartographient » leur environnement sans l’aide de la vision.

L’écholocation : un système performant
Grâce à leur sonar, les Grands dauphins, ou dauphins souffleurs, (Tursiops truncatus) ont montré qu’ils étaient capables d’analyser à quelle distance se trouve l’objet sur lequel les ondes sonores se réfléchissent, mais aussi ils parviennent à obtenir des informations sur la forme, la taille, le matériau, la structure et l’épaisseur de l’objet. Déjà en 1980, des chercheurs avaient montré les bonnes performances des dauphins à discriminer entre des cylindres creux de même diamètre en aluminium, bronze, verre ou acier (Hammer et Au, 1980). Depuis ce jour, de nombreuses expériences visent à mieux connaître ce sens.
En milieu naturel, les Odontocètes peuvent débusquer des poissons ensevelis sous le sable, ou encore repérer et attraper des proies la nuit grâce à ce système d’écholocation.

Les clicks des grands dauphins (Tursiops truncatus) sont très courts (40 à 70 μs) et puissants (180-225 dB re 1 μPa à 1m), avec une fréquence variant de 60kHz à 140 kHz (Au, 1980 et 1993).

Cachalot
Les cachalots (Physeter macrocephalus) se nourrissent d’une grande variété de proies, cependant ils semblent consommer préférentiellement les calamars.
Ces mammifères marins sont connus pour descendre se nourrir à de grandes profondeurs, on les trouve fréquemment à plus de 400m pour des durées d’environ 30min. Les chercheurs posent des balises sur le corps de ces animaux pour enregistrer les paramètres physiques de leurs déplacements ainsi que leur production sonore. Ces balises ont la particularité d’enregistrer non seulement les clicks émis mais aussi l’écho de ces clicks, les chercheurs peuvent ainsi connaître quelle information (en retour) les cachalots reçoivent.

Les sifflements
Les dauphins souffleurs sont connus pour émettre un grand échantillon de sifflements. Une étude récente a montré que la production de ces sons semble dépendre du contexte dans lequel ils sont produits : les dauphins n’émettent pas toujours les mêmes sifflements (Ferrer-i-Cancho & McCowan, 2009). De plus, ces sons semblent avoir une « signification » que les chercheurs doivent encore décryptée. Ils sont dépendants du contexte comportemental. En d’autres termes, en corrélant la production sonore et les comportements émis par les animaux les scientifiques espèrent pouvoir décoder ce « langage ».

Il existe un type de sifflement particulier, appelé « signature sifflée ». Comme son nom l’indique, ce son individualisé comporte des informations sur l’identité de chaque individu qui le produit. Un peu à la manière de notre nom-prénom, une partie est héritée de ses parents (sa mère) et une partie lui est propre.
Au Parc Astérix, nous avons ainsi découvert la signature sifflée de 2 dauphins (une mère et sa fille). 

Galerie

Photos: 
  • Evolution de la région auditive
  • Ouverture du conduit auditif
  • Plongée complète du cachalot
  • Sacs aériens
  • Schéma générateur acoustique du cachalot
  • Tête d'Aya avec melon et mandibules
  • Schéma générateur acoustique du dauphin