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"Impact du champ magnétique sur l’orientation, la navigation et l’évolution démographique des populations de tortues marines"

Dernière mise à jour : lundi 21 mars 2016, par Catherine Berger

PROJET :

L’environnement marin constitue a priori un élément obscur, désorientant, et quasiment sans relief. Contrairement à la surface de la terre, la visibilité dans la mer est fortement diminuée par la turbidité et la dispersion accrue de la lumière. Les repères visuels sont rarement présents et, sauf sous conditions inhabituellement claires dans les zones peu profondes, des repères célestes tels que les modes de polarisation, puits de lumière ou la position du soleil et des étoiles, ne peuvent pas être perçus (Ehrenfeld et Koch 1967 ; Shashar et al. 2004). Pour l’homme, l’idée de tenir un cap cohérent dans de telles conditions, sans parler de la navigation avec une précision d’un endroit éloigné à l’autre, apparaît impossible sans équipement spécialisé. Pourtant, plus de 70 % de la surface de la Terre est recouverte par l’océan, et de nombreux animaux marins se déplacent d’un endroit à un autre, sur de longues distances, de jour comme de nuit et avec une précision étonnante. Des études ont commencé à lever le voile sur les capacités sensorielles susceptibles de leur permettre de détecter des stimuli dans l’environnement marin.

Parmi un certain nombre de signaux sensoriels potentiellement disponibles dans l’océan, le champ magnétique terrestre est une caractéristique particulièrement dominante de l’environnement (Skiles, 1985) et une source d’informations directionnelles omniprésentes utilisées phylogénétiquement par divers animaux marins. Contrairement à la plupart d’autres indicateurs, le champ magnétique est présent de jour comme de nuit. Il est largement affecté à court terme par les variations solaires et saisonnières, et se répartit dans toutes les régions de l’océan, jusqu’à de très grandes profondeurs (Wiltschko et Wiltschko, 1995). Les études comportementales réalisées chez diverses espèces, telles que les requins (Kalmijn, 1978), les langoustes (Lohmann et al., 1995), les isopodes (Ugolini et Pezzani, 1995), les saumons (Quinn et al, 1981) et les tortues marines (Lohmann, 1991 ; Lohmann et Lohmann, 1993), ont révélé qu’elles disposent d’une sorte de compas magnétique (Wiltschko et Wiltschko, 1995), cela malgré les grandes disparités de l’environnement qu’elles utilisent et sur une large échelle spatiale. Pour les tortues marines, le champ magnétique terrestre sert aussi de source d’information sur leur position (Lohmann, 1991 ; Lohmann et Lohmann, 1993). En effet, des études ont montré que les émergences de tortues caouannes sont sensibles à différents paramètres du champ magnétique terrestre, dont l’inclinaison (Lohmann et al, 1993 ; Lohmann et Lohmann, 1994 ; Goff et al, 1998) et l’intensité (Lohmann et Lohmann, 1996).

Les migrations longues distances réalisées par les tortues marines représentent un exploit des plus remarquables de l’orientation et de la navigation dans le règne animal. Les tortues marines adultes migrent en effet à travers des centaines ou des milliers de kilomètres d’océan, pour revenir pondre sur leurs plages natales, souvent situées sur des étendues isolées des côtes continentales ou de minuscules îles très éloignées. Ces prouesses sont d’autant plus étonnantes compte tenu du fait qu’elles sont réalisées dans un environnement ouvert, dépourvu de repères visuels et par des animaux marins dont la vue est mauvaise hors de l’eau (Ehrenfeld et Koch 1967), empêchant probablement l’utilisation des repères célestes. Peu d’études ont été réalisées sur les mécanismes qui sous-tendent l’orientation magnétique et la navigation chez les tortues adultes gravides. Plusieurs caractéristiques du champ magnétique de la Terre varient de manière quantifiable sur toute la surface de la Terre et pourraient être utilisées dans des modèles de prédiction (Skiles, 1985 ; Lohmann et al, 1999). Par exemple, à chaque endroit du globe, les lignes de champ géomagnétique croisent la surface de la Terre avec un angle d’inclinaison spécifique. Parce que l’inclinaison varie selon la latitude, un animal capable de distinguer les différentes inclinaisons du champ magnétique pourrait être en mesure de déterminer sa latitude (Skiles, 1985 ; Lohmann et al. 1999). De plus, dans certaines régions de l’océan, les lignes d’isovaleurs d’inclinaison et d’intensité sont perpendiculaires, et permettent ainsi à ce couple de valeur particulier de leur donner une signature magnétique unique. Les tortues seraient ainsi capables de reconnaître cette signature magnétique lors de leur migration et de s’en servir comme repères afin de s’orienter de manière à rester dans les régions les plus favorables (Lohmann et al, 2001 ; Lohmann et al, 2004).
Il est donc tout à fait paradoxal que les recherches expérimentales sur les mécanismes d’utilisation du champ magnétique par les tortues marines n’aient suscité que très peu de travaux sur l’influence du champ magnétique et de la variation de ses composantes sur l’orientation, la navigation océanique et la localisation des sites de pontes de ces reptiles marins. Des premières études ont été effectuées en ce sens (Brothers et Lohmann, 2015), mais nous n’en sommes qu’aux balbutiements de cette approche.
Le défi de ce projet de thèse est précisément d’étudier cette influence du champ magnétique chez quatre espèces de tortues marines (la tortue luth, la tortue verte, la tortue olivâtre et la tortue imbriquée) dont les niches écologiques et les distances parcourues au cours de leur migration sont significativement différentes. L’analyse de leurs migrations devrait ainsi non seulement 1) révéler les indices qu’elles utilisent pour s’orienter, mais également 2) permettre de mieux comprendre les capacités sensorielles qu’elles utilisent au cours de leur navigation et enfin 3) comprendre les conséquences possibles de la variation du champ magnétique.

Dans ce projet, nous commencerons par étudier les migrations postnuptiales et prénuptiales des adultes gravides au départ de la Guyane française, afin de déterminer les caractéristiques du champ magnétique terrestre qu’elles utilisent au cours de la navigation à différentes échelles spatiales et temporelles. Dans un deuxième temps, nous essaierons de vérifier l’influence des variations du champ magnétique aux plus grandes échelles spatiales et temporelles (variation séculaire) sur les évolutions démographiques des sites de ponte Guyanais, mais également des sites Caribéens et de l’Atlantique en général. Nous comparerons enfin l’évolution du champ magnétique interne avec les disparitions ou apparitions de populations sur les sites de ponte.

COMPETENCES SOUHAITEES :
- Expérience initiales en travail de terrain (organisation mission, préparation matériel)
- Connaissances solides en géophysique et champs de potentiel
- Connaissances générales en écologie comportementale et écophysiologie
- Maîtrise avancée du C, Fortran, Matlab, shellscript
- Biostatistique,
- Pratique de l’anglais écrit et parlé.

EXPERTISES QUI SERONT ACQUISES AU COURS DE LA FORMATION :
- Connaissances approfondies en écologie et écophysiologie des tortues marines
- Connaissances expertes en géomagnétisme et représentation des champs (interne : principal & crustal, externes)
- Approches opérationnelles en études de terrain
- Écriture d’articles scientifiques
- Gestion de Projet/Communications en contexte Pluridisciplinaire
- Présentations orales
- Rédaction d’articles scientifiques

Directeur de Thèse :Yvon LE MAHO
Co-encadrant puis Directeur de thèse à l’obtention de son HDR (2016) :
CHEVALLIER Damien