De nouvelles preuves suggèrent que les requins utilisent le champ magnétique terrestre pour naviguer | La science

Chaque mois de décembre, de grands requins blancs nageant au large des côtes californiennes se dirigent vers un endroit mystérieux au milieu du Pacifique, à peu près à mi-chemin des îles hawaïennes. Les requins parcourent environ 1000 miles jusqu’au soi-disant café aux requins blancs. Les données de suivi ont révélé que leurs itinéraires sont remarquablement directs étant donné que leurs chemins traversent un océan ouvert apparemment sans particularités. Les requins tigres, les requins saumon et plusieurs espèces de requins-marteaux font également de longs voyages vers et depuis des endroits précis année après année.

Pete Klimley, un chercheur à la retraite sur les requins qui a travaillé à l’Université de Californie, Davis appelle la capacité de certains animaux à trouver leur chemin pour localiser des endroits à travers le monde «l’un des grands mystères du règne animal».

Maintenant, une nouvelle recherche publiée aujourd’hui dans la revue Biologie actuelle fournit un nouveau support pour une hypothèse de longue date selon laquelle les requins utilisent le champ magnétique terrestre pour naviguer au cours de leurs migrations à longue distance. Les scientifiques ont attrapé des requins bonnethead au large des côtes de Floride et les ont mis dans un réservoir entouré de fils de cuivre qui simulaient les champs magnétiques que les requins subiraient à des centaines de kilomètres de leurs eaux natales. Dans un test clé, les bonnetheads ont été trompés en pensant qu’ils étaient au sud de leurs repaires habituels et en réponse, les requins ont nagé vers le nord.

Le fer et d’autres métaux dans le noyau fondu de la Terre produisent des courants électriques, qui créent un champ magnétique qui encercle la planète. Les pôles nord et sud ont des signatures magnétiques opposées et des lignes invisibles de magnétisme sont reliées entre eux. L’idée que les requins peuvent naviguer en détectant ces champs repose sur le fait que le géomagnétisme terrestre n’est pas uniformément réparti. Par exemple, le magnétisme de la planète est le plus fort près des pôles. Si les requins peuvent en quelque sorte détecter les perturbations subtiles du champ magnétique terrestre, alors ils pourraient être en mesure de déterminer dans quelle direction ils se dirigent et même leur position.

Les requins sont connus pour avoir des récepteurs spéciaux – de minuscules fosses remplies de gelée appelées ampoules de Lorenzini qui sont regroupées autour de leur nez – qui peuvent détecter les changements de tension dans l’environnement environnant. En théorie, ces électrorécepteurs, qui sont généralement utilisés pour détecter les impulsions nerveuses électriques des proies, pourraient capter le champ magnétique terrestre. Des expériences antérieures ont montré que, d’une manière ou d’une autre, les requins peuvent effectivement percevoir et réagir aux champs magnétiques, mais déterminer si les requins peuvent les utiliser pour naviguer sur de longues distances ou comme une sorte de carte est une autre affaire.

Pour tester si les requins peuvent utiliser le champ magnétique terrestre pour s’orienter, les chercheurs ont attrapé 20 requins bonnethead d’environ deux pieds de long au large de la côte du golfe de Floride à un endroit appelé Turkey Point Shoal. Les bonnetheads sont une petite espèce de requin-marteau connue pour parcourir des centaines de kilomètres, puis retourner dans les mêmes estuaires où elle est née pour se reproduire chaque année.

Cueillir une petite espèce était crucial, dit Bryan Keller, biologiste marin à la Florida State University et auteur principal de l’étude, car lui et ses co-auteurs avaient besoin de mettre les requins dans un réservoir, puis de construire une structure capable de produire des champs électromagnétiques qui ils pouvaient manipuler aussi bien horizontalement que verticalement autour des requins.

En utilisant du bois deux par quatre et de nombreux pieds de fil de cuivre monté sur une paire d’alimentations électriques réglables, l’équipe a fabriqué un cube d’environ dix pieds de large qui pourrait créer des champs magnétiques avec des pôles et une intensité variables. Cela a permis à l’équipe d’imiter les conditions géomagnétiques de trois endroits différents sur Terre pour voir comment chacun avait un impact sur le comportement des requins.

Les trois emplacements magnétiques auxquels les requins ont été exposés comprenaient l’endroit où ils ont été capturés (le traitement de contrôle), un emplacement à environ 370 miles au nord de l’endroit où ils ont été capturés (scénario nord) et un emplacement à 370 miles au sud (scénario sud) de où ils ont été capturés.

Comme les chercheurs s’y attendaient, lorsque les bonnetheads étaient placés parmi des champs magnétiques d’une intensité et d’une disposition similaires à leur domaine vital, ils ne manifestaient aucune préférence apparente pour nager dans une direction plutôt que dans une autre à l’intérieur de leur réservoir.

Ensuite, le scénario nordique simulait quelque chose qu’aucun requin ne connaîtrait jamais à l’état sauvage: les conditions magnétiques du Tennessee. Ce test visait à déterminer si les requins pouvaient s’orienter vers la maison dans un contexte géomagnétique totalement artificiel qu’ils n’auraient jamais eu l’occasion de vivre. Hélas, les mouvements des requins dans le traitement nordique n’ont montré aucun cap statistiquement significatif. Keller dit que ce non-résultat n’était pas terriblement surprenant, car les bonnetheads n’auraient jamais besoin de trouver le chemin du retour du Tennessee dans la nature.

Mais dans le scénario sud, dans lequel les champs magnétiques étaient ajustés pour se rapprocher d’un emplacement à environ 100 miles à l’ouest de Key West, les requins avaient tendance à s’orienter vers le nord – vers leur domicile.

«Pour s’orienter vers la maison, ces requins doivent avoir une sorte de sens de la carte magnétique», dit Keller. «Si je vous mets au milieu de nulle part, vous ne pouvez pas pointer vers votre maison à moins que vous ne sachiez où vous vous trouviez par rapport à elle, et c’est un sens de la carte.

Klimley, qui n’a pas été impliqué dans l’article et est l’un des ancêtres de l’idée que les requins utilisent le géomagnétisme pour naviguer, dit que les expériences «montrent que si vous donnez aux requins un environnement magnétique différent de ce que les requins ont dans leur domaine vital, ils rentreront chez eux.

Mais d’autres chercheurs ne sont pas convaincus que le mot «carte» soit approprié pour décrire la capacité apparente des requins à s’orienter en détectant des champs magnétiques.

«C’est une bonne étude, mais ce que je n’approuve pas, c’est qu’elle démontre l’utilisation d’une carte magnétique», explique James Anderson, chercheur étudiant les systèmes sensoriels des requins à la California State University, Long Beach, qui n’a pas participé à la papier. Anderson dit que l’étude de Keller montre que les bonnetheads pourraient s’orienter vers la maison, mais ajoute: «une carte magnétique implique que l’animal sait non seulement où il se trouve et où il va, mais aussi sa destination finale – par exemple, ‘je dois aller au nord pour 500 miles pour se rendre au mont sous-marin X. ‘ Et je ne suis pas sûr qu’ils l’aient montré ici.

Le document a également attiré le soutien de ses conclusions concernant la navigation guidée magnétiquement des requins à partir de la composition génétique de diverses sous-populations de bonnetheads dispersées le long du périmètre du golfe du Mexique et de la côte atlantique de la Floride. Keller et ses co-auteurs ont calculé la distance génétique entre plus de dix populations de bonnetheads en utilisant des échantillons de leur ADN.

Lorsque les populations sont séparées par une barrière telle que la distance physique ou un obstacle qui les empêche de se mélanger et de se reproduire, les différences génétiques ont tendance à s’accumuler au fil du temps et conduisent finalement à un ADN de plus en plus divergeant.

Lorsque Keller et ses co-auteurs ont examiné l’ADN mitochondrial des bonnetheads, qui n’est hérité que de la mère de l’individu, l’équipe a constaté que la distance physique et les différences de température ne fournissaient pas la meilleure explication statistique des distances génétiques observées entre les populations. . Au lieu de cela, les populations avec les plus grandes distances génétiques entre elles avaient tendance à avoir des régions d’origine qui avaient également des signatures magnétiques très différentes.

Parce que les femelles retournent dans le même estuaire où elles sont nées pour donner naissance, et parce que l’ADN mitochondrial n’est hérité que des requins mamans, ces résultats soutiennent l’idée que le sens de ces femelles de ce qui ressemble à la maison peut être en partie défini par les champs magnétiques locaux. .

«Cela met en évidence la possibilité que les femelles choisissent des terrains de mise bas en partie sur la base de signatures magnétiques», explique Keller.

Salvador Jorgensen, chercheur sur le grand requin blanc, de l’aquarium de la baie de Monterey, dit qu’il pense que la découverte selon laquelle les requins utilisent les champs magnétiques de la Terre pour s’orienter et naviguer est susceptible de s’appliquer à une majorité d’espèces de requins, y compris les grandes et pleines de dents qu’il étudie. «Je suis intrigué par cette étude parce que nous reconnaissons les mêmes individus retournant dans les mêmes colonies de phoques sur la côte centrale de la Californie pendant 15 à 20 ans avec une précision extrême», dit Jorgenson, qui n’était pas impliqué dans l’article. «Et c’est après avoir parcouru des milliers de kilomètres vers et depuis le café des requins blancs ou Hawaï.»

La perception croissante des scientifiques de la façon dont les requins perçoivent leur environnement pourrait même un jour aider les chercheurs à comprendre si les humains bloquent ou confondent la navigation des animaux alors que l’infrastructure offshore continue de croître en étendue et en complexité.

«L’une des choses qui rend ce travail important est qu’ils installent des parcs à vagues et des parcs éoliens en mer et tous ces projets ont de gros câbles haute tension menant à la côte», déclare Klimley. «Ces câbles éteignent leurs propres champs électriques et si c’est ainsi que les requins naviguent, nous devons découvrir comment cette infrastructure sous-marine pourrait avoir un impact sur les requins migrateurs.»