Les futurs collecteurs de données de Farzaneh Mansouri sillonnent les océans du monde entier, suivant les floraisons de productivité et accumulant des décennies d'informations, le tout dans leur cérumen. Mansouri, un scientifique de l'environnement à l'Université Baylor à Waco, Texas, étudie les « bouchons d'oreilles » en cire accumulés au fil des années dans les conduits auditifs scellés des baleines. Les bouchons d'oreilles, selon ses découvertes, fournir des enregistrements des mouvements et des régimes alimentaires des animaux au cours de leur longue vie.

Les baleines sont connues comme des sentinelles océaniques - les énormes mammifères peuvent fournir aux chercheurs des informations précieuses sur l'environnement océanique - mais sont très difficiles à étudier, dit Sascha Usenko, un chimiste environnemental et chercheur senior avec le projet de Mansouri, qui travaille également à l'Université Baylor.

Mansouri, Usenko et leurs collègues ont trouvé un nouveau moyen d'accéder à ces informations :l'analyse des bouchons d'oreilles de baleine, collectés sur des baleines mortes au cours des dernières décennies et conservés comme de simples curiosités dans les réserves des musées du monde entier. Les chercheurs ont découvert que les couches des bouchons d'oreilles des baleines contiennent des couches temporelles d'isotopes stables de carbone et d'azote. Ces isotopes peuvent montrer où les baleines ont voyagé et de quoi elles se sont nourries pendant des décennies. Mansouri a présenté les résultats de ses travaux plus tôt cette semaine lors de la réunion d'automne 2017 de l'American Geophysical Union à la Nouvelle-Orléans.

"Cette recherche, dans son droit, modifie notre compréhension du comportement de recherche de nourriture, " dit Usenko.

La nouvelle recherche donne également aux scientifiques un aperçu des conditions océaniques passées.

"Ces sortes de bases de données à long terme sont impossibles à obtenir pour la plupart des animaux, " a déclaré Michael Polito, un écologiste de la Louisiana State University à Baton Rouge qui n'était pas impliqué dans les recherches de Mansouri. "C'est un record incroyable."

Un dossier complet

Les baleines aiment les baleines à bosse, nageoires, les bleus et les minkes sont migrateurs. Chaque été, ils nagent vers leurs aires d'alimentation polaires et excrètent du cérumen de couleur claire. La cire de couleur foncée marque leurs voyages vers le plus chaud, aires de reproduction plus équatoriales en hiver. Peu d'animaux sont aussi longévifs et étendus.

Au fil des années, ces couches sombres et claires délimitent les mouvements des baleines à travers les océans du monde. Au début des années 1900, les scientifiques ont découvert qu'ils pouvaient lire ces couches comme des cernes d'arbres, compter l'âge d'une baleine dans son cérumen, mais n'est pas allé plus loin.

"C'est comme une carotte de sédiments, ou une carotte de glace, " dit Mansouri. Et les scientifiques modernes connaissent les carottes, qu'ils viennent des récifs, des glaciers ou même des arbres, peut abriter d'énormes quantités d'informations. Les chercheurs ont décidé de creuser.

Ils ont échantillonné 20 bouchons d'oreilles de plusieurs espèces de baleines dans les océans Atlantique et Pacifique, en acquérir du Smithsonian Institution National Museum of Natural History à Washington, D.C. (qui a stocké plus d'un millier de bouchons d'oreille de baleine pendant plus de cinquante ans) et d'autres du Natural History Museum de Londres.

Les chercheurs ont séparé chaque couche délicate de cérumen, constitué d'une matrice organique de lipides, cires, et la kératine. Ils ont pulvérisé le cérumen et analysé les ratios de différents isotopes de carbone et d'azote dans les lipides. Les rapports isotopiques dans les couches du bouchon d'oreille d'une baleine particulière peuvent être utilisés comme une chronologie, montrant la stabilité ou la variabilité au cours des années de la vie d'une baleine. On sait que les concentrations de carbone-13 diminuent avec les latitudes plus élevées, Ainsi, les profils de cet isotope peuvent révéler à quelle distance de l'équateur une baleine particulière aurait pu voyager d'une année à l'autre.

Les concentrations d'azote-15 augmentent au fur et à mesure que vous montez dans la chaîne alimentaire, leurs profils pourraient donc révéler les changements alimentaires des baleines d'une année à l'autre. Par exemple, si les baleines se nourrissaient de plancton, leurs niveaux d'azote-15 devraient être inférieurs à ceux des années où ils se sont nourris de poissons mangeurs de plancton.

Certains des bouchons d'oreille que les chercheurs ont étudiés ont révélé des concentrations d'isotopes relativement stables pour le carbone et l'azote, indiquant que les baleines ont probablement englouti les mêmes types d'aliments dans les mêmes zones pendant de nombreuses décennies.

Certains, cependant, avaient des schémas moins simples de concentration isotopique. Mansouri s'est demandé si le groupe de baleines dont les niveaux de carbone-13 ont diminué régulièrement sur plusieurs décennies n'aurait pas pu être poussé vers le nord au fil du temps par une augmentation du trafic maritime mondial ou le réchauffement des températures de surface des océans.

Une teneur stable en azote 15 au fil du temps indiquait que certaines baleines se nourrissaient probablement du même type de nourriture (rorquals bleus, par exemple, spécialisé dans le plancton océanique appelé krill), mais avec beaucoup plus de variabilité dans leur carbone-13, ils ont dû voyager plus pour trouver leur nourriture, dit Mansouri.

Plus profondément dans les couches

Mansouri et l'équipe pensent que leurs résultats ne sont que le bout du cérumen.

Mansouri et Usenko sont enthousiasmés par la possibilité de faire correspondre les modèles des isotopes du carbone-13 et de l'azote-15 à d'autres événements qui pourraient être enregistrés dans l'histoire ou à d'autres types de données collectées à partir de spécimens de baleines.

Les hormones, par exemple, pourrait indiquer des périodes de stress dans la vie des baleines. La cartographie de l'incidence du stress ainsi que des périodes particulièrement variables au cours de la vie d'une baleine particulière pourrait montrer une image plus claire des raisons pour lesquelles elle change de source de nourriture ou d'emplacement. Niveaux de polluants, trop, pourrait clarifier certains des modèles isotopiques, selon les chercheurs. Guerres mondiales, la présence et l'absence de chasse à la baleine à fort impact et l'augmentation du bruit dans les océans au cours des 250 dernières années représentent certains des changements océaniques dramatiques potentiellement encodés dans la masse de cérumen enfouie profondément à l'intérieur du crâne d'une baleine, dit Usenko.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.