Les êtres humains ont une longue histoire de persécution des prédateurs supérieurs tels que les loups, tigres et léopards. La disparition de ces prédateurs – des animaux au sommet de la chaîne alimentaire – a entraîné des conséquences écologiques, impacts économiques et sociaux dans le monde. Rarement les prédateurs se remettent complètement de l'oppression humaine, et, quand ils le font, nous manquons souvent de données ou d'outils pour évaluer leur récupération.

Les loutres de mer de Glacier Bay, Alaska, sont une exception. Dans une étude récente, notre équipe a relaté le retour incroyable des loutres de mer dans une région où elles étaient absentes depuis au moins 250 ans.

Notre approche – qui fusionne les mathématiques, statistiques et écologie – peuvent nous aider à mieux comprendre le rôle des loutres de mer dans les écosystèmes marins et la capacité des prédateurs de pointe à retourner dans un écosystème après leur absence. Cela peut même nous aider à comprendre ce que signifie un changement climatique pour de nombreuses autres espèces.

Retour à Glacier Bay

Bien qu'il ne soit généralement pas considéré dans la même veine que les loups, tigres et léopards, les loutres de mer sont un prédateur au sommet de l'écosystème marin côtier - la bande étroite entre l'habitat terrestre et océanique.

Au cours de la traite maritime commerciale des fourrures aux XVIIIe et XIXe siècles, les loutres de mer ont été presque chassées jusqu'à l'extinction dans toute leur aire de répartition dans l'océan Pacifique Nord. En 1911, il ne restait qu'une poignée de petites populations isolées.

Mais les populations de loutres de mer se sont rétablies dans de nombreuses régions, grâce à quelques changements. Le Traité international sur les otaries à fourrure de 1911 a protégé les loutres de mer de la plupart des prélèvements humains. Les agences de la faune ont également fait un effort pour aider la recolonisation de la loutre de mer.

Finalement, les loutres de mer ont commencé à augmenter en abondance et en distribution, et ils se dirigèrent vers Glacier Bay, un fjord glaciaire de marée et un parc national dans le sud-est de l'Alaska. Glacier Bay est fonctionnellement l'une des plus grandes aires marines protégées de l'hémisphère nord.

Glacier Bay était complètement recouverte de glace glaciaire jusqu'à environ 1750 – à peu près au même moment où les loutres de mer ont disparu des environs en raison de la surexploitation. Il a ensuite subi le recul glaciaire de marée le plus rapide et le plus étendu de l'histoire. Après le retrait des glaciers, un environnement riche a émergé. Ce nouvel environnement supportait de fortes concentrations d'animaux sauvages, y compris les espèces de proies de loutres de mer - telles que les crabes, les mollusques et les oursins – qui ont pu augmenter en taille et en abondance en l'absence de loutres de mer.

Les loutres de mer sont réapparues pour la première fois à l'embouchure de Glacier Bay en 1988. Ici, elles ont rencontré un vaste habitat, des populations de proies abondantes et une protection contre toute récolte humaine.

Notre approche

Il est difficile d'estimer comment les populations croissent et se propagent, en raison de leur nature dynamique. Chaque année, les animaux se déplacent vers de nouvelles zones, augmenter la superficie et les efforts nécessaires pour les trouver. Les avions à la recherche de loutres de mer doivent couvrir plus de terrain, généralement avec la même quantité de temps et d'argent. En outre, les individus peuvent se déplacer d'une zone à l'autre pendant n'importe quelle période pour un certain nombre de raisons, y compris le comportement social de la loutre de mer et sa réaction à l'environnement. Étant donné que ces défis peuvent interférer avec des estimations précises de la population, il est important de les comprendre et de les traiter.

Peu de temps après l'arrivée des loutres de mer à Glacier Bay, des scientifiques du US Geological Survey ont commencé à collecter des données pour documenter leur retour. Bien que les données aient clairement indiqué que les loutres de mer étaient en augmentation, nous avions besoin de nouvelles méthodes statistiques pour dévoiler l'ampleur de cette augmentation.

D'abord, nous avons développé un modèle mathématique utilisant des équations aux dérivées partielles pour décrire la croissance et la propagation des loutres de mer. Les équations aux dérivées partielles sont couramment utilisées pour décrire des phénomènes tels que la dynamique des fluides et la mécanique quantique. Par conséquent, ils étaient un choix naturel pour décrire comment une masse - dans notre cas, la population de loutres de mer – se propage à travers l'espace et le temps.

La nouvelle approche nous a permis d'intégrer notre compréhension actuelle de l'écologie et du comportement de la loutre de mer, y compris les préférences d'habitat, taux de croissance maximaux et où les loutres de mer ont été observées pour la première fois dans la baie Glacier.

Seconde, nous avons incorporé nos équations dans un modèle statistique hiérarchique. Des modèles hiérarchiques sont utilisés pour tirer des conclusions à partir de données issues de processus complexes. Ils offrent une flexibilité pour décrire et distinguer entre diverses sources d'incertitude, comme l'incertitude dans la collecte de données et les processus écologiques.

Les équations aux dérivées partielles ne sont pas nouvelles dans le domaine de l'écologie, datant d'au moins 1951. Cependant, en fusionnant ces équations avec des modèles statistiques formels, nous pouvons déduire de manière fiable des processus écologiques dynamiques, tout en quantifiant de manière appropriée l'incertitude associée à nos résultats. Il fournit un moyen basé sur les données pour analyser les relevés de l'abondance des loutres de mer au cours des 25 dernières années.

Cela nous a donné des estimations rigoureuses et honnêtes de la dynamique de colonisation qui ont incorporé notre compréhension du système écologique.

Une reprise record

Grâce à notre nouvelle approche, nous avons découvert que la population de loutres de mer de Glacier Bay a augmenté de plus de 21 pour cent par an entre 1993 et ​​2012.

Par comparaison, les taux de croissance estimés des loutres de mer dans d'autres populations en Alaska, qui se remettaient aussi, ont été limités à 17 à 20 pour cent. Par ailleurs, le taux de reproduction biologique maximal – le taux le plus rapide auquel les loutres de mer peuvent se reproduire – se situe entre 19 et 23 pour cent par an. Cela signifie que le taux de croissance de la loutre de mer de Glacier Bay était proche ou maximum, et plus grande que n'importe quelle population de loutres de mer enregistrée dans l'histoire.

Suite au recul des glaciers, les loutres de mer sont passées d'inexistantes à coloniser la quasi-totalité de Glacier Bay en l'espace de 20 ans. Aujourd'hui, ils sont l'un des mammifères marins les plus abondants dans la baie Glacier. Des observations récentes ont documenté de grands groupes de plus de 500 loutres de mer dans certaines parties de la partie inférieure de Glacier Bay, suggérant que les ressources en proies sont abondantes.

La fusion des méthodes statistiques et mathématiques de pointe décrites, pour la première fois, à quel point la croissance et la propagation de cette population étaient extraordinaires.

Les loutres de mer ont connu un grand succès à la suite du recul des glaciers de marée à Glacier Bay. Alors que la perte de glace de mer induite par le climat peut affecter négativement certains grands prédateurs au sommet, tels que les ours polaires ou les morses, d'autres espèces peuvent bénéficier de l'émergence d'habitats et de proies nouvellement disponibles.

Les humains ont causé le déclin mondial des prédateurs d'apex, et ces déclins sont souvent difficiles à inverser. Cependant, nos résultats suggèrent que, lorsqu'il y a une interférence humaine minimale, les prédateurs de pointe peuvent réussir largement à recoloniser un habitat convenable.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.