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2 mars 2017

OFFRE DE THESE - Traitement et analyse de signaux bioacoustiques dans l’océan Indien austral


Catégorie : Doctorant


La chasse baleinière durant le siècle dernier a fortement fragilisé les populations de grandes baleines dans l'hémisphère sud. Certaines populations semblent progressivement sortir des enjeux de conservation tandis que dautres espèces comme les baleines bleues présentent toujours un statut de conservation préoccupant (IUCN). La reconstitution de ces populations reste très mal connue, car la collecte de données par des méthodes classiques (observations visuelles) est difficile et très limitée. Cependant, les grandes baleines émettent des signaux sonores (vocalises) caractéristiques des espèces, sous-espèces et sous-populations, qui peuvent être détectés à grande distance. Lacoustique passive savère ainsi une approche alternative très pertinente et efficace pour préciser leur statut (présence, distribution, mouvements migratoires). Cest dans ce contexte quun observatoire acoustique couvrant une grande partie de l'océan Indien austral a été mis en place en 2010. Un premier travail de thèse (TASBIO 2014-2017) a démontré la richesse des séries temporelles acoustiques acquises pour létude de la baleine bleue Antarctique (Leroy et al., 2016). Il sagit ici dadapter le protocole analytique à des vocalises dautres espèces (baleines bleues pygmées, rorqual commun) pour une analyse systématique des données acquises. Les résultats seront interprétés en termes de présence saisonnière, de distribution spatiale, de sympatrie, et dutilisation de lhabitat dans l'océan Indien austral. Ces observations pluriannuelles seront ensuite examinées au regard de lévolution des conditions environnementales (température, réseau trophique, mouvements des fronts océaniques, bruit ambiant) afin de mieux comprendre les schémas de distribution et leur possible évolution.

 

Problématique

Dans l'enjeu mondial de la préservation de la biodiversité, le statut de certaines espèces de grandes baleines comme la baleine bleue reste préoccupant. En effet, les populations de grandes baleines ont été décimées jusquà leur quasi extinction par la chasse baleinière au cours du siècle dernier. Aujourdhui, alors que les connaissances de base sur ces espèces restent largement incomplètes (taux de recouvrement des populations, distribution, abondance, migration, aire de reproduction), la pêche industrielle intensive, le réchauffement climatique et la pollution sonore menacent directement ces populations déjà fortement fragilisées. Dans ce contexte, une initiative internationale soutenue par la Commission Baleinière Internationale (CBI) a été mise en place en 2009 pour coordonner l'étude des grandes baleines dans locéan austral afin de proposer des mesures de conservation basées sur des connaissances scientifiques solidement établies. Les grandes baleines font ainsi lobjet dune attention particulière de la communauté scientifique, qui, pour les étudier, a recours à une écoute acoustique passive à grande échelle. En effet, cette surveillance acoustique savère une approche très efficace pour étudier et suivre l'évolution des populations de mammifères marins durant de longues périodes de temps dans de vastes régions reculées du globe ou hostiles à l'Homme. Elle consiste à enregistrer en continu les sons du milieu marin, puis à les analyser finement pour détecter et inventorier les signaux acoustiques émis par les cétacés présents dans les enregistrements. Tous les cétacés produisent des sons (clics, sifflements, vocalises) dont la plupart sont caractéristiques de lespèce ou de la population par leur forme, leur fréquence ou leur durée.

Depuis 2010, le laboratoire Géosciences Océan (UBO-CNRS) met en oeuvre un réseau de 6 à 9 hydrophones, déployés sur un large gradient longitudinal et latitudinal dans locéan Indien austral (réseau OHASISBIO). L'analyse des enregistrements a révélé une grande quantité de vocalises de grandes baleines (Tsang-Hin-Sun et al., 2015) notamment de baleine bleue Antarctique, dont l'étude approfondie a fait l'objet dune récente thèse (TASBIO, Socheleau et al., 2015 ; Leroy et al., 2016). Les enregistrements collectés par le réseau OHASISBIO se révèlent être une base de données unique au monde. Ces données, par leur résolution spatiale (multi-sites) et temporelle (multi-années en continu), font de cette région australe une des zones les plus suivies pour létude des grandes baleines. Le projet proposé ici est donc tout particulièrement intéressant pour apporter un socle de connaissances scientifiques solides pour définir ou redéfinir les statuts de conservation des baleines dans lhémisphère sud.

Ce projet vise à étendre les approches développées récemment pour la baleine bleue Antarctique (Socheleau et al., 2015 ; Leroy et al., 2016) à dautres espèces et plus particulièrement les trois sous-populations de baleines bleues pygmées qui fréquentent le sud de l'océan Indien et dont le statut de conservation nest pas défini par manque de données. Les difficultés résident dans la mise au point d'outils de détection automatique des vocalises dont les caractéristiques varient dune espèce à lautre, dans lapplication de ces algorithmes à un jeu de données conséquent (7 ans denregistrements continus sur 6 à 9 sites), dans la validation des détections, enfin dans lanalyse statistique de leur dénombrement pour les interpréter en termes de présence saisonnière, de distribution spatiale, et de sympatrie (recouvrement partiel ou total des aires de distribution). Au delà, le caractère pluriannuelle de ces observations permet de les confronter aux observations environnementales (température, réseau trophique, mouvements des fronts océaniques, bruit ambiant) afin de mieux comprendre les facteurs qui contrôleraient les distributions spatiales et saisonnières observées.

Approche méthologique

Le projet de thèse consistera à traiter et analyser un ensemble denregistrements acoustiques recueillis par le réseau OHASISBIO. Nous disposons maintenant de 7 ans denregistrements acoustiques continus sur 5 à 6 sites couvrant un large gradient de latitudes et de longitudes (~30deg x 30deg). Un premier travail de thèse (2014-2017) a démontré la richesse de ces informations pour létude de la baleine bleue Antarctique (Leroy et al., 2016). Il sagit ici détendre à dautres espèces, sous-espèces et sous-populations de grandes baleines (sous-populations de baleines bleues pygmées ouest Indiennes, nord Indiennes, Australiennes et le rorqual commun) l'approche développée: tests de nouveaux algorithmes de détection, analyse systématique des données disponibles, caractérisation et classification des vocalises détectées. Ces résultats seront analysés et interprétés en termes de présence saisonnière, de distribution spatiale, de sympatrie des espèces et populations, et dutilisation de lhabitat dans locéan Indien austral. Ces observations seront ensuite examinées en regard de lévolution des conditions environnementales (température, réseau trophique, mouvements des fronts océaniques, bruit ambiant).

Environnement

Dans le contexte régional, ce travail participe à lexploitation de données recueillies depuis 2010 dans le cadre de lObservatoire des Sciences de lUnivers de lIUEM, en particulier sur la biodiversité dans locéan Indien austral. Cette thèse valorisera des données acquises depuis 2010 à laide du parc dhydrophones autonomes financé dans le cadre de l'Observatoire des Domaines Océaniques (projet CPER ODO 2007-2013).

Dans le contexte national et international, ce projet sera une contribution française à la recherche sur les espèces menacées dextinction et apportera des connaissances utiles à la Commission Baleinière Internationale et aux partenariats de recherche associés, notamment dans le cadre du programme international « Southern Ocean Research Program » de la CBI. Ce projet, en partenariat avec l'ENSTA Bretagne, renforcera la visibilité des laboratoires de la pointe bretonne dans cette initiative internationale.

La présence des îles australes françaises dans locéan Indien (Crozet, Kerguelen, Amsterdam) et les campagnes de ravitaillement annuelles permettent à la France de maintenir le réseau de surveillance acoustique OHASISBIO et ainsi de jouer un rôle de tout premier plan dans linitiative internationale soutenue par la Commission Baleinière Internationale (CBI) pour l'étude des grandes baleines dans l'océan austral.

Références

Leroy, E.C., Samaran, F., Bonnel, J. & Royer, J.-Y., 2016. Seasonal and diel vocalization patterns of Antarctic blue whale (Balaenoptera musculus intermedia) in the Southern Indian Ocean: a multi-year and multi-site study, PLOS ONE, 11, e0163587.

Tsang-Hin-Sun, E., Royer, J.-Y. & Perrot, J., 2016. Seismicity and active accretion processes at the ultraslow-spreading Southwest and intermediate-spreading Southeast Indian ridges from hydroacoustic data, Geophys. J. Int., 206, 1232-1245. Tsang-Hin-Sun, E., Royer, J.-Y. & Leroy, E., 2015. Low- frequency sound level in the Southern Indian Ocean, J. Acoust. Soc. Am., 138, 1-8.

Socheleau F.-X., Leroy E., Carvallo Pecci A,. Samaran F., Bonnel J. & Royer J.-Y. 2015. Automated detection of Antarctic blue whale calls. J. Acoust. Soc. Am., 138:31053117.
Royer, J.-Y., Chateau, R., Dziak, R.P. & Bohnenstiehl, D.R., 2015. Seafloor seismicity, Antarctic ice-sounds, cetacean vocalizations and long-term ambient sound in the Indian Ocean basin, Geophys. J. Int., 202, 748-762.

Contact

Angélique Drémeau (ENSTA Bretagne / LabSTICC), angelique.dremeau(at)ensta-bretagne.fr

 

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