Une seule respiration suffit à l’orque entre deux plongées

Des scientifiques de Colombie-Britannique ont décodé la façon dont l’orque respire et livrent leurs conclusions dans l’étude Killer whale respiration rates (Le taux de respiration des orques). Il en résulte qu’elle respire une fois à chaque remontée à la surface, ce qui pourrait aider les scientifiques à comprendre son métabolisme et la quantité de poisson dont chacune a besoin pour survivre.

L’étude sur la respiration de l’orque en Colombie-Britannique

L’étude sur la respiration de l’orque, publiée le 15 mai 2024, a suivi onze orques résidentes du Sud et du Nord. Les chercheurs de l’université de Colombie-Britannique ont utilisé des drones et des balises de suivi des animaux marins pour observer quand, comment et à quelle fréquence les populations d’orques au large de la côte de la province canadienne respirent.

Comprendre comment les orques respirent doit donner aux scientifiques une idée de leurs besoins énergétiques. Pour leur étude, les chercheurs voulaient comprendre la quantité de nourriture que l’orque doit ingérer pour survivre, ainsi que la quantité d’énergie qu’elle dépense lorsqu’elle se repose, se déplace et chasse. Ces connaissances apparaissent essentielles pour améliorer les plans de conservation de ces animaux marins dont la survie est pour certains groupes menacée. C’est notamment le cas pour les orques résidentes du Sud de Colombie-Britannique.

L’étude révèle que les plongées des orques durent de quelques secondes à un maximum de 8,5 minutes. Plus important encore, les chercheurs ont confirmé que les orques ne respirent qu’une seule fois à chaque fois qu’elles remontent à la surface.

« Les orques sont comme des sprinters qui n’ont pas l’endurance marathonienne des baleines bleues et des baleines à bosse pour effectuer des plongées profondes et prolongées », a déclaré Andrew Trites, coauteur de l’étude et professeur à l’Institut des océans et des pêches de l’université de Colombie-Britannique.

Tess McRae, premier auteur de l’étude et étudiante en master à l’unité de recherche sur les mammifères marins de l’université de Colombie-Britannique, a déclaré que l’étude de la quantité d’oxygène absorbée par les orques au cours de leur journée pouvait être utilisée pour comprendre leur métabolisme. « Il est très important pour nous d’essayer de déterminer la quantité d’énergie qu’elles utilisent et, à l’inverse, la quantité de nourriture dont elles ont réellement besoin », a-t-elle affirmé.

L’échantillon sélectionné parmi la population d’orques résidentes du Nord et du Sud de la Colombie-Britannique

La population d’orques résidentes du Nord de la Colombie-Britannique a triplé depuis les années 1970 et compte aujourd’hui plus de 300 individus. Mais si l’on se dirige vers la frontière canado-américaine, on s’aperçoit qu’au cours de la même période, leurs cousines du Sud ne sont plus que 75, un chiffre qui n’a guère changé depuis la fin des terrifiantes captures pour les parcs d’attractions, désormais interdites.

La respiration de l’orque

Certaines études ont mis en évidence des niveaux élevés de toxines liées aux incendies de forêt et aux combustibles fossiles dans les couches adipeuses de la population méridionale. Les recherches ont également porté sur l’impact des différentes stratégies de chasse et sur la façon dont les bruits sous-marins provenant de l’activité industrielle et du trafic maritime pourraient perturber la navigation de l’orque. Toutefois, l’un des domaines de recherche les plus actifs consiste à déterminer si les épaulards consomment suffisamment de saumon royal, la nourriture préférée des orques résidentes du Sud, les SRKW (South Resident Killer Whales). C’est là qu’intervient la mesure de la respiration des épaulards.

Un Fitbit enfin calibré pour la respiration de l’orque

(Fitbit est la marque d’un traqueur d’activité physique utilisé par les sportifs. D’où la comparaison par les chercheurs entre l’étiquette D [D-tag] à ventouse et le Fitbit.)

Les données de l’étude ont été recueillies en août 2020, lorsque les chercheurs ont suivi les onze orques résidentes du Nord et du Sud dans le détroit de la Reine-Charlotte, le détroit de Johnston et le détroit de Juan de Fuca.

Chaque orque était munie d’une étiquette D (D-tag) à ventouse. Ces dispositifs de suivi restaient fixés pendant environ 20 heures avant de se détacher automatiquement. Les chercheurs ont ainsi recueilli des données vidéo, sonores et sur les mouvements sous-marins à l’aide d’accéléromètres triaxiaux, de magnétomètres et de gyroscopes. Depuis les airs, un pilote de drone de l’Institut Hakai a également surveillé les orques lorsqu’elles remontaient à la surface pour respirer.

Cette surveillance combinée a permis aux scientifiques d’obtenir une « vue d’ensemble de ce que faisaient les baleines », a déclaré Tess McRae.

Étiquettes D-tag et formules mathématiques pour étudier la respiration de l’orque

Il n’y avait qu’un seul problème : sur les 8 118 plongées pour lesquelles les scientifiques disposaient de données de marquage, seules un peu plus de 500 étaient accompagnées d’images de drone correspondantes. En se tournant vers le département des statistiques de l’UBC, les chercheurs ont expliqué qu’ils avaient eu recours à des formules mathématiques pour prédire le comportement et les rythmes respiratoires là où ils ne disposaient pas d’images de drone.

Tess McRae, qui a passé des heures à enregistrer et à classer ces images, a déclaré qu’elle ne s’est jamais lassée de regarder les animaux marins s’approcher de la surface et projeter un nuage de brume à partir de leur évent.

« En fin de compte, ce travail a porté ses fruits », a déclaré Beth Volpov, coauteur de l’étude et chercheuse postdoctorale à l’unité de recherche sur les mammifères marins de l’UBC, qui, originaire du Kansas, dit avoir « suivi les orques jusqu’à Vancouver et ne jamais en être repartie ». Selon elle, apprendre que les orques prennent une respiration par intervalle de surface est extrêmement utile pour tirer le meilleur parti de leurs traqueurs sous-marins. Bien qu’ils aient été déployés pour la première fois dans les années 1970, il n’a jamais été établi avec certitude s’ils étaient correctement calibrés pour la respiration, jusqu’à aujourd’hui.

En combinant les données des traceurs et des drones, l’équipe a analysé 8 118 plongées au total. Les orques étudiées respiraient 1,2 à 1,3 fois par minute lorsqu’elles se reposaient et 1,5 à 1,8 fois par minute lorsqu’elles se déplaçaient ou chassaient. La plupart des plongées duraient moins d’une minute, bien qu’un mâle adulte ait passé plus de huit minutes sous la surface.

À titre de comparaison, l’homme respire environ 15 fois par minute au repos et 40 à 60 fois par minute lorsqu’il fait de l’exercice. Le rythme respiratoire des orques équivaut à « retenir sa respiration et courir jusqu’à l’épicerie, faire ses courses et revenir avant de respirer à nouveau », explique Beth Volpov. « Lorsque vous portez votre Fitbit, il utilise une équation mathématique et prédit le nombre de calories que vous brûlez. C’est un peu comme si nous avions fait la même chose pour l’orque. Par rapport aux humains, qui prennent en moyenne 40 à 60 respirations par minute lorsqu’ils font de l’exercice, les épaulards de l’étude prenaient moins de deux respirations par minute lorsqu’ils se déplaçaient ou chassaient. »

Autre fait notable : les chercheurs ont découvert que ces orques piscivores passaient environ 25 % de leur temps à se nourrir, soit quatre fois plus que les 91 minutes que le Canadien moyen passe à manger chaque jour.

De quelle quantité de poisson l’orque de Colombie-Britannique a-t-elle réellement besoin ?

Selon Beth Volpov, la prochaine étape consiste à comprendre combien de calories une orque brûle chaque jour, puis combien de saumons il lui faut pour stabiliser et développer sa population. Après avoir confirmé que les orques ne prennent qu’une seule inspiration avant de plonger sous l’eau, les chercheurs ont en effet pu calculer la quantité d’oxygène consommée par les orques par minute. Ils doivent maintenant déterminer si les orques résidentes du Nord et du Sud ont accès à suffisamment de nourriture dans leur habitat, ce qui permettra d’orienter les efforts de conservation.

Cela s’avère toutefois délicat. Les épaulards sont de toutes tailles et nul ne sait exactement combien de calories un saumon royal moyen fournit en fonction des différentes périodes de l’année. « C’est comme la différence entre manger un Big Mac ou du céleri, n’est-ce pas ? Lorsqu’ils mangent du poisson, combien de calories ingèrent-ils réellement ? » résume Beth Volpov.

En tenant compte de ces variables, la chercheuse estime que les scientifiques seront encore plus à même d’aider les gouvernements à prendre des décisions fondées sur des preuves quant à la meilleure façon de protéger les stocks de poissons et les prédateurs qui en dépendent. « La nouvelle recherche est cohérente avec d’autres résultats, ce qui signifie que nous sommes sur la bonne voie pour trouver une solution satisfaisante, notamment pour la population des orques résidentes du Sud. C’est ce sur quoi nous travaillons en ce moment. Nous n’avons pas encore trouvé la solution. »

Pour Tess McRae, cette expérience a renforcé l’idée que l’étude d’une espèce pour contribuer à sa sauvegarde commence par l’observation, avec quelque chose d’aussi simple que de compter ses respirations.