En bref
Des chercheurs ont diffusé des sons graves dans la mer et observé des requins à nageoires noires changer de direction, parfois alors qu’ils se trouvaient à plusieurs dizaines de mètres du haut-parleur. La réaction la plus éloignée a été filmée à 74,0 mètres. L’expérience ne permet toutefois pas de savoir jusqu’où les requins peuvent entendre ni comment ils repèrent les sons.
Une expérience en mer, au large de la Floride
Un haut-parleur sous l’eau peut sembler n’être qu’un détail dans la vie d’un requin. Pourtant, observer un animal libre de ses mouvements réagir à un son diffusé à des dizaines de mètres soulève une question importante sur ses sens. Une équipe de Florida Atlantic University a filmé des requins à nageoires noires au large du comté de Palm Beach et constaté que certains changeaient de direction lors de la diffusion de certains sons. La réaction la plus éloignée a été observée à 74,0 mètres ; d’autres ont eu lieu à 66,1 et 61,8 mètres. Ces distances correspondent aux observations réalisées dans une expérience donnée : elles ne déterminent pas la portée maximale de l’ouïe des requins.
Caroline Sullivan, Edmund Gerstein et Stephen Kajiura, de Florida Atlantic University, ont mené l’étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Integrative Organismal Biology. Les chercheurs ont choisi des requins à nageoires noires qui se rassemblent en hiver dans les eaux peu profondes près de Palm Beach. Comme ils étaient nombreux dans une zone facile à surveiller, l’équipe a pu les filmer depuis les airs, sans les sortir de leur milieu naturel.
Les chercheurs ont immobilisé un bateau dans une zone où l’eau avait une profondeur de 2 à 5 mètres, puis ont laissé flotter le haut-parleur derrière lui, à une distance de 13 à 19 mètres. Un drone, placé à une hauteur de 40 à 50 mètres, a filmé les déplacements des requins sans que l’équipe ait besoin de les approcher dans l’eau. Un voyant était fixé à la bouée portant le haut-parleur : il s’allumait au début de la diffusion, ce qui a permis de faire coïncider précisément le déclenchement du son et les mouvements visibles sur la vidéo.
La simple présence d’un requin près de l’appareil ne suffisait pas à être considérée comme une réaction. Les chercheurs retenaient une réponse lorsque l’animal changeait de trajectoire juste après le début du son. Pour estimer la distance qui le séparait du haut-parleur, ils se sont servis de la longueur du bateau, soit 6,73 mètres, comme repère sur les images aériennes. Cette méthode permettait d’évaluer les distances dans des conditions réelles, plutôt que de limiter les observations à un bassin ou à un environnement fermé.
Des sons destinés à faire fuir, pas à attirer
Chaque essai commençait par un son de contrôle aigu, à 10 kilohertz, suivi de 5 secondes de silence, puis de l’un des trois sons graves et pulsés. Le son de contrôle durait lui aussi 5 secondes. Les requins n’ont pas montré de changement notable en réponse à la fréquence de 10 kilohertz, située en dehors de la plage connue de leur ouïe. En revanche, les sons graves ont été suivis de changements de direction.
L’équipe a choisi des sons puissants, et non des sons faibles censés imiter une source de nourriture. Leur niveau atteignait 140 décibels, par rapport à une pression de référence de 1 micropascal, mesurée à 1 mètre de la source. C’était environ 80 décibels de plus que le niveau de bruit de fond le plus faible relevé sur le site. D’après les chercheurs, il s’agissait de diffuser un signal assez désagréable pour provoquer une réaction nette, même si l’état ou les motivations des requins variaient au moment de l’essai.
Cette précision est essentielle pour interpréter les résultats. Le fait qu’un requin se détourne ne signifie pas qu’il a entendu un signal naturel familier ou qu’il a été attiré par lui : l’expérience visait à observer sa réaction à un son conçu pour le déranger. L’intensité compte également. Un son discret peut avoir un effet tout à fait différent de celui d’un bruit soudain et puissant.
Que nous apprennent les chiffres ?
Sur les 209 essais, les chercheurs ont observé 165 changements de direction qui éloignaient les requins de la source sonore, soit environ 79 %. Aucune réaction au son de contrôle aigu n’a été relevée au cours des 209 essais. Parmi les réactions enregistrées, 118, soit 71,5 %, ont eu lieu dans la zone que les chercheurs définissent comme le champ lointain.
Un détail de calcul mérite d’être signalé. Le résumé publié de l’étude indique un taux de 71,6 % en se référant au nombre de 209, qui correspond pourtant au total des essais et non à celui des réactions. Le calcul de 118 réactions en champ lointain sur 165 réactions au total donne environ 71,5 %. Cette correction ne change pas le résultat général, mais elle précise quel dénominateur utiliser pour comprendre le pourcentage.
La distance maximale observée variait selon le son : 74,0 mètres pour l’un, 66,1 mètres pour un autre et 61,8 mètres pour le troisième. On peut donc dire qu’une réaction a été filmée à au moins 61,8 mètres, soit environ 62 mètres. Les sons ne provoquaient pas tous une réaction au même niveau au-dessus du bruit ambiant : il fallait une hausse d’environ 16 décibels pour le son de fréquence la plus basse et d’environ 45 décibels pour celui de la fréquence la plus élevée.
Pourquoi distinguer champ proche et champ lointain ?
Sous l’eau, le son ne se propage pas comme on pourrait l’imaginer en comparant le haut-parleur à celui d’une pièce. En acoustique sous-marine, les chercheurs distinguent une zone proche de la source et une zone plus éloignée. Dans cette étude, la limite entre les deux est fixée à trois longueurs d’onde. Or la longueur d’onde dépend de la fréquence : plus celle-ci est basse, plus la longueur d’onde est grande, et plus la zone proche s’étend loin de la source.
Dans l’eau, le son se déplace à environ 1 500 mètres par seconde. À une fréquence de 100 hertz, diviser cette vitesse par la fréquence donne une longueur d’onde de 15 mètres. En appliquant la règle des trois longueurs d’onde, le champ proche s’étend alors jusqu’à 45 mètres. Pour les trois sons de l’expérience, les chercheurs ont estimé la limite de cette zone à environ 45 mètres pour la fréquence la plus basse, 22,5 mètres pour la fréquence intermédiaire et 11,3 mètres pour la plus élevée.
Cette distinction importe en raison d’une idée longtemps répandue au sujet des requins. Contrairement à certains poissons, ils n’ont pas de vessie remplie d’air, une structure qui peut aider à percevoir des composantes sonores à distance. On a donc souvent supposé qu’ils réagissaient surtout aux sons à proximité de leur source. Or certaines réactions ont été filmées au-delà des limites calculées du champ proche pour deux des sons. Cela met cette hypothèse à l’épreuve, sans pour autant expliquer le mécanisme sensoriel utilisé par les requins.
La réaction des requins au son n’est pas une découverte récente
Les scientifiques savent depuis des décennies que les sons peuvent modifier le comportement des requins. En 1963, Donald Nelson et Samuel Gruber ont publié une étude indiquant que des sons graves et pulsés pouvaient attirer de grands requins près des récifs de Miami. Les impulsions les plus efficaces se situaient généralement entre 20 et 60 hertz, une plage qui peut évoquer le bruit d’un poisson en difficulté. Les impulsions plus aiguës et les sons graves continus n’avaient pas le même effet.
Des travaux ultérieurs montrent que la réaction dépend de l’intensité du son et de l’état de l’animal. Dans une étude menée en 1978 dans le détroit de Floride et aux Bahamas, des requins soyeux se sont approchés d’une source sonore, puis ont rapidement pris la fuite lorsque le niveau a augmenté d’environ 20 décibels, en particulier si cette hausse était soudaine. Leur réaction s’est ensuite atténuée au fil des essais. Elle était aussi moins marquée chez les jeunes requins en présence de poisson fraîchement haché. L’année suivante, une étude sur les requins-citrons a montré qu’il fallait une hausse d’au moins 18 décibels au-dessus du bruit de fond pour provoquer un éloignement, d’après les travaux antérieurs cités dans l’étude actuelle.
Il serait donc trompeur de résumer la relation entre requins et sons à une règle simple selon laquelle le son les attire ou les fait toujours fuir. Le type d’impulsions, leur intensité, l’état de l’animal et la répétition de l’exposition peuvent tous influer sur le résultat. L’expérience menée en Floride cherchait à repérer une forte réaction à un son répulsif ; elle n’avait pas pour but de tester une méthode garantie pour éloigner les requins des humains.
Ce que l’expérience ne démontre pas
Les résultats montrent que des requins à nageoires noires ont changé de direction après l’émission de sons graves et que certaines réactions ont eu lieu à grande distance, selon la classification acoustique retenue. Mais ils ne prouvent pas que les animaux ont déterminé avec précision l’emplacement du haut-parleur. Les chercheurs ont interprété le fait qu’ils s’en éloignent comme un signe qu’ils percevaient une direction. Toutefois, les images prises depuis le dessus ne permettent pas de savoir avec quelle précision les requins localisaient la source ni comment ils s’y prenaient.
L’étude n’a pas non plus mesuré les mouvements des particules d’eau associés au son. Cette mesure aurait pu aider à comprendre quel signal les requins avaient perçu, mais les chercheurs ont indiqué qu’elle n’était pas réalisable dans les conditions de l’expérience sur le terrain. L’idée que les requins s’appuient sur le mouvement des particules reste donc une explication possible, et non un mécanisme directement confirmé par les mesures.
La distance maximale de 74,0 mètres doit elle aussi être interprétée avec prudence. La caméra du drone ne couvrait pas une zone illimitée : la longueur de son champ de vision variait entre 75 et 94 mètres. Les 74 mètres correspondent donc à la réaction la plus éloignée visible sur les images, et non à la distance au-delà de laquelle les requins cesseraient d’entendre. D’autres réactions ont peut-être eu lieu hors du cadre, ou peut-être pas ; l’expérience ne permet pas de trancher.
Le son de fréquence la plus basse fournit des indices plus difficiles à interpréter que les deux autres. Il a provoqué la réaction la plus éloignée, mais sa longueur d’onde plus grande étend aussi son champ proche. Selon les calculs de l’étude, seules 33,9 % des réactions à ce son ont eu lieu dans le champ lointain, contre 87,2 % et 96,6 % pour les deux autres sons. D’après les nombres recensés dans l’étude, ces pourcentages correspondent respectivement à environ 20, 41 et 57 réactions.
Les chercheurs ont remarqué que le son le plus grave contenait une certaine quantité d’énergie sous 100 hertz, ce qui allonge le champ proche calculé. Ils estiment toutefois que les réactions associées à l’énergie comprise entre 400 et 800 hertz ne s’expliquent pas simplement par cet élargissement. Cette nuance est importante : toutes les réactions ne constituent pas des indices de même force en faveur d’une perception à distance.
Le son pourrait-il servir de barrière contre les requins ?
L’expérience ne permet pas de répondre à cette question. Elle portait sur une seule espèce, à un seul endroit de la côte floridienne et avec des sons diffusés dans des conditions précises. Un changement de direction immédiat pendant un essai ne dit pas si l’effet persisterait après des expositions répétées ni s’il empêcherait les requins de s’approcher des zones de baignade. L’étude de 1978 avait déjà montré que la réaction des requins soyeux diminuait lorsque le son était diffusé à plusieurs reprises, signe qu’ils peuvent s’y habituer.
Une étude publiée en 2019 dans la revue Scientific Reports invite elle aussi à la prudence. Les requins blancs n’avaient pas montré de changement significatif de comportement à la diffusion de sons d’orques, et les chercheurs avaient conclu que le son, à lui seul, ne constituait pas un répulsif efficace. Cela ne signifie pas que tous les sons sont sans effet. Mais la réaction observée chez les requins à nageoires noires ne suffit pas à démontrer qu’un dispositif sonore pourrait protéger concrètement les nageurs.
Leur sensibilité se cache-t-elle dans l’oreille interne ?
L’équipe de Floride avance une piste : une structure de l’oreille interne appelée sacculus neglectus, qui contient des cellules ciliées sensibles, pourrait contribuer à expliquer cette perception. Des espèces proches des requins à nageoires noires possèdent davantage de ces cellules que d’autres requins. Leur nombre n’a toutefois pas encore été mesuré chez l’espèce étudiée. Le lien entre ces cellules et les réactions observées reste donc une hypothèse à vérifier directement.
Pour Stephen Kajiura, la prochaine étape consiste à comprendre comment les sens des requins captent ces signaux lointains et comment leur cerveau les interprète. Caroline Sullivan, qui a réalisé ce travail dans le cadre de son mémoire de master, souligne de son côté l’intérêt d’étudier le son en mer : dans un bassin, les ondes se réfléchissent sur les parois et parviennent à l’animal depuis plusieurs directions. Ces échos peuvent transformer l’expérience en un environnement sonore rempli de signaux qui se chevauchent, plutôt qu’en une scène simple où les sons seraient faciles à isoler.
Conclusion
Cette expérience en milieu naturel montre que des requins à nageoires noires ont réagi à des sons graves et pulsés, avec une réaction filmée jusqu’à 74,0 mètres. Au total, 165 réactions ont été observées sur 209 essais, dont 118 dans le champ lointain selon la définition des chercheurs. Mais l’étude ne fixe pas la portée maximale de l’ouïe des requins, ne prouve pas qu’ils localisent précisément la source et ne révèle pas comment ils perçoivent le son. Elle ne démontre pas non plus que des haut-parleurs pourraient protéger les nageurs. Le constat le plus solide est que certains requins réagissent à des sons diffusés à distance ; la façon dont ils le font et la fiabilité de cette réaction restent à élucider.