Tout comme une montre intelligente peut dire à son porteur combien de calories il consomme pendant l’exercice, les données des appareils portables des dauphins peuvent désormais être utilisées pour estimer la quantité d’énergie que les dauphins utilisent lorsqu’ils nagent.
Les ingénieurs de l’Université du Michigan, en collaboration avec des spécialistes des mammifères marins de Dolphin Quest Oahu, ont dirigé le développement de capteurs portables pour les mammifères marins afin de surveiller les mouvements et le comportement afin d’améliorer les efforts de conservation marine pour ces animaux.
Les dauphins et autres créatures marines sont affectés par les perturbations humaines dans leur habitat, notamment le changement climatique, la surpêche, la pollution sonore due à la navigation, la construction, l’exploration pétrolière et l’activité des sonars de la marine. Ces types de perturbations peuvent interrompre un comportement animal important comme la recherche de nourriture pour les poissons et la socialisation, mais il est difficile de mesurer les perturbations car les animaux vivent sous l’eau.
Des appareils très similaires aux trackers de fitness utilisés par les humains – connus sous le nom de balises de biologging – sont utilisés dans la recherche en biologie, mais l’estimation du coût énergétique de la natation a été difficile. Désormais, grâce à des étiquettes de biologging personnalisées fabriquées en collaboration avec Loggerhead Instruments, la Woods Hole Oceanographic Institution dans le Massachusetts et l’Université d’Aarhus au Danemark, les ingénieurs du Michigan sont capables de mesurer le mouvement des animaux pendant des milliers de mouvements pendant qu’ils nagent.
« Notre objectif est d’utiliser les données des balises pour estimer les événements de recherche de nourriture, le nombre de poissons consommés au cours d’une journée et de relier cela aux estimations de la quantité d’énergie utilisée par les dauphins pendant le mouvement nécessaire pour attraper ces poissons », a déclaré Alex Shorter, professeur adjoint à l’UM. de génie mécanique et auteur principal d’un article dans le Journal de biologie expérimentale. « C’est important pour la conservation car nous pouvons ensuite utiliser notre approche pour estimer les coûts énergétiques lorsque ces animaux sont dérangés. »
Dans leur nouveau travail, les chercheurs ont pu développer des estimations du coût énergétique à partir des données des balises en travaillant avec leurs collaborateurs humains et animaux à Dolphin Quest. Dans cet environnement unique, les chercheurs ont pu effectuer des essais de nage reproductibles sur une plage de vitesses à partir de plusieurs animaux afin de générer les données nécessaires pour estimer la quantité d’énergie que les animaux utilisaient lorsqu’ils nageaient. Des spécialistes des mammifères marins ont entraîné les dauphins à porter le tracker lors des essais au tour et des périodes de nage libre.
Crédit : Université du Michigan
La balise se trouve entre l’évent et la nageoire dorsale du dauphin, attachée avec des ventouses, où elle mesure de manière non invasive la vitesse, la température, la pression et le mouvement. Six dauphins ont participé aux travaux, et tout comme la collecte de données avec les humains, les animaux étaient libres de refuser de participer aux travaux à tout moment.
Au cours des essais de tours prescrits, les animaux sont partis du repos sur un quai flottant et ont nagé un tour de 80 mètres sous l’eau autour de l’un des spécialistes des mammifères marins et sont revenus au quai à des vitesses allant jusqu’à 21 kilomètres par heure. Pendant la nage libre, au cours de laquelle les dauphins ne recevaient aucune instruction, les balises suivaient les mouvements pendant des périodes allant de 9,5 à 24 heures.
L’un des dauphins suivi pendant une période de 24 heures a nagé sur 70 kilomètres, et ces données ont été utilisées pour une étude de cas sur l’activité quotidienne et le coût énergétique d’un grand dauphin. Il est important de noter que ces résultats peuvent être étendus aux données de marquage d’animaux à l’état sauvage.
« Notre méthode basée sur les balises est universellement applicable aux animaux dans des environnements gérés et sauvages, et peut conduire à une foule de nouvelles recherches sur la surveillance du bien-être physique des populations de dauphins, qui à leur tour informeront comment nous, les humains, affectons leur les habitudes de déplacement, les besoins alimentaires et la vie en général », a déclaré Joaquin Gabaldon, chercheur postdoctoral en robotique et premier auteur de l’étude.
« D’un point de vue technologique, nous espérons que d’autres chercheurs verront le potentiel de la détection de vitesse dédiée sur l’étiquette et poursuivront le développement de capteurs de vitesse plus adaptables pour permettre la surveillance énergétique d’une plus grande variété d’animaux marins », a déclaré Gabaldon.
Ce travail s’inscrit dans le cadre de deux des autres projets de Shorter liés à la conservation des dauphins. Lui et Bogdan Popa, professeur adjoint de génie mécanique à l’UM, étudient comment les dauphins utilisent l’écholocation pour capturer des poissons et imager leur environnement. De plus, des travaux en cours menés par des chercheurs de l’Université Duke et de la Fondation Oceanogràfic de Valence, en collaboration avec Dolphin Quest, visent à estimer l’énergie utilisée pendant la nage en mesurant le mouvement et la consommation d’oxygène.
Plus d’information:
Joaquin T. Gabaldon et al, Estimations basées sur les balises du comportement de nage et de l’énergétique des grands dauphins, Journal de biologie expérimentale (2022). DOI : 10.1242/jeb.244599