Les récifs coralliens sont réputés pour leur beauté visuelle, mais pour la vie marine qu’ils abritent, leurs sons peuvent être tout aussi attrayants. Deux nouvelles études menées par l’Institution océanographique Scripps de l’UC San Diego révèlent comment l’enrichissement acoustique sous-marin, la diffusion de sons provenant de récifs sains, peut contribuer à stimuler la récupération des récifs coralliens dégradés et de leurs communautés de poissons.
Ces études, l’une portant sur les larves de corail, l’autre sur les larves de poissons, sont les premières à tester sur le terrain les effets du son sous-marin sur les larves de poissons et de coraux simultanément, aux côtés d’autres technologies de restauration, notamment des matériaux vivants et des surfaces de fixation imprimées en 3D. La recherche s’est déroulée dans la baie de Kāne’ohe, à Hawaï, située au large de l’île d’O’ahu, lors de plusieurs événements de ponte en 2023 et 2024.
« Nous avons démontré, au sein d’une même série d’études de terrain, que l’enrichissement acoustique permet d’accroître la présence à la fois des larves de poissons et des larves de corail sur les structures récifales artificielles », a déclaré Aaron Thode, chercheur à Scripps Oceanography, directeur du Scripps Environmental Acoustics Lab et auteur principal de l’étude sur les larves de corail.
Les scientifiques de Scripps Oceanography ont dirigé ces études en collaboration avec l’University of Hawai’i et d’autres partenaires du consortium Rapid Resilient Reefs for Coastal Defense (R3D), un projet axé sur des stratégies fondées sur la nature pour réduire l’énergie des vagues, protéger les littoraux et améliorer la résilience des coraux. Les études et l’effort R3D plus large ont été financés par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
Étude sur les coraux
La plus récente étude, publiée le 8 octobre dans Communications Biology (qui fait partie du Nature Publishing Group), examine comment l’enrichissement acoustique affecte la fixation des larves de corail — l’étape critique au cours de laquelle les larves en dérive libre cherchent un endroit où s’attacher et commencent à construire un récif. La recherche démontre également le potentiel des matériaux vivants et des surfaces de fixation imprimées en 3D pour améliorer la fixation des coraux dans des conditions naturelles de ponte.
« Nos données indiquent que lorsque ces organismes en dérive détectent beaucoup de sons provenant d’un récif, cela leur signale que c’est un bon endroit pour s’installer », a déclaré Thode. « Notre analyse a également fourni de solides preuves que des signaux chimiques synthétiques attirent ces organismes vers les récifs. »
Pour commencer, l’équipe a collecté des sons provenant d’un environnement récifal sain au large d’O’ahu, à Hawaï. Au cours d’un cycle lunaire, leur enregistreur a capté les sons de poissons et de nombreux autres organismes, notamment des crevettes et des crustacés qui produisent des claquements caractéristiques. (Écoutez les sons d’un récif sain sous la nouvelle lune, et le « ronronnement » caractéristique d’une demoiselle.)
Les chercheurs ont ensuite diffusé ces enregistrements depuis un haut-parleur sous-marin sur le site d’étude — une zone sablonneuse et plate au large de la petite île de Moku o Lo’e. Pendant deux semaines, le haut-parleur a diffusé les enregistrements du récif du coucher au lever du soleil.
Autour du haut-parleur, l’équipe a placé 37 structures artificielles sur le fond marin, à une profondeur de 4,5 mètres (15 pieds) et à des distances comprises entre 1 et 42 mètres (3 à 138 pieds). Les structures variaient par leur conception et leurs propriétés de surface, et comprenaient des microhabitats d’ingénierie développés dans le Coral Reef Ecophysiology and Engineering Lab du chercheur de Scripps Daniel Wangpraseurt.
Ces microhabitats ont été conçus de deux manières : par leur architecture physique, qui créait des espaces de fixation complexes et protégés, et par leur revêtement de surface vivant, réalisé avec BRINK — une « encre récifale » bioactive contenant des bactéries vivantes. BRINK a été développé par Natalie Levy, ancienne chercheuse postdoctorale de Scripps, et des collègues du laboratoire de Wangpraseurt.
Au cours de trois expériences menées sur deux ans, des plongeurs scientifiques ont mesuré la fixation des larves de corail une et deux semaines après la nouvelle lune, période à laquelle se produit la ponte. À l’aide d’une lumière bleue portative et d’un filtre jaune, ils ont compté les larves individuelles qui s’étaient fixées sur chaque structure.
Les expériences ont montré que les structures les plus proches du haut-parleur présentaient les niveaux de fixation des coraux les plus élevés. Parmi celles-ci, les structures traitées avec BRINK ont donné les meilleurs résultats.
« L’acoustique aide, et avec le biofilm vivant, c’est bien meilleur », a déclaré Thode. « Combiné à des structures présentant des anfractuosités, l’enrichissement acoustique a très bien fonctionné pour la fixation des larves de corail. »
L’étude a noté que les structures spécialisées imprimées en 3D développées par des collègues du Hawai’i Institute of Marine Biology ont également bien performé, mais ces structures n’ont été testées qu’avec le son seul et non avec BRINK. Pour les expériences futures, l’équipe recommande de combiner l’enrichissement acoustique avec ces structures plus complexes revêtues de BRINK pour maximiser les chances de succès de la fixation des coraux.
« Nous disposons maintenant de preuves que plusieurs de ces technologies peuvent fonctionner sur le terrain, ce qui constitue une avancée majeure », a déclaré Wangpraseurt, qui est également chercheur principal de l’UC San Diego pour le projet R3D et co-auteur de l’étude. « Cela nous rapproche de la vision des récifs hybrides, une nouvelle classe d’infrastructures côtières vivantes qui allient ingénierie et biologie pour protéger nos littoraux tout en soutenant la croissance et la récupération des écosystèmes récifaux. »
Étude sur les poissons des récifs
Dans une étude connexe publiée récemment dans Scientific Reports, Océane Boulais, doctorante à Scripps, et ses collègues ont utilisé des caméras autonomes construites sur mesure pour documenter une augmentation des larves de poissons lors des mêmes déploiements de terrain d’enrichissement acoustique.
« Les poissons sont des composantes importantes des récifs coralliens sains, car certaines espèces se nourrissent des microalgues étouffantes qui, sinon, rendraient difficile la fixation et la croissance des larves de corail », a déclaré Boulais, auteure principale de l’étude.
Comme les poissons sont facilement dérangés par les humains, la surveillance de leur activité en plongée sous-marine représente un défi, que Thode a comparé à « Godzilla piétinant une ville tout en essayant d’obtenir un décompte précis de tous les humains qui s’enfuient ». Pour résoudre ce problème, Boulais a développé un réseau de caméras autonomes à faible consommation capables de détecter et de compter en continu les larves de poissons pendant jusqu’à trois semaines.
Boulais a positionné les caméras près des entrées de structures complexes imprimées en 3D qui fonctionnaient comme des « hôtels à poissons », documentant les poissons lorsqu’ils entraient et sortaient tout en suivant également la présence de larves.
« En développant ces caméras non invasives, nous pouvons pour ainsi dire espionner les poissons et observer une grande partie de leur comportement naturel », a déclaré Boulais. « L’autonomie et la conception de surveillance à long terme de ces caméras nous permettent d’observer quels animaux apparaissent et combien de temps ils restent. »
Les caméras ont été déployées sur deux sites : l’un près du haut-parleur sous-marin fournissant l’enrichissement acoustique, et l’autre sur un site témoin où un haut-parleur identique n’émettait aucun son.
Les décomptes de larves sur les deux sites ont atteint un pic autour de la nouvelle lune, mais le site enrichi acoustiquement a attiré au total 4 à 14 fois plus de larves de poissons — une indication prometteuse que le son ajouté a contribué à attirer les jeunes poissons vers les structures. Les résultats se sont maintenus même lorsque l’équipe a permuté les emplacements du véritable haut-parleur et du haut-parleur témoin.
« Les caméras sont relativement récentes, mais elles nous aident déjà à en apprendre énormément sur les premiers stades de vie des poissons des récifs et sur la manière dont le son pourrait renforcer leur présence sur un récif », a déclaré Boulais.
Prochaines étapes
La DARPA prévoit d’installer une structure récifale hybride de 22 millions de dollars au large d’O’ahu cet automne, les coraux devant probablement être transplantés fin 2026 ou début 2027. Le Kalaeloa Hybrid Reef s’étendra sur 50 mètres (164 pieds) et intégrera des technologies testées dans le cadre du programme R3D, notamment des microstructures développées par Scripps et un système d’enrichissement acoustique.
Après l’installation, la DARPA transférera la propriété du prototype de brise-lames vivant au Hawai’i Department of Transportation, partenaire de transition du programme R3D.
Plus de 50 chercheurs et membres du consortium R3D ont contribué aux études en tant que co-auteurs. Consultez en ligne l’étude sur les larves de corail et l’étude sur les larves de poissons pour voir la liste complète des auteurs.
Pour en savoir plus sur la recherche en enrichissement acoustique menée par Scripps, visitez l’exposition Pacifique tropical Living Seas du Birch Aquarium, qui présente des échantillons des sons de récifs utilisés dans ces études.
Article : In situ enhancement of coral larval settlement using acoustic enrichment, engineered habitats and living materials – Journal : Communications Biology – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : UCSD
