Antarctique : dans les coulisses d’une mission scientifique qui suit les manchots Adélie

Candice Michelot, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)

L’Arctique et l’Antarctique figurent parmi les régions les plus affectées par le changement climatique, se réchauffant plus vite que n’importe quel autre endroit sur la planète.

Le déclin de l’étendue et de la concentration de la banquise au cours des 35 dernières années en Arctique est équivalent à la rapide perte de banquise que l’Antarctique a subie depuis 2014. Le continent blanc de plus de 14 millions de km² avait pourtant montré jusqu’alors une tendance à l’augmentation de sa couverture de glace de mer, avec des variations régionales. Les causes des disparités dans cette dynamique aux deux pôles sont complexes et restent encore assez mal connues.

De nombreuses espèces ont un cycle de vie étroitement lié à la dynamique de la glace de mer. Certaines espèces effectuent leur activité de reproduction sur la banquise, ou s’en servent pour leur alimentation en se nourrissant de proies fixées sur ce support. Autour de l’Antarctique, cette couverture servant de plate-forme à la biodiversité polaire s’étend entre 3 et 19 millions de km² entre la fin de l’été austral (fin février) et la fin de l’hiver (fin septembre).

Toutefois, les modèles projettent une nette diminution de l’étendue et de la concentration moyenne annuelle de la banquise autour du continent sous l’influence – entre autres – de la hausse des températures d’ici à la fin du siècle, avec des conséquences inévitables sur les écosystèmes associés.

Des espèces « sentinelles »

Dans un tel contexte marqué par des dérèglements globaux, les prédateurs marins supérieurs, comme les oiseaux ou les mammifères marins, servent d’« éco-indicateurs » des variations de l’environnement.

Placées en haut de la « chaîne trophique » – terme qui désigne l’ensemble des chaînes alimentaires reliées entre elles dans un milieu –, ces espèces se nourrissent sur de larges gammes de proies et d’habitats ; elles intègrent ainsi les modifications se produisant dans les niveaux trophiques inférieurs.

Leur longue espérance de vie (20 ans en moyenne pour les emblématiques manchots empereurs par exemple) permet d’observer les effets des variations se déroulant dans l’environnement sur de larges échelles temporelles.

L’étude de telles espèces, dites « sentinelles », permet ainsi d’évaluer l’impact des changements climatiques sur des écosystèmes lointains et difficiles d’observation, tels que les milieux polaires.

En Antarctique, le manchot Adélie (Pygoscelis adeliae) est l’une de ces espèces.

Sur l’île des Pétrels

En Terre Adélie, la colonie de manchots du même nom – située sur l’île des Pétrels, près de la base française Dumont d’Urville, en Antarctique de l’Est – est intensément étudiée depuis 2010 par les équipes de l’Institut polaire dans le cadre du programme 1091.

La colonie de l’île des Pétrels a connu deux récents échecs de reproduction, en 2013-14 et 2016-17, aucun poussin n’ayant survécu. À l’origine de ces évènements extrêmes : une extension, une concentration et une persistance de la couverture de la glace de mer plus élevée que d’habitude et couplée, en 2013-14, à des chutes de pluie.

L’intensification de la fréquence d’évènements climatiques extrêmes pourrait avoir des conséquences écologiques très importantes sur cette espèce, le cycle de reproduction et l’alimentation des manchots Adélie étant étroitement liés aux conditions de la glace.

Naissances australes

La saison de reproduction des manchots commence au printemps austral (octobre – novembre) lorsque la couverture de glace commence à se fragmenter et à fondre et que les ressources marines abondent.

Début novembre, les manchots Adélie rejoignent donc leur colonie située sur des îles ou sur la bordure continentale de l’Antarctique : ils forment des couples, préparent leur nid et s’accouplent pour pondre deux œufs mi-novembre.

La femelle part ensuite en premier pour s’alimenter en mer (on appelle cela un « voyage d’incubation »). Le mâle reste au nid pour couver, sans se nourrir ; il part au retour de la femelle pour chercher sa nourriture. Ces voyages sont longs d’une quinzaine de jours afin qu’ils reconstituent leurs réserves corporelles.

L’éclosion des œufs survient 35 jours environ après la ponte. Les adultes alternent encore entre la garde des poussins au nid et des voyages alimentaires plus courts en mer (d’un à quelques jours). Ces déplacements sont principalement dédiés à nourrir les poussins, leurs parents devant faire la navette pour répondre aux besoins importants de leur progéniture.

Les manchots Adélie s’alimentent principalement de krill (le krill Antarctique Euphausia superba et le krill des glaces E. crystallorophias) et de calandre antarctique (Pleuragramma antarctica), dans des zones de glace diffuse et fragmentée, où la couverture est faiblement concentrée.

On le comprend, les manchots sont hautement dépendants des conditions de glace de mer pour leur reproduction et leur développement. Une couverture et étendue de glace peuvent jouer le rôle de barrière physique, les empêchant d’accéder au krill et calandres. Une augmentation de la durée de leurs voyages, due par exemple à une difficulté accrue à trouver des victuailles, peut mener à l’affaiblissement des poussins, voire à leur mort.

Comparer les colonies

L’étude du comportement alimentaire des manchots permet de mieux connaître les variations environnementales et leurs conséquences. Mais l’étude d’une colonie n’est souvent pas suffisante pour comprendre l’ensemble des réponses comportementales des différentes populations d’une espèce à ces changements.

En Terre Adélie, jusqu’à récemment, aucune donnée de comportement alimentaire n’avait été collectée dans des colonies adjacentes à celle de l’Île des Pétrels.

En 2016-17 et 2017-18, le programme 1091 a pu accéder pour la première fois à la colonie de Cap Bienvenue – située à 24 kilomètres à l’est de Dumont d’Urville ; il s’agissait pour nous d’obtenir des données de comportement alimentaire des manchots Adélie lors de leur voyage en mer.

Dans une étude publiée en 2020 dans la revue scientifique Marine Ecology Progress Series, nous avons ainsi cherché à comparer les stratégies alimentaires des manchots Adélie de l’île des Pétrels à ceux de Cap Bienvenue.

Nous nous sommes posé différentes questions : les individus des deux colonies se nourrissaient-ils dans des habitats caractérisés par les mêmes conditions de glace de mer lors de leurs longs voyages d’incubation ? S’alimentaient-ils sur le même type de proies ?

Répondre à ces questions avait pour but d’estimer si les comportements observés dans une colonie pouvaient être généralisés à d’autres, pour la mise en place de mesures de protection des espèces et des écosystèmes.

Un GPS scotché aux plumes

En novembre 2016, nous avons équipé les femelles de l’île des Pétrels de GPS avant leur départ en mer pour leur premier voyage d’incubation. À la même période, nous avons rejoint la colonie de Cap Bienvenue pour équiper des femelles avec des GPS. En 2017, ce sont les mâles partant en mer qui ont été équipés de GPS avant leur premier voyage alimentaire d’incubation, dans ces deux mêmes colonies.

Le départ des femelles et leur retour à la colonie sont synchronisés lors des voyages d’incubation – c’est-à-dire qu’elles quittent en même temps la colonie pour aller s’alimenter en mer et reviennent au nid à la même période – tout comme les mâles après le retour de leur femelle. Nous nous sommes ainsi basés sur le comportement des manchots Adélie de l’île des Pétrels pour synchroniser nos déplacements en hélicoptère sur la colonie de Cap Bienvenue pour le déploiement et la récupération des équipements GPS.

Les manchots Adélie sont capturés sur leur nid pendant que leur partenaire garde les œufs. Les GPS sont fixés par du scotch résistant à l’eau sur les plumes de leur dos. À leur retour au nid après leur voyage en mer, ils sont recapturés afin de récupérer le matériel. Des prises de sang sont également prélevées au retour des animaux.

L’analyse des isotopes stables de carbone et azote dans le plasma de ces échantillons permet d’évaluer dans quels habitats (zone côtière vs zone hauturière) et sur quels niveaux de la chaîne alimentaire les manchots se sont alimentés.

Polynies et fissures

Nous avons également téléchargé des données satellites journalières de concentration de glace autour des colonies. Grâce à ces informations, nous avons pu extraire différentes caractéristiques d’importance écologique pour l’alimentation des manchots dans le paysage de la glace de mer.

Nous avons tout d’abord déterminé la position de la bordure, frontière entre la banquise et l’océan ouvert. Cette limite est généralement située à une centaine de kilomètres des colonies en période d’incubation.

Viennent ensuite les « polynies », de grands trous d’eau se formant dans la couverture de glace aux mêmes endroits d’une année sur l’autre et permettant d’accéder à l’eau libre dans des zones plus proches des colonies. Il y a enfin les fissures, correspondant à des trous d’eau allongés qui se forment à la suite de la fragmentation et à la fonte de la couverture de glace.

Lors des deux périodes d’études, la bordure était située à plus d’une centaine de kilomètres des colonies. Des polynies et fissures étaient cependant ouvertes dans la banquise, offrant des accès à l’eau à des distances rapprochées des colonies.

Nos résultats ont mis en évidence que les manchots des deux colonies, aussi bien femelles que mâles, n’auraient pas tiré avantage des proches accès à l’eau afin de se nourrir. Ils se sont à la place alimentés au niveau de la lointaine bordure de glace, et ce malgré la longue distance à parcourir.

Les individus de l’île des Pétrels comme ceux de Cap Bienvenue se sont par ailleurs alimentés de krill principalement pour les femelles, et un mélange de krill et de poissons pour les mâles.

Malgré une forte concentration et extension de la couverture de glace de mer, les manchots Adélie de ces deux colonies adoptent un comportement alimentaire similaire. La principale caractéristique de la banquise utilisée pour l’alimentation de cette espèce est prévisible pour sa localisation et son abondance en ressources. Le krill se développe en effet densément à la limite entre la banquise et l’océan. Cette frontière est caractérisée par des processus océanographiques qui concentrent les ressources en abondance.

Notre étude souligne ainsi l’importance de protéger certains habitats critiques pour préserver la subsistance des espèces vulnérables aux changements environnementaux.

La similarité des habitudes alimentaires des manchots Adélie dans ces deux colonies en fonction des conditions de glace met en évidence la nécessité d’étudier les réponses comportementales dans de nouveaux sites.

Généraliser les réponses d’une colonie d’étude pour représenter un ensemble de populations permettrait ainsi, dans un contexte de conservation, de mettre en place des mesures de protection des écosystèmes comme des Aires marines protégées à plus large échelle.

Le projet de recherche « Sentinels of the sea ice » (Sensei) est soutenu par le programme Climate Initiative de la Fondation BNP Paribas.

Cet article a été rédigé par Candice Michelot, aux noms des coauteurs de l’article publié dans Marine Ecology Progress Series : Akiko Kato, Thierry Raclot, Kozue Shiomi, Pauline Goulet, Paco Bustamante et Yan Ropert-Coudert.

Candice Michelot, Doctorante en écologie, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.