Écoutez le rythme cardiaque du plus grand animal qui ait jamais vécu

Écoutez le rythme cardiaque du plus grand animal qui ait jamais vécu

Le cœur de la musaraigne étrusque, l’un des plus petits mammifères au monde, bat incroyablement vite, jusqu’à 1500 fois par minute, soit 25 fois par seconde. Le cœur humain, en comparaison, est lent, ne battant que 60 à 100 fois par minute.

Ensuite, il y a le cœur de la baleine bleue, le plus gros animal qui ait jamais vécu. Ces géants des mers peuvent être plus longs que deux autobus scolaires et leur cœur, qui a à peu près la taille d’une causeuse et pèse plus de 1 000 livres, ne bat que deux fois par minute.

Si vous deviez placer un énorme stéthoscope sur la poitrine d’une baleine bleue sous l’eau, cela pourrait ressembler à ceci.

Ce clip a été produit à l’aide de données scientifiques réelles recueillies il y a quelques années sur une baleine bleue dans la baie de Monterey, en Californie. Le cœur battait lentement lorsque l’animal plongeait, mais lorsqu’il revenait à la surface pour respirer, le rythme s’accélérait considérablement, atteignant 37 battements par minute.

Ces dernières années, les scientifiques ont découvert comment écouter le rythme cardiaque des baleines sauvages. Ils ne sont pas intéressés à vérifier les signes vitaux de ces animaux en soi, mais à essayer de répondre à l’une des questions les plus fondamentales de la biologie : quelle taille un animal peut-il atteindre sur Terre ?

La mesure du rythme cardiaque des rorquals bleus, qui sont plus grands que les dinosaures, révèle que la taille du corps pourrait être limitée par la taille du cœur. Et avec des outils de surveillance plus avancés, cela pourrait également aider les scientifiques à protéger ces géants des mers de l’une des menaces les plus mystérieuses de l’océan.

Une baleine bleue, le plus grand animal sur Terre, dans le golfe de Californie.
Daniel Condé/Getty Images

Comment les baleines bleues sont-elles devenues si grosses ?

La réponse courte : la nourriture. Il y a plusieurs millions d’années, les baleines bleues ont évolué pour se gaver de minuscules crustacés appelés krill, qui sont abondants dans certaines régions côtières pendant une partie de l’année. Toute cette nourriture peut alimenter un grand corps, et le fait d’être grand a permis à ces animaux de prendre de plus grandes gorgées de krill et de nager efficacement d’un buffet de krill à l’autre.

Mais ce qui est intéressant, c’est qu’il y a en fait suffisamment de krill et d’autres créatures aquatiques dans l’océan pour que les baleines puissent suivre. plus grand. La nourriture, en soi, ne semble pas limiter la taille corporelle potentielle des baleines, a déclaré Max Czapanskiy, un chercheur doctorant de Stanford qui étudie les mammifères marins. “Il doit y avoir quelque chose dans leur corps qui les empêche de grandir encore plus”, a-t-il déclaré.

La réponse, soupçonnent les scientifiques, réside peut-être dans le cœur.

Le cœur d’une baleine bleue préservé grâce à une technique appelée plastination, dans laquelle l’eau et la graisse sont remplacées par du plastique.
Bernd Settnik/Image Alliance via Getty Images

Les baleines retiennent leur souffle lorsqu’elles se nourrissent de krill, qui a tendance à s’accumuler à des centaines de mètres sous l’eau. Cela provoque une accumulation de dioxyde de carbone dans votre sang. Lorsque ces mammifères marins retournent à la surface pour respirer, leur cœur bat rapidement pour éliminer le CO2 de leur corps et le remplacer par de l’oxygène frais, afin qu’ils puissent redescendre et continuer à se nourrir.

Les cœurs plus gros battent plus lentement et mettent plus de temps à reconstituer l’oxygène dans le corps. Cela signifie que les baleines doivent passer plus de temps à la surface, reprendre leur souffle, manger le temps précieux dont elles disposent pour se nourrir d’une ressource saisonnière comme le krill. Un cœur trop gros et ces géants pourraient ne pas avoir assez de temps pour manger.

Si la taille du cœur limite les baleines de quelque manière que ce soit, ces organes devraient, en théorie, maximiser leur vitesse lorsque les animaux viennent chercher de l’air. C’est quelque chose que les scientifiques voulaient découvrir lorsqu’ils ont entrepris de mesurer le rythme cardiaque d’une baleine bleue en 2018.

fitbits pour les baleines

Il existe de nombreuses façons de mesurer notre propre fréquence cardiaque, des simples stéthoscopes aux appareils portables comme les Fitbits et les montres Apple. Il est beaucoup plus difficile de mesurer celle d’une baleine.

Ces animaux sont recouverts d’une épaisse couche de graisse et plongent à plusieurs centaines de mètres, là où la pression est immense. Même si un moniteur de fréquence cardiaque fonctionne dans ces conditions, les scientifiques doivent trouver une baleine, connecter l’appareil et le récupérer.

Ce n’est qu’en 2018 que les scientifiques ont pu le faire avec succès. À la fin de l’été, des chercheurs basés en Californie étaient sur l’eau dans la baie de Monterey pour étudier un grand groupe de rorquals bleus.

Des chercheurs de la baie de Monterey, en Californie, placent un capteur à ventouse sur une baleine bleue.
Goldbogen Lab/Duke Marine Robotics and Remote Sensing Lab ; Permis NMFS 16111

Dans un bateau de recherche gonflable, les chercheurs se sont approchés de l’un d’eux et, à l’aide d’une perche de 20 pieds, ont attaché un capteur ECG spécialisé derrière sa nageoire gauche. La baleine est descendue et plusieurs heures plus tard, l’appareil est revenu à la surface, où les chercheurs ont pu le récupérer.

Le capteur EKG, qui mesure les signaux électriques, a enregistré le rythme cardiaque de l’animal pendant plusieurs heures. C’est de là que vient le clip vidéo ci-dessus : Jessica Kendall-Bar, une scientifique marine et artiste qui n’était pas affiliée à l’étude, a transformé un segment des données de battement de cœur en un fichier audio, qu’elle a partagé avec Vox.

Mais cette approche présente de sérieux inconvénients, a déclaré Czapanskiy, co-auteur d’un article de 2019 basé sur la recherche EKG. “Le taux d’échec est vraiment élevé”, a-t-il déclaré, mentionnant que l’eau salée interfère souvent avec les capteurs électriques.

C’est pourquoi les scientifiques ont recherché d’autres approches. Dans un article publié par Czapanskiy en mai, il a montré qu’un appareil appelé accéléromètre, qui mesure le mouvement d’un animal, peut également détecter le pouls d’un cœur.

Max Czapanskiy, doctorant à l’université de Stanford, plaçant un capteur sur une baleine à bosse en septembre 2021.
elliot hazen

Chaque fois que le cœur d’une baleine bat, il envoie une vague de sang qui fait trembler légèrement son corps (un peu comme un tuyau recule lorsque vous ouvrez un robinet). Lorsqu’une baleine est immobile, les accéléromètres peuvent capter ces mouvements subtils.

Comme un capteur ECG, les accéléromètres ne fonctionnent que s’ils sont attachés à une baleine. Mais ces appareils offrent un énorme avantage : les scientifiques les mettent dans des baleines depuis environ 20 ans pour mesurer d’autres choses, a déclaré Czapanskiy, ce qui signifie qu’il existe déjà de nombreuses données potentielles sur la fréquence cardiaque qui doivent simplement être analysées.

Ce que vous pouvez apprendre du cœur battant d’une baleine

Les données sur la fréquence cardiaque des baleines bleues montrent que ces animaux ont essentiellement deux fréquences cardiaques différentes. L’un d’eux est lent, comme le clip que vous avez entendu ci-dessus ; c’est alors que la baleine plonge et essaie de conserver l’oxygène. L’autre est rapide, lorsque la baleine est de retour à la surface et que son cœur s’emballe pour refaire le plein d’oxygène.

Comme les chercheurs s’en doutaient, c’est là, en surface, que la corpulence pourrait devenir un problème.

Les données d’électrocardiogramme montrent qu’un seul battement de cœur de rorqual bleu dure environ 1,8 seconde, ce qui signifie que son cœur ne peut battre qu’environ 33 fois par minute. Mais alors que la baleine reprenait son souffle, son cœur se vidait légèrement au-dessus de ce nombre. Cela suggère quelque chose de critique : le cœur du rorqual bleu fonctionne à « ses performances maximales », a déclaré Czapanskiy, et il ne peut littéralement pas battre plus vite.

Une baleine bleue jaillissant dans le golfe de Californie.
Gérard Soury/Getty Images

Mais qu’est-ce que cela a à voir avec les limites de taille corporelle? Si la baleine était plus grosse, il lui faudrait un cœur plus gros et plus aliments. Mais encore une fois, un cœur plus gros battrait plus lentement et obligerait l’animal à passer plus de temps à la surface, ce qui donnerait moins de temps à la baleine. il est temps de chercher du krill. Donc, fondamentalement, plus gros, et ces animaux ne pourraient probablement pas consommer suffisamment de nourriture pour maintenir leur silhouette massive.

C’est pourquoi Czapanskiy a du mal à imaginer même un animal hypothétique évoluant pour être plus grand qu’une baleine bleue. Ces animaux vivent dans un environnement avec une énorme quantité de nourriture, mais leur corps limite la rapidité avec laquelle ils peuvent la consommer. À moins qu’une nouvelle source massive de nourriture riche en nutriments ne se présente, ou qu’un animal ne développe une physiologie hautement nouvelle et efficace, la baleine bleue pourrait non seulement être le plus gros animal qui ait jamais vécu, mais le plus gros animal qui ait jamais vécu. , Point.

C’est une théorie, de toute façon.

Il convient de noter qu’il peut y avoir une poignée d’autres facteurs qui limitent la taille du corps, tels que la distribution saisonnière et l’abondance du krill, a déclaré Jeremy Goldbogen, professeur agrégé à Stanford et auteur principal de l’étude EKG de 2019. Il y a aussi des questions ouvertes. … sur l’écologie des rorquals bleus, comme le temps qu’ils passent à se nourrir. Et c’est là que d’autres recherches et les données de l’accéléromètre de Czapanskiy entreront probablement en jeu.

Résoudre le mystère des échouages ​​de baleines

Équiper les baleines de moniteurs de fréquence cardiaque pourrait également profiter aux animaux. Tout comme les montres Apple détectent une fréquence cardiaque élevée lorsque nous sommes nerveux ou effrayés, les capteurs de baleines pourraient révéler quand ces animaux sont sous pression.

Ces appareils pourraient même aider à résoudre le mystère persistant des échouages ​​de baleines, a déclaré Dave Haas, scientifique marin et co-fondateur de FaunaLabs, une société qui développe des appareils de type Fitbit pour les baleines, les dauphins et d’autres animaux.

Des milliers de baleines s’échouent chaque année, et pourtant les scientifiques ne savent pas vraiment pourquoi. Dans au moins certains cas, les échouages ​​semblent être liés à l’activité navale, ce qui conduit certains scientifiques à soupçonner que le sonar pourrait interférer avec la navigation de certaines baleines et dauphins.

“Si nous pouvons mesurer votre physiologie, nous pourrons voir en temps réel ce que ces signaux font à votre fréquence cardiaque”, a déclaré Haas.

Avec des moniteurs de fréquence cardiaque, les scientifiques peuvent déterminer ce qui stresse les baleines et même tester des solutions possibles. Au mieux, a déclaré Haas, un changement subtil de la fréquence ou de l’intensité du son émis par les navires pourrait s’avérer moins nocif pour les baleines. Des groupes maritimes comme la Marine, qui a financé des recherches sur la façon dont les baleines réagissent au sonar, a déclaré Haas, pourraient être disposés à faire ces ajustements.

“Cela pourrait avoir de gros avantages pour la conservation”, a déclaré Haas.

Ainsi, l’écoute du rythme cardiaque des baleines boucle un cycle : elle nous apprend à quel point ces animaux sont uniques, à quel point leur anatomie est singulière dans le règne animal. Mais cela peut aussi nous aider à préserver ces géants marins, les plus grands animaux de la Terre, pour de nombreuses années à venir.

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