Écoutez le rythme cardiaque du plus grand animal à avoir jamais vécu

Le cœur de la musaraigne étrusque, l’un des plus petits mammifères du monde, bat incroyablement vite – jusqu’à 1 500 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 à avoir jamais vécu. Ces géants marins peuvent être plus longs que deux autobus scolaires, et leurs cœurs – qui ont à peu près la taille d’une causeuse et pèsent plus de 1 000 livres – ne battent que deux fois par minute.

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

Ce clip a été produit à partir de données réelles que des scientifiques ont 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 de façon spectaculaire, atteignant jusqu’à 37 battements par minute.

Au cours des dernières années, les scientifiques ont découvert comment écouter les battements de cœur 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 peut atteindre un animal sur Terre ?

La mesure de la fréquence cardiaque des baleines bleues – qui sont plus grandes 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 marins 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 très abondants dans certaines régions côtières pendant une partie de l’année. Toute cette nourriture peut alimenter un gros corps, et être gros 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 soient égales. plus gros. La nourriture, à elle seule, ne semble pas limiter la taille corporelle potentielle des baleines, a déclaré Max Czapanskiy, chercheur doctorant à Stanford qui étudie les mammifères marins. “Il doit y avoir quelque chose dans leur corps qui les empêche de grossir 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/alliance photo 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 leur sang. Lorsque ces mammifères marins retournent à la surface pour respirer, leur cœur bat vite pour débarrasser leur corps du CO2 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, à reprendre leur souffle, ce qui ronge le temps précieux dont elles disposent pour se nourrir d’une ressource saisonnière comme le krill. Un cœur trop gros et ces mastodontes n’auront peut-être pas assez de temps pour manger.

Si la taille du cœur limite les baleines d’une manière ou d’une autre, ces organes devraient, théoriquement, atteindre leur vitesse maximale lorsque les animaux montent pour respirer. C’est une chose que les scientifiques voulaient comprendre 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 nos propres fréquences cardiaques, 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 alors trouver une baleine, attacher 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

Sur 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 collé un capteur EKG spécialisé derrière sa nageoire gauche. La baleine est descendue, et quelques heures plus tard, l’appareil est remonté 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, pose un capteur sur une baleine à bosse en septembre 2021.
Eliott 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 rebondit lorsque vous ouvrez le 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 gros avantage : les scientifiques les mettent sur les 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 de fréquence cardiaque de la baleine bleue 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 le soupçonnaient, c’est là, à la surface, que la corpulence pourrait devenir un problème.

Les données de l’ECG montrent qu’un seul battement du cœur de la baleine bleue prend 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 atteignait son maximum 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 la taille du corps? Si la baleine était plus grosse, elle aurait besoin d’un cœur plus gros et Suite 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. le temps de chercher du krill. Donc, fondamentalement, plus gros, et ces animaux ne seraient probablement pas en mesure de consommer suffisamment de nourriture pour maintenir leur silhouette imposante.

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 d’aliments riches en nutriments n’apparaisse – ou qu’un animal ne développe une physiologie hautement nouvelle et efficace – la baleine bleue peut non seulement être le plus gros animal à avoir vécu, mais le plus gros animal à vivre, point final.

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 et l’abondance saisonnière du krill, a déclaré Jeremy Goldbogen, professeur agrégé à Stanford et auteur principal de l’étude EKG de 2019. Il existe également des questions ouvertes sur l’écologie des rorquals bleus, comme le temps qu’ils passent à se nourrir. Et c’est là que des recherches supplémentaires – 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 des baleines pourraient révéler quand ces animaux sont sous la contrainte.

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. Au moins dans 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 sommes capables de mesurer leur physiologie, nous pourrons voir en temps réel ce que ces signaux font à leur fréquence cardiaque”, a déclaré Haas.

Avec les moniteurs de fréquence cardiaque, les scientifiques peuvent être en mesure de déterminer ce qui stresse les baleines et même de tester des solutions potentielles. Dans le meilleur des cas, 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 favorables à ces ajustements.

“Cela pourrait avoir d’importants résultats en matière de conservation”, a déclaré Haas.

De cette façon, l’écoute des battements de cœur des baleines boucle une boucle : elle nous apprend à quel point ces animaux sont uniques – à quel point leur anatomie est singulière dans le règne animal. Mais cela peut également nous aider à préserver ces géants marins – les plus grands animaux de la planète, jamais créés – pendant de nombreuses années à venir.

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