LES MAMMIFERES MARINS

LES MAMMIFERES MARINS
Etude 2007
Martine BRUNET
Nicolas BABLON
1 INTRODUCTION Qu’est-ce
qu'un mammifère marin ?
Le mammifère marin est un animal qui passe une partie de sa vie ou toute sa vie en mer. Il
dépend du milieu marin pour répondre à la plupart ou à tous ses besoins vitaux.
Pour être simple, il existe donc 2 types de mammifères marins
•
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les aquatiques
les semi aquatiques
Les aquatiques rassemblent tout ceux qui passent toute leur vie dans le milieu marin.
Les semi aquatiques rassemblent tous ceux que la mer fait vivre mais qui sont aussi
terrestres.
Les mammifères marins comptent 124 espèces dans le monde (soit environ 3% des 4500
espèces de mammifères).Ils sont répartis dans trois groupes, appelés ordres :
•
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•
carnivores (pinnipèdes, loutre de mer et ours polaire)
cétacés (baleines et dauphins)
siréniens (lamantins et dugong)
Les Mammifères marins sont adaptés à la vie aquatique mais diffèrent dans leur degré
d’adaptation à cet habitat. Par exemple, les Pinnipèdes (Phoques, Otaries et Lions de mer),
les Loutres de mer et les Ours polaires sont amphibies : leur reproduction, mise bas et mue
s’effectuent en milieu terrestre. Les Cétacés et les Siréniens passent l’entièreté de leur vie
dans l’eau. Malgré l’origine polyphylétique des Mammifères marins, certaines convergences
adaptatives au milieu aquatique se retrouvent dans toutes les espèces : épaississement de la
peau et développement de la couche de graisse sous-cutanée, diminution des déperditions de
chaleur, développement des membres locomoteurs en palettes natatoires.
2 LOCALISATION SUR L’EMBRANCHEMENT
Règne animal, vertébrés, mammifères vivant dans le milieu marin
CARACTERES COMMUNS
MAMMIFERES
Glandes mammaires et poils
Possèdent des poumons
Se nourrissent dans l’eau
MILIEU MARIN
1. LES CETACES
oMYSTICEDES
oODONTOCETES
2. LES PINNIPEDES
3. LES SIRENIENS
CARACTERES
PROPRES
Piscivores
Les fanons
Dent (s)
Carnivores
Fourrure à poils
ras
L’ordre des Carnivora comprend 38 espèces de Mammifères marins et se divise
en différentes familles.
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la famille des Phocidae (les Phoques et Eléphants de mer, 19 espèces)
la famille des Otariidae (les Otaries, 14 espèces)
la famille des Odobenidae (le Morse, 1 espèce)
Carnivores Ces trois familles constituent le sous-ordre des Pinnipèdes.
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la famille des Mustelidae comprenant deux espèces marines :
9 la Loutre marine, Lutra felina,
9 la Loutre de mer, Enhydra lutris.
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la famille des Ursidae comprenant l’Ours blanc, Thalarctos maritimus.
Cétacés
Les Cétacés sont eux même divisés en deux sous-ordres : les Cétacés à fanons
ou Mysticètes et les Cétacés à dents ou Odontocètes
L’ordre des Siréniens (Lamantins et Dugongs, 4 espèces).
Notons la Rhytine de Steller, Hydrodamalis gigas, éliminée par l’homme en 1768
Siréniens
Rhytine de Steller. Cet animal mesurait au moins 7.6 m et pesait entre 4 et 10
tonnes (d’après Berta et Sumich, 1999)
3 ETYMOLOGIE
Ordre : =les cétacés
L’ordre des cétacés nom qui provient du grec « kêtos », baleine, comporte deux sous-ordres :
Les Mysticètes, nom qui provient du grec "moustache", regroupe les "baleines" ou cétacés à
fanons.
Les Odontocètes regroupent les cétacés « à dents ».
Les Odontocètes se caractérisent par :
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la présence de dents plus ou moins nombreuses : de 0 chez le narval (Monodon
monoceros) femelle, à 252 chez le dauphin à long bec (Stenella longirostris) ;
un évent simple ;
leur système d'écholocation (SONAR).
Ordre : Pinnipedia = les Pinnipèdes
Le nom pinnipède signifie "pied en forme de nageoire", il indique bien que ces animaux sont
parfaitement adaptés à la vie aquatique. Ils dépendent de la mer pour leur nourriture et leurs
déplacements.
Ordre des mammifères carnivores amphibies, d’aspect fusiforme, à oreilles externes réduites
ou absentes, aux doigts longs et palmés ressemblant à des nageoires.
Cet ordre comprend trois familles : les Otaries, les Morses et les Phoques.
Catalogue ; Pinnipedia ; Carnivora ; Mammalia ; Vertebrata.
Ordre : = les Sireniens
4 ORIGINE ET EVOLUTION
On sait que les dinosaures ont disparu de la surface de la terre il y a 65 millions d'années
après la chute supposée d'une météorite à l'endroit actuel du Yucatan (Mexique). Mais si les
gros reptiles de l'époque qui vivaient dans les fonds marins, se sont également éteints à cause
de la vague créée par l'onde de choc ou le froid, les poissons plus rapides et les céphalopodes
vont s'adapter.
Les quelques mammifères terrestres qui auront survécus vont devoir s'adapter et s'approcher
des rivages pour se nourrir de ces poissons et ainsi survivre. Leur retour vers le milieu marin
les a conduit à utiliser et exploiter de nouvelles niches écologiques (habitat et nourriture). C'est
le cas des ongulés, ancêtres des ichtyosaures. Dès lors, leurs membres antérieurs vont se
profiler pour la nage, se recouvrant d'une enveloppe pour former des nageoires, leurs
membres postérieurs vont s'atrophier puis disparaître, et leur queue va suivre une lente
évolution pour devenir nageoire.
Parmi eux, on retrouve le Mesonyx, une sorte de gros chien à poils longs, qui avait des pattes
à 5 doigts munis non pas de griffes mais d'ongles robustes. Son comportement se rapprochait
de celui des loutres actuelles.
Mesonyx
Si on a longtemps cru que le Mesonyx était l'ancêtre des baleines, l'équipe de J.G.M.
Thewissen, une chercheuse de l'université de l'Ohio, aux États-Unis, a récemment
découvert qu'il s'agit en fait du Pakicetus.
Pakicetus
D'autres mammifères vont devenir marins comme l'ambulocetus ou le zeuglodon.
Ces ancêtres sont communs aux cétacés et aux artiodactyles, où l'on range aussi les porcs,
les hippopotames, les chameaux et les ruminants !
Arrive alors la période du Miocène (de -23,8 millions à -5,3 millions d'années) qui est
appelée l'ère des cétacés.
On assiste à une véritable explosion du nombre d'espèces. C'est aussi à ce moment là que
l'ordre se divise en deux : les odontocètes (ceux qui ont des dents) et les mysticètes (ceux qui
ont des fanons).
Arbre Généalogique
Le Pakicetus
50 millions d'années
L'ambulocetus
49 millions d'années
Rodhocetus
46,5 millions d'années
Procetus
45 millions d'années
Kutchicetus
43-46 millions d'années
Dorudon
37 millions d'années
Basilosaurus
37 millions d'années
Atiocetus
24-26 millions d'années
Cetotherium
cétacé à fanon primitif
15 millions d'années
Squalodonte (à gauche)
écholocation primitive
16 millions d'années
Kentriodon
dauphin primitif
15 millions d'années
Odobenocetops
dauphin de type morse
5 millions d'années
Les premiers fossiles désignaient les mésonychidés, des ongulés disparus depuis longtemps
comme ancêtre des baleines.
Aujourd'hui, les hippopotames, issus des artiodactyles et non des mésonychidés, apparaissent
comme les plus proches parents des baleines.
Le ? indique le "chaînon manquant" qui prouverait, hors de tout doute, cette parenté.
Il y a 55 millions d'années
9 Mammifères terrestres du type "artiodactyle" ( ongulés à nombre paire de doigts ) =
ancêtres des baleines et dauphins (également des hippopotames, cochons, vaches,
moutons, etc.).
Il y a 50 millions d'années
9 Ancêtres des éléphants actuels = ancêtres des lamantins et dugong.
Il y a 30 millions d'années
9 Carnivores terrestres ressemblant aux loups et ours = ancêtres des phoques, otaries,
morse, etc.
5 ANATOMIE
5.1 LE SQUELETTE
Le squelette s’est transformé pour s’adapter au milieu marin.
L’eau est un milieu différent du milieu terrestre dont sont originaires les cétacés :
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1000 fois plus dense que l’air
50 fois plus visqueuse que l’air
25 fois plus conductrice que l’air
Conséquences au bout de millions d’années d’adaptation :
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forme hydrodynamique : les parties saillantes sont escamotées : les pavillons auditifs,
les mamelons, le pénis est complètement rétracté à l’intérieur, la femelle a une fente
génito-anale, les membres postérieurs se sont atrophiés jusqu’à la disparition du
bassin,la boite crânienne est reportée vers l’arrière enlevant toute incurvation. D’où
l’aspect trompeur d’un poisson.
Exception le melon de certains odontocètes qui ressemble au bulbe des proues des
grands navires modernes qui facilite la pénétration de l’eau et un écoulement laminaire.
L’ossature est allégée, la poussée d’Archimède compense. Elle correspond à 17% du
poids de l’animal.
Cette silhouette dans le cas des dauphins leur permet d’atteindre la vitesse de 50 km/h.
Non encore expliqué.
5.1.1.1 LES PINNIPEDES
Les Pinnipèdes (Phoques et Otaries) ont conservé leurs membres postérieurs et leur ceinture
pelvienne.
5.1.1.2 LES CETACES
Le squelette des Cétacés a évolué en réponse aux nécessités de l’hydrodynamisme et de la
nage.
Alors que, on observe chez les Cétacés une disparition complète du bassin et des membres
postérieurs. Il ne subsiste de la ceinture pelvienne qu’un os vestigial : le pelvis. C’est sur le
pelvis que s’attache chez le mâle le muscle rétracteur du pénis.
Les vertèbres cervicales sont plates, tassées les unes contres les autres et parfois soudées
comme chez le Cachalot. Il n’y a donc plus de cou et la tête ne peut se mouvoir
latéralement. Ce tassement des vertèbres contribue à l’hydrodynamisme général des Cétacés
en effaçant les protubérances des épaules.
Les membres antérieurs sont transformés en nageoires. Notons également
l’allongement de certains doigts et la réduction et la perte du pouce.
Le corps a subi une transformation physique complète. Il a pris la forme d’une torpille et a
atteint un haut degré de perfection au point de vue hydrodynamique. Fourrure, mamelles,
testicules, pénis, sourcils, vibrisses, oreilles externes ont disparu ou sont présents sous des
replis cutanés.
Squelette de deux types de Cétacés (d’après Harrison et Bryden, 1989)
Le crâne subit une profonde modification. Il y a allongement du maxillaire et du prémaxillaire.
C’est le processus de télescopage du crâne. Les conséquences sont la présence d’un rostre
et une projection dorso-crânienne des orifices respiratoires. Les narines sont en effet situées
chez les Cétacés au sommet du crâne et portent le nom d’évent. Les yeux, petits, sont placés
aux angles de la bouche, ce qui ne permet pas une vision binoculaire
Télescopage du crâne des Cétacés (d'après Evans, 1987)
(a) : crâne d’Archéocète (Cétacé primitif vivant il y a 50 millions d’années),
(b) et(c) : crâne de deux Cétacés modernes.
nares : narines, m : maxillaires, le prémaxillaire est représenté en noir.
Les baleines
Les tailles et formes sont variées puisque le plus petit dauphin mesure moins d'1m de long et
le plus grand rorqual bleu mesure environ 25m de long, il est actuellement le plus grand
animal de notre planète. Le corps, ainsi d'une seule venue, s'effile progressivement vers
l'arrière, pour se terminer par une nageoire caudale (ou queue) contenue dans un plan
horizontal, alors que chez les poissons la queue est contenue dans un plan vertical. Il existe
parfois un aileron dorsal, souvent prolongé par un repli cutané qui a son symétrique ventral.
Anatomie d’une baleine
Organes du
dauphin
Aorte
Commentaires
La plus grosse des artères, part du coeur et dessert les organes de l'arrière
du corps.
Anus
Cerveau
Cœur
Estomac
Constitué de 3 compartiments (mécanique, chimique et pylorique).
Event
Orifice de la respiration, correspond aux narines ancestrales.
Fente urogénitale
Chez le mâle : fente par laquelle sort le pénis lors de l'accouplement.
Chez la femelle : fente sur laquelle débouche le vagin.
Foie
Intestins
Il n'y a pas de différentiation évidente entre petits et gros intestins, surtout
chez les cétacés à dents.
Langue
Melon
Organe graisseux qui focalise les sons émis pour l'écholocation.
Œsophage
Les aliments qu'il véhicule ne peuvent pas pénétrer dans la trachée
comme cela peut se produire chez les autres mammifères.
Pénis
Replié en une boucle dans l'abdomen au repos.
Pelvis
Os vestigial témoignant de l'existence ancestrale de membres postérieurs.
Poumons
Au nombre de deux et non lobés, ils sont protégés par une cage
thoracique très souple et déformable pour mieux subir la pression en
plongée.
Rein
Au nombre de deux, les reins sont une association de nombreuses petites
unités fonctionnelles appelées "reniculi".
Testicule
Au nombre de deux, les testicules sont internes comme chez l'éléphant, et
non comme chez l'homme.
Trachée
Traverse l'œsophage alors qu'elle le longe chez les autres mammifères.
5.2 LA RESPIRATION
À l’inverse des Mysticètes (cétacés à fanons) qui respirent avec deux évents, les Odontocètes
(cétacés à dents) n’en possèdent qu’un. Cet organe est anatomiquement et
physiologiquement intéressant à étudier.
Coupe longitudinale de la tête d’un Grand dauphin (Tursiops truncatus)
1. Narines internes
2. Évent
3. Sac vestibulaire
4. Sac tubulaire
5. Bouchon nasal pénétrant dans 4
6. Melon
7. Sac prémaxillaire
8. Os tympanopériotique
9. Jonction du canal graisseux à 8
10. Fenêtre mandibulaire
11. Canal graisseux
12. Cartilage mésorostral
L’évent se présente comme un renflement situé sur le sommet de la tête, suivi généralement
d’une dépression plus ou moins prononcée qui facilite l’écoulement laminaire de l’eau. Lorsque
le cétacé se met en apnée pour effectuer des plongées plus ou moins profondes, son évent
reste fermé. Lorsqu’il remonte vers la surface pour respirer, il l’ouvre très brièvement, à
l’interface eau-air, pour expirer et aussitôt inspirer avant de sonder à nouveau.
Un muscle annulaire puissant (sphincter) situé au sommet du crâne est ainsi actionné,
provoquant une respiration volontaire, à l’inverse celle de l’homme qui est automatique.
Les voies digestive et respiratoire sont séparées. Le larynx est profondément modifié afin
d’empêcher l’eau de pénétrer dans les voies respiratoires. Les Cétacés ne peuvent pas
respirer par la bouche comme les Mammifères terrestres. Ainsi il leur est impossible
« d’avaler de travers ».
Trajet de l’air et de la nourriture chez un Cétacé (d’après Harrison et Bryden, 1989).
Au cours des différentes étapes de l’évolution, les narines sont reportées vers le sommet du
crâne et font place à un ou deux évents munis de sphincter. Les Mysticètes ont deux évents et
deux conduits nasaux distincts. Les Odontocètes ont un seul évent et un seul conduit nasal.
Toutefois le Cachalot Physeter macrocephalus présente une situation intermédiaire : les deux
orifices respiratoires ont fusionnés en surface mais les deux conduits restent distincts).
Schématisation des conduits respiratoires des Mysticètes et Odontocètes
(Blowhole : orifice respiratoire ou évent ; nasal passage : conduit respiratoire ou nasal ; bony
nares : os nasal ; sperm whale : Cachalot, d’après Berta et Sumich, 1999)
L’ouverture et la fermeture de l’évent sont des actes volontaires. Une faible quantité de liquide
peut toutefois s’insinuer dans les sacs aériens flanquant l’évent mais elle ne parvient pas au
conduit nasal. Cette eau et l’air chaud expirés vers l’extérieur produisent un jet pulvérisé
appelé « souffle » par les baleiniers.
Les poumons ne sont pas significativement plus grands mais la capacité pulmonaire
maximale est plus grande. Un exemple : alors que l’Homme n’utilise qu’environ 10% de la
capacité de ses poumons, les Cétacés utilisent jusqu’à 80%, ce n'est pas la quantité
d'oxygène emmagasinée qui permet de rester sous l'eau, mais la façon dont il l'utilise dans le
sang et les muscles. Les mammifères marins remontent à des périodes variables pour
respirer. Ex: le béluga remonte au 5 à 10 minutes. Le cachalot entre 50 et 60 minutes.
Certains peuvent revenir à la surface au bout de deux heures. S'ils sont pris dans un filet de
pêcheur ils peuvent même se noyer.