D10 Accélérométrie et télémétrie acoustique sur le terrain

Topique

L'accélérométrie et la télémétrie acoustique sont les deux technologies dominantes pour étudier le comportement locomoteur et les schémas de déplacement des poissons dans leur milieu naturel, un milieu où les techniques de laboratoire décrites précédemment dans cette série – vélocimétrie par imagerie de particules, respirométrie et électromyographie – sont inapplicables. Les accéléromètres triaxiaux, implantés ou fixés au corps du poisson, mesurent son accélération selon les trois axes de l'espace, avec une fréquence d'échantillonnage comprise entre dix et cent hertz, suffisante pour enregistrer chaque cycle de battement de la nageoire caudale. La télémétrie acoustique, quant à elle, enregistre la position du poisson dans l'eau grâce à un réseau d'hydrophones récepteurs répartis dans le corps du poisson, qui triangulent la position d'un émetteur acoustique implanté chez ce dernier.

L'accéléromètre implanté enregistre en réalité la somme de deux composantes : l'accélération due à la gravité, une composante statique qui indique l'orientation du capteur dans le corps du poisson, et l'accélération dynamique inhérente au mouvement du poisson. La séparation de ces deux composantes — en filtrant les hautes fréquences, qui correspondent à l'accélération dynamique, et les basses fréquences, qui correspondent à la composante gravitationnelle — donne l'accélération dynamique corporelle totale, qui est la somme des valeurs absolues de cette accélération dynamique selon les trois axes de l'espace. Cette accélération dynamique corporelle totale s'est avérée être un indicateur fiable de la dépense énergétique du poisson, c'est-à-dire de son métabolisme, grâce à des calibrations empiriques où le métabolisme est proportionnel à la masse du poisson élevée à une puissance caractéristique de l'espèce, et également proportionnel à cette même accélération dynamique corporelle totale.

Alors que l'accélérométrie reconstitue la dépense énergétique du poisson à partir de ses propres mouvements, la télémétrie acoustique calcule sa position par hyperbole : la différence de temps de propagation du signal émis par le poisson jusqu'à chaque paire d'hydrophones du réseau définit une hyperbole dans l'espace, et l'intersection de toutes ces hyperboles, calculées entre différentes paires d'hydrophones, détermine la position exacte du poisson. La précision de ce positionnement dépend de trois facteurs : la géométrie du réseau d’hydrophones, la vitesse du son dans l’eau (qui varie selon la température et la salinité) et la finesse de la résolution temporelle utilisée pour mesurer la différence de temps d’arrivée du signal.

L’association d’accéléromètres, qui fournissent des données sur le métabolisme et les cycles de nage du poisson, avec la télémétrie acoustique, qui fournit sa trajectoire complète en trois dimensions, permet une estimation précise du coût énergétique du transport du poisson en milieu naturel – une information qu’aucune autre technique décrite dans cette série ne peut fournir en dehors du cadre contrôlé d’un laboratoire.

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