Pour aider à protéger les bébés tortues de mer nouvellement éclos, nous avons conçu un outil permettant de détecter l'activité à l'intérieur de leurs nids.

Jouer avec mes enfants sur une plage Île Hatteras, une île-barrière au large de la Caroline du Nord, j'ai entamé une conversation avec un homme qui promenait son chien.Nous nous trouvions à côté d'un nid de tortues, que le National Park Service avait entouré d'une pancarte indiquant que l'endroit était protégé par le gouvernement fédéral.

« Ne serait-il pas bien de savoir exactement quand les bébés tortues marines sortiront ? J'ai réfléchi.Il a souri et a dit : « Eh bien, nous y travaillons. »

Cette conversation a généré un partenariat pour développer TurtleSense, un moyen nouveau et peu coûteux de surveiller à distance l’activité des nids de tortues.Dans un étude récemment publiée, nous décrivons son fonctionnement.

Parmi les participants figuraient Eric Kaplan, l'homme que j'ai rencontré sur la plage et fondateur du Centre océanique de l'île Hatteras;David Hermeyer et Samuel Wantman, ingénieurs retraités de l'association à but non lucratif de San Francisco Nerds sans frontières;Maître inventeur IBM Thomas Zimmermann;et étudiant vétérinaire Josué Chamberlin.En tant que neuroscientifique du développement, j'ai travaillé pour comprendre comment les bébés tortues pouvaient utiliser le mouvement ou les vibrations pour coordonner l'activité du nid.

Les humains peuvent mieux protéger les nouveau-nés de tortues de mer lorsqu’ils se déplacent de la plage à la mer s’ils savent précisément quand les bébés tortues apparaîtront.Mais il est difficile de prévoir cette émergence.Nous avons découvert qu'en plaçant un simple capteur déguisé en œuf de tortue dans le nid, nous pouvions détecter une activité dans le nid qui indiquait le moment où les bébés tortues émergeraient du sable et se dirigeraient vers l'eau.

Un voyage dangereux

Les tortues marines passent leur vie dans l'océan, sauf lorsque les femelles débarquent. quelques fois chaque été pour pondre leurs œufs.Une fois qu'ils ont pondu leurs œufs et les ont enterrés dans le sable, ils retournent à l'eau.

Les œufs incubent sous le sable pendant plusieurs semaines.Ensuite, les nouveau-nés surgissent du sable, généralement sous la forme d'un groupe fraternel massif, et se précipitent vers les vagues.Ce voyage est un moment très vulnérable dans la vie d’une tortue marine.

Les nouveau-nés doivent éviter les débris de plage, ainsi que oiseaux et crabes attendant de s'en prendre à eux.Ils peuvent aussi devenir désorienté à cause de la pollution lumineuse des maisons de plage et des hôtels et ne parviennent pas à atteindre l'eau, mourant de déshydratation sur le sable.

Les six espèces de tortues marines trouvées aux États-Unissont protégé en vertu de la Loi sur les espèces en voie de disparition, les communautés balnéaires sont donc tenues de veiller à ce que les bébés tortues bénéficient d'une protection adéquate, y compris lors de leur voyage vers l'eau.

Les scientifiques estiment généralement les dates d’émergence en fonction du temps écoulé depuis la pose du nid.Si le nid se trouve dans une zone peuplée, des volontaires peuvent le surveiller du crépuscule jusqu'à minuit pendant la fenêtre pendant laquelle les nouveau-nés pourraient émerger.Mais cela peut durer jusqu'à deux semaines, ce qui nécessite beaucoup d'heures de bénévolat.

Qu’est-ce qui incite les nouveau-nés à émerger ?

Nous avons testé le moniteur TurtleSense pendant les saisons de nidification de 2013 à 2018 sur les eaux de Caroline du Nord. Littoral national du Cap Hatteras, qui se trouve près du point le plus au nord où les tortues caouannes pondent leurs œufs aux États-Unis.Côte Est.Notre travail a été coordonné avec les agences étatiques et fédérales.

Les plages de Hatteras sont fortement utilisées à des fins récréatives, notamment par des véhicules tout-terrain à certains endroits, et les pêcheurs utilisent également les plages.Les fermetures de plages pour protéger les nids de tortues ont conduit à conflit pour équilibrer des intérêts concurrents.Notre objectif était de trouver un moyen de protéger les tortues tout en permettant d’autres utilisations valables de la plage.

Pour surveiller les œufs, nous avons utilisé un accéléromètre – un appareil qui mesure les vibrations dans un système et la rapidité avec laquelle elles évoluent.L’accéléromètre était connecté à un microprocesseur sur un très petit circuit imprimé, qui, à son tour, était intégré dans une balle en plastique de la taille d’un œuf de tortue – à peu près aussi grosse qu’une balle de ping-pong.

Nous avons enterré le moniteur dans 74 nids de tortues les matins suivant la ponte des nids, sous les 10 premiers œufs.Un câble reliait le capteur à une petite tour de communication située à quatre mètres des nids.La tour transmettait des données de mouvement aux tours de téléphonie mobile, permettant aux chercheurs de surveiller à distance l'activité dans les nids.

Puisque les bébés tortues éclosent sous le sable, les scientifiques pensent qu'ils peuvent utiliser des signaux de température pour chronométrer leur apparition la nuit, quand il est plus sûr pour eux de se précipiter vers la mer.Cependant, nos recherches indiquent que les vibrations ou les mouvements peuvent jouer un rôle important dans la communication entre les frères et sœurs des tortues marines et dans le moment de leur émergence, même si nous ne comprenons pas complètement comment cela se produit.

Les tortues marines peuvent synchroniser l'activité du nid d'une manière comparable au maïs éclaté dans l'huile bouillante.Lorsque les grains de pop-corn sont chauffés uniformément, ils commencent tous à éclater à peu près au même moment, mais pas complètement simultanément.De même, dans un nid de tortues marines, lorsque la température est bonne et que les mouvements cessent, nous pensons que ce calme final pourrait signaler aux bébés tortues que tous leurs frères et sœurs ont éclos et qu’il est temps de quitter le nid.

Les scientifiques ont documenté d'autres espèces utilisant des signaux vibratoires pour coordonner l'activité d'éclosion, notamment rainettes et tortues terrestres.Mais il est plus difficile de détecter ce type de communication potentielle dans les œufs de tortues marines enfouis.

Nous avons utilisé les données TurtleSense pour développer une méthode permettant de prédire quand un nid de bébés tortues tentera de se rendre à l'océan.Les données du moniteur nous ont permis de détecter l'activité d'éclosion dans les nids et d'observer que les tortues éclosent par vagues, se taisent puis se déplacent ensemble, apparemment synchronisées.

Une fois l’éclosion commencée, nous estimons que les nouveau-nés sortiront du nid en moyenne 3,7 jours plus tard.Une fois l’éclosion terminée, nous pouvons réviser cette date de prédiction, réduisant ainsi la fenêtre.Les tortues dans des nids profonds sortent généralement deux nuits après la fin de l'éclosion.Les nouveau-nés vivant dans des nids moins profonds peuvent émerger une nuit après la fin de l'éclosion.

Le système peut également détecter les nids stériles, ce qui montrera une absence d’activité d’éclosion.Savoir qu’un nid est stérile permet aux observateurs de se concentrer ailleurs.

Améliorer la protection des tortues

Voir apparaître des tortues de mer nouvellement éclos et se diriger vers les vagues est une source d'inspiration.En permettant de déterminer les dates d'émergence des bébés tortues, mes collègues et moi-même espérons que TurtleSense permettra à davantage de personnes de participer à leur observation.Les capteurs pourraient également contribuer à faciliter les mesures de protection, telles que la surveillance des nids et l’extinction des lumières près de l’eau.

Cette recherche nous a permis d’entrevoir des événements de développement inédits au cours des premières vies des tortues marines et a soulevé des questions intéressantes sur la façon dont les animaux peuvent traiter les vibrations et potentiellement les utiliser pour communiquer.Les plans de construction des capteurs et des tours de communication sont tous open source et disponibles en ligne sur le Nerds sans frontières site web.