Sciences de la vie et de la Terre

Niveau : Terminale S
Lien avec le programme : Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d’une génération à l’autre par voie non génétique, est aussi source de diversité : chants d’oiseaux, utilisation d’outils, etc.

« Il y a plus de soixante ans, Kinji Imanishi proposa l’idée que, si les animaux peuvent apprendre les uns des autres, ils vont inévitablement développer des comportements différents dans différentes populations, aboutissant à l’existence de variations ‘culturelles’ à l’intérieur d’une même espèce. C’était une hypothèse simple, mais tellement en avance sur son temps que peu de chercheurs occidentaux y prêtèrent attention.
Et c’est seulement récemment que la notion de cultures animales est devenue un sujet de recherche important. »
Frans de Waal., « Animal conformists » (2013), Science, 340, 437-438.

Exploitation possible : à partir des documents mis à votre disposition, montrer comment le développement de comportements nouveaux chez les Cétacés participe à la diversification du vivant.

Document 1. L’apparition d’une nouvelle technique de chasse chez les baleines à bosse.

« Impressionnantes, avec leurs 13 m de longueur, leur dos noir et leur ventre blanc, les baleines à bosse (…) utilisent habituellement une technique particulière pour se nourrir. Elles plongent, puis remontent en décrivant des cercles et en lâchant de l’air, ce qui produit des nuages de bulles. Encerclés par ces filets d’air, les petits poissons dont elles se nourrissent vont à la surface et la baleine, qui les attend la gueule grande ouverte, les engloutit.
En 1980, dans ce secteur du golfe du Maine, on a observé une nouvelle technique de chasse qu’une de ces baleines aurait développée. Avant de plonger pour s’alimenter, elle s’est mise à donner de grands coups de queue dans l’eau. L’année suivante, Mason Weinrich, directeur du New England Whale Center, s’est rendu compte que plusieurs baleines fréquentant cette zone faisaient la même chose. Sur la base d’une centaine d’observations semblables, il a par la suite publié un article scientifique sur la question. Il émettait l’hypothèse que cette innovation était apparue à la faveur d’un changement de proies, les bancs de harengs étant en nette diminution, et les bancs de lançons en forte augmentation.
Puis en 2007, près de 40 % des baleines à bosse de la région avaient adopté ce nouveau comportement de chasse. La chose devenait sérieuse. Avait-on affaire à un artéfact ou à un phénomène de transmission génétique ? Ou de transmission culturelle – et alors, de quel type ?
C’est ici que la valeur statistique de 70 000 observations entre en jeu. L’analyse a démontré, en effet, que l’apprentissage ne se fait pas de mère à baleineaux, que la génétique n’explique pas non plus ce phénomène, et qu’il ne semble pas venir d’un apprentissage strictement individuel. Les baleines apprennent en s’observant les unes les autres, en groupe. Au bout d’un certain temps, la baleine qui « ne sait pas comment faire » se met à imiter ses voisines et apprend d’elles une nouvelle façon de chasser. C’est ce même mécanisme qui préside, chez les baleines, à l’apprentissage de leurs mélodieux chants sous-marins. Cela est la marque d’une transmission culturelle, le processus qui sous-tend la diversité de la culture humaine.
On connaissait déjà ce phénomène de transmission chez les singes supérieurs, par exemple celle du lavage des pommes de terre chez les macaques japonais. Mais c’est une première chez les cétacés, à l’exception de la transmission des chants.
(…) Luke Rendell va plus loin : « C’est le premier exemple auquel je puisse penser d’une innovation en milieu naturel dont on documente la propagation dans le temps. Nous pensons qu’il y a beaucoup de variations de comportements, chez les baleines et les dauphins, qui sont aussi le résultat de transmissions culturelles. »
Des populations d’animaux capables de s’adapter à un environnement changeant, d’innover, de se transmettre de nouveaux apprentissages... C’est la définition même de la culture ! »

Source : http://www.quebecscience.qc.ca/Jean...

Document 1 (variante). L’apparition d’une nouvelle technique de chasse chez les baleines à bosse.

Le texte suivant, écrit par Jean-Claude Ameisen et extrait de l’émission « Sur les épaules de Darwin », reprend le même exemple que le document précédent, de façon plus détaillée.

Source : Jean-Claude Ameisen, « Sur les épaules de Darwin : Retrouver l’aube », Les Liens qui Libèrent (2014).

Document 2. La transmission culturelle du chant chez les baleines.

Source : Jean-Claude Ameisen, « Sur les épaules de Darwin : Retrouver l’aube », Les Liens qui Libèrent (2014).

Document 3. Une transmission culturelle du chant chez les baleines à bosse du Pacifique.

Préalable : on appelle transmission culturelle un apprentissage social d’informations ou de comportements à partir d’individus de la même espèce. Les traits culturels peuvent être transmis verticalement (des parents à la descendance), de façon oblique (d’une génération précédente à des individus plus jeunes mais selon un modèle non parental), ou horizontalement (entre individus non apparentés de classes d’âge similaire ou entre générations).

Chez les baleines à bosse (Megaptera novaeangliae), le chant intervient dans la sélection sexuelle. Seuls les mâles chantent ; ils se conforment généralement à un unique type de chant, stéréotypé et répétitif, mais dont le motif évolue d’année en année, parfois rapidement. En dépit de cette évolution, tous les mâles continuent de se conformer au chant du groupe. Le chant est structuré : il comprend un certain nombre de thèmes, chacun consistant en un nombre de phrases répétées. Les phrases sont à leur tour constituées d’une succession de sons individuels appelés unités.

Document 3a. Carte de la région Sud Pacifique.

Source : E.C. Garland et al., « Humpback whale song on the Southern ocean feeding grounds : implications for cultural transmission » (2013), PLoS ONE, 8, e79422.

Document 3b. Types de chants identifiés dans la région Sud Pacifique (de l’Australie à la Polynésie française) de 1998 à 2008.

Les populations sont listées de l’ouest à l’est de la région. Chaque couleur représente un type distinct de chant. Les chants peuvent être groupés en 6 « lignages » différents, chacun associé à une couleur (rose, noir/gris, bleu, rouge, jaune et vert). Au sein d’un lignage, de nouveaux chants peuvent évoluer à partir des anciens (par des changements d’unités ou l’addition d’unités à des phrases existantes, ou par l’addition ou la délétion de thèmes). Les nouveaux chants évoluant à partir des anciens au sein d’un lignage sont associés à la même couleur (rouge foncé / rouge clair ; vert foncé / vert clair ; bleu foncé / bleu clair).
Deux couleurs à l’intérieur de la même année et de la même région indiquent que les deux types de chants sont présents. Dans ces cases, les saisons ont été réparties en trois périodes (précoce, moyenne, tardive), afin d’indiquer à quelle période un nouveau chant a été enregistré. Les hachures signifient qu’aucune donnée n’est disponible.

Source : E.C. Garland et al., « Dynamic horizontal cultural transmission of humpback whale song at the ocean basin scale » (2011), Current Biology, 21, 687-691.

Remarques :
Résultats : 11 chants différents ont été enregistrés dans la région entre 1998 et 2008. 8 chants différents se sont déplacés vers l’est ; 4 d’entre eux se sont répandus entièrement à travers la région de l’Australie de l’est à la Polynésie française (noir, bleu, rouge foncé et rouge clair). Seul un chant (bleu clair) s’est déplacé vers l’ouest (de la Polynésie française vers les îles Cook).
Interprétation des résultats : deux types de changements de chants se sont produits :

• Une évolution culturelle progressive au cours de laquelle les chants ont changé d’un type à l’autre au sein d’une même population.
• L’apparition d’un nouveau chant dans une population, suivie d’un remplacement rapide du chant existant. Ainsi, le remplacement du type de chant bleu par le type de chant rouge foncé en 2003 dans la population d’Australie de l’est démontre un remplacement culturel rapide.
  Il s’agit ici d’une transmission horizontale : de multiples chants se propagent rapidement, de façon répétée et unidirectionnelle vers l’est. Cette transmission culturelle peut s’expliquer par des zones communes aux routes migratoires de plusieurs populations de baleines, ou bien par l’émigration d’individus d’une population de baleines à l’autre.

Document 3c. Spectrogrammes du chant de baleines à bosse de la région Sud Pacifique.

• Chant de l’est de l’Australie, 2009. Pour chaque thème, une seule phrase représentative est montrée.

• Chant de Nouvelle-Calédonie, 2010. Pour chaque thème, une seule phrase représentative est montrée.

• Chant de Nouvelle-Calédonie, 2009. Pour chaque thème, une seule phrase représentative est montrée.

Source : E.C. Garland et al., « Humpback whale song on the Southern ocean feeding grounds : implications for cultural transmission » (2013), PLoS ONE, 8, e79422.

Document 3d. Etude du chant des baleines avec le logiciel Audacity.

• Les enregistrements des 3 chants peuvent être téléchargés à l’adresse suivante (fichiers audio S2, S3 et S5 de la partie « supporting information » de l’article) : http://journals.plos.org/plosone/ar....
  Pour télécharger un fichier : lire le fichier, puis clic droit et « enregistrer sous ».
• Choisir l’affichage « spectrogramme » du logiciel Audacity.

Ressources complémentaires :

• J. Allen et al., « Network-based diffusion analysis reveals cultural transmission of lobtail feeding in humpback whales » (2013), Science, 340, 485-488.
• M.J. Noad et al., « Cultural revolution in whale songs » (2000), Nature, 408, 537.
• E.C. Garland et al., « Dynamic horizontal cultural transmission of humpback whale song at the ocean basin scale » (2011), Current Biology, 21, 687-691.
• Émission “Des cultures dans le monde animal”, Jean-Claude Ameisen, Sur les épaules de Darwin.
  http://www.franceinter.fr/emission-...