Ontogenetic variation in phototactic responses of juvenile chum salmon (Oncorhynchus keta) under different light intensities

Les poissons qui vivent dans les rivières sont confrontés à un défi constant : comment se déplacer en toute sécurité dans un monde souvent obstrué par des structures humaines. Les barrages et les seuils, construits pour retenir l'eau à des fins d'énergie ou d'irrigation, agissent comme des murs qui empêchent les poissons de remonter le courant. Pour les aider à passer, les ingénieurs construisent des canaux spéciaux appelés passes à poissons. Mais si ces canaux aident les poissons à monter, le chemin de la descente est souvent plus dangereux. Les énormes tuyaux qui alimentent les turbines peuvent agir comme de gigantesques aspirateurs, aspirant et tuant les jeunes poissons. Pour résoudre ce problème, les scientifiques explorent la possibilité d'utiliser la lumière pour guider ces jeunes poissons loin du danger. De nombreux animaux, y compris les poissons, possèdent une réaction instinctive à la lumière appelée phototaxie. Il s'agit simplement de la tendance à nager vers une source lumineuse ou à s'en éloigner. Pendant des décennies, les chercheurs se sont demandé s'ils pouvaient utiliser cet instinct pour diriger les jeunes saumons loin des prises dangereuses et vers des sorties sûres, mais la réponse dépend fortement de la façon dont les poissons réagissent à différents niveaux de luminosité et de la manière dont leur comportement change lorsqu'ils passent du stade de minuscules alevins à celui de juvéniles plus grands.

Dans une étude récente, un chercheur nommé Keishi Matsuda s'est proposé de tester précisément comment les jeunes saumons cabot (chum salmon), une espèce vitale pour les pêcheries au Japon, réagissent à la lumière. L'objectif était de voir si ces poissons, à la taille où ils sont lorsqu'ils sont libérés dans la nature, nageraient vers une lumière blanche ou l'éviteraient, et si ce comportement changeait à mesure qu'ils grandissaient. L'expérience s'est déroulée dans un réservoir intérieur contrôlé dans une station de recherche à Nikko. Le réservoir était conçu pour imiter une rivière avec un courant léger, et les parois étaient recouvertes pour bloquer toute lumière extérieure. À l'intérieur, le chercheur a placé une rangée de lampes LED blanches à une extrémité. Il a ensuite introduit cent jeunes saumons, chacun de la taille d'un petit doigt, dans le réservoir. Ces poissons n'étaient pas encore complètement adultes ; ils étaient à un stade précédant naturellement le début de leur voyage vers l'océan en aval.

Le chercheur n'a pas seulement allumé et éteint les lumières. Au lieu de cela, il a créé une séquence de niveaux de luminosité soigneuse, partant de l'obscurité totale et augmentant progressivement l'intensité jusqu'à des niveaux bien plus brillants qu'une pièce typique. Les poissons étaient libres de nager, et des caméras enregistraient leurs déplacements. L'équipe a compté combien de poissons se rassemblaient près des lumières à chaque niveau de luminosité. Ils ont comparé ces résultats avec les données d'une étude précédente qui utilisait exactement la même méthode mais avec des saumons légèrement plus vieux et plus grands, appelés smolts. Cela permettait une comparaison directe de la façon dont les poissons se comportaient à deux étapes différentes de leur jeune vie.

Les résultats ont révélé que les poissons ne se contentaient pas de nager vers la lumière ou de s'en éloigner en ligne droite. Au contraire, leur réaction changeait en fonction de la luminosité de la lumière. Lorsque la lumière était faible, les jeunes saumons avaient tendance à nager plus près de la source, montrant une légère attraction. À mesure que la lumière devenait plus brillante, davantage de poissons se rassemblaient près d'elle, atteignant un sommet où le plus grand nombre de poissons étaient observés dans la zone éclairée. Cependant, une fois que la lumière est devenue très brillante — spécifiquement lorsque la luminosité dépassait environ 1 000 lux, ce qui correspond approximativement à l'intensité d'un jour couvert brillant ou d'un bureau bien éclairé — le comportement s'est inversé. Les poissons ont commencé à éviter la lumière, nageant à l'opposé de la source et restant dans les parties plus sombres du réservoir. Ce schéma s'est avéré vrai tant pour les minuscules alevins que pour les smolts plus grands. Bien que les poissons plus âgés aient généralement montré une tendance légèrement plus forte à se rassembler près de la lumière que les plus jeunes, la forme globale de la réponse était la même pour les deux groupes.

Cette découverte suggère que l'instinct d'éviter la lumière vive est présent très tôt dans la vie du saumon cabot, bien avant qu'ils ne soient prêts à migrer vers l'océan. L'étude indique que ces jeunes poissons évitent probablement les zones fortement éclairées pour se cacher des prédateurs ou pour rester dans les parties plus sûres et plus sombres de la rivière. La recherche clarifie également une limite pratique pour les efforts de conservation. Comme les poissons ne montrent pas une forte attraction pour la lumière blanche aux intensités plus faibles qui pourraient être utilisées pour les guider, l'utilisation de telles lumières pour attirer les alevins vers une sortie sûre pourrait mal fonctionner. Cependant, l'étude suggère que des lumières blanches très brillantes pourraient être utiles pour un autre usage : tenir les poissons à distance des tuyaux d'aspiration dangereux. En créant une zone de luminosité intense, les gestionnaires pourraient être en mesure de dissuader les jeunes alevins ainsi que les smolts plus âgés de pénétrer dans les machines qui pourraient leur nuire.

L'étude a été menée dans un réservoir, elle ne tenait donc pas compte des courants complexes, des ombres ou de la présence de prédateurs que l'on trouve dans une véritable rivière. Elle n'a également testé que la lumière blanche, laissant ouverte la question de savoir si différentes couleurs pourraient avoir des effets différents. Néanmoins, les résultats fournissent une image claire de la façon dont ces poissons perçoivent leur monde. Ils montrent que le comportement des saumons cabot n'est pas un simple interrupteur entre la recherche et l'évitement de la lumière, mais une réponse nuancée qui culmine à un niveau intermédiaire et se transforme en évitement lorsque la lumière devient trop intense. Cette compréhension aide les scientifiques et les ingénieurs à concevoir de meilleurs systèmes pour protéger ces poissons alors qu'ils naviguent dans les rivières de leur jeunesse.