Dans la baie d'Atka, en Antarctique, des centaines de manchots empereurs se rassemblent en un groupe sur la vaste nappe étincelante de l'océan gelé. Pendant qu'ils se réchauffent dans le paysage de glace glacial, un robot jaune ressemblant à un chariot s'approche lentement et silencieusement de la colonie d'oiseaux royaux. Un robot à quatre roues n'est pas quelque chose qu'un pingouin rencontrerait généralement dans un environnement aride. Mais mesurant seulement 3 pieds de long et à peu près au niveau des yeux des pingouins adultes, le véhicule robotique ne semble pas les effrayer, même s'il roule à quelques mètres de là.
Le robot convivial pour les pingouins s'appelle ECHO, un véhicule terrestre autonome télécommandé créé par le Marine Animal Remote Sensing Lab de la Woods Hole Oceanographic Institution dans le Massachusetts. ECHO fait partie d'un effort de recherche international et multidisciplinaire plus vaste appelé MARE, qui surveille l'impact des changements induits par l'homme sur l'océan Austral.
"Nous savons tous que le monde change et que ce changement aura des effets dramatiques sur la biodiversité et les écosystèmes, en particulier dans les régions très reculées, comme l'Antarctique", déclare Daniel P. Zitterbart, chercheur principal du Marine Animal Remote Sensing Lab. Certains experts ont prédit que les manchots empereurs pourraient être en voie d'extinction d'ici environ 100 ans, dit-il. "Pour comprendre si c'est vrai ou non, nous devons commencer à surveiller ces systèmes de très près dès maintenant."
Pendant 30 ans, MARE évaluera la vulnérabilité des écosystèmes antarctiques en suivant la dynamique des populations de manchots empereurs. Ces oiseaux sont un animal emblématique de l'Antarctique, mais "contrairement à ce que l'on pense, le manchot empereur est une espèce très peu étudiée", explique Céline Le Bohec, chercheuse à l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien et au Centre Scientifique de Monaco. , qui est partenaire de recherche et écologiste sur MARE. "Donc, toutes les données, en particulier de la mer, sont passionnantes et précieuses."
L'équipe utilise le manchot empereur comme espèce sentinelle de l'océan Austral, car il s'agit d'un prédateur supérieur important dans la chaîne alimentaire. Dans l'océan Austral, il y a moins de couches, ou de niveaux trophiques, dans le réseau trophique que dans d'autres parties du monde. Ainsi, tout changement apporté aux espèces au bas de la chaîne alimentaire aura des impacts majeurs sur celles qui se trouvent au sommet. Étudier comment un prédateur de niveau supérieur comme le manchot empereur fait face au changement climatique peut renseigner les scientifiques sur la santé de l'ensemble de l'écosystème de l'océan Austral, explique Le Bohec.
"Un autre avantage des grands prédateurs, comme les manchots empereurs, est qu'il s'agit d'espèces très étendues, ce qui implique que la protection de leur vaste habitat profiterait à de nombreuses structures et espèces écologiques", dit-elle. "Ces espèces faîtières sont aussi des outils précieux pour la politique de gestion de la conservation."
L'équipe MARE essaie de recueillir des informations avec un minimum de perturbations pour les oiseaux et la colonie. Mais, actuellement, les chercheurs doivent physiquement capturer et étiqueter les oiseaux sur le dos. Les étiquettes sont un système de transpondeur intégré passif (PIT) et d'identification par radiofréquence (RFID), qui fonctionne de la même manière que les puces microID chez les chiens de compagnie. La seule façon de récupérer les données de ces balises est de se rapprocher suffisamment des oiseaux pour scanner à nouveau l'appareil, explique Zitterbart.
Bien que la colonie de la baie d'Atka soit idéalement située à environ huit kilomètres de la station antarctique allemande, il est toujours facile de manquer les pingouins sur le terrain, dit-il. Même si les chercheurs connaissent le moment approximatif de la saison où les manchots seront sur le site de la baie d'Atka, ils pourraient être en mer à la recherche de nourriture pendant des jours ou des semaines. De plus, l'immense étendue et les conditions météorologiques difficiles et imprévisibles font de l'océan Austral un environnement difficile pour l'exploration et l'étude humaines.
C'est pourquoi l'équipe de Zitterbart s'appuie sur des technologies de télédétection qui n'exigent pas que les chercheurs soient physiquement sur le terrain. Alors que les satellites peuvent surveiller les températures de surface de la mer, le vent, la couverture de glace et d'autres paramètres physiques, ils ne sont pas aussi efficaces pour surveiller les chaînes alimentaires et la dynamique des espèces dans les écosystèmes. Au lieu de cela, les chercheurs de MARE utilisent des systèmes de caméras, des antennes terrestres et des véhicules autonomes, comme ECHO.
Les chercheurs peuvent facilement dire à ECHO, qui est à la fois télécommandé et autonome, de conduire sur un chemin spécifique autour de la colonie. Le véhicule est équipé de plusieurs outils, dont le LIDAR et une caméra à 360 degrés, qui peuvent détecter les pingouins sur le vaste terrain blanc. Le robot possède également une antenne, un panneau rectangulaire positionné comme le godet avant d'un bulldozer. L'antenne envoie une impulsion qui active l'autre antenne attachée à l'étiquette du pingouin, qui identifie l'animal.
"En tant qu'être humain, vous ne pouvez pas vous promener et essayer de scanner 15 000 ou 24 000 pingouins chaque année, c'est impossible", déclare Zitterbart. "La quantité de données que nous pouvons collecter via ECHO est quelque chose que nous ne pourrions jamais atteindre avec une autre méthode ici."
Alors qu'ECHO ne parcourt le paysage que depuis un an, jusqu'à présent, il semble que les pingouins n'aient pas peur lorsqu'ils se faufilent dans la colonie. En fait, des études antérieures ont également indiqué que certains animaux pourraient être moins réactifs aux robots que les humains, dit Zitterbart.
"Ce qui est vraiment cool, c'est que si moi, en tant qu'humain, j'essayais de me rapprocher d'ECHO, ils s'enfuiraient", déclare Zitterbart. « Nous ne voulons pas effrayer les animaux. Notre objectif général est de faire plus de science avec moins d'impact. Et les humains ont un impact beaucoup plus important sur les animaux que le robot n'en a réellement.
Le projet en est encore à ses premiers stades de test et l'équipe travaille sur des améliorations, explique Zitterbart. La batterie d'ECHO, par exemple, ne dure qu'environ une journée. Il n'y a pas non plus de configuration idéale pour protéger ECHO d'une tempête de neige soudaine. Finalement, l'équipe MARE veut qu'ECHO se gare à l'intérieur du Single Penguin Observation and Tracking, ou SPOT, un petit avant-poste avec des caméras et des moniteurs qui surplombe la colonie de la baie d'Atka depuis environ 10 ans. SPOT pourrait servir de garage à ECHO pour s'abriter et se recharger, dit Zitterbart.
Dans sa prochaine phase, le robot itinérant fournira des informations comportementales et biologiques sur les manchots empereurs que les scientifiques n'ont pas été en mesure de collecter auparavant, explique Le Bohec. Cela ouvre des portes pour comprendre les taux de survie et de reproduction, les activités collectives comme se blottir pour se réchauffer, les appels et la communication, et les stratégies de chasse en mer. ECHO téléchargera également des données GPS importantes sur les oiseaux pendant qu'ils sont en mer, ce qui peut révéler des points chauds d'habitat.
Les organes directeurs chargés des questions de conservation peuvent apprendre des manchots empereurs, dont le comportement peut aider à "définir et cartographier les" points chauds "biologiques marins et les aires marines protégées", a déclaré Le Bohec. Elle ajoute que toutes les données d'ECHO "nous permettront d'évaluer la tendance globale et le risque d'extinction de l'espèce, en modélisant les futures trajectoires des populations dans le cadre des scénarios de réchauffement prévus pour les prochaines décennies et le prochain siècle".
