Otolithe

CompositionEdit

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Animation de la biominéralisation des otolithes de morue

La composition des otolithes de poisson s’avère également utile pour les scientifiques de la pêche. Le carbonate de calcium dont est composé l’otolithe provient essentiellement de l’eau. Au fur et à mesure de la croissance de l’otolithe, de nouveaux cristaux de carbonate de calcium se forment. Comme pour toute structure cristalline, il existe des vides dans le réseau pendant la formation des cristaux, ce qui permet aux éléments traces de l’eau de se lier à l’otolithe. L’étude de la composition en oligo-éléments ou des signatures isotopiques des oligo-éléments dans un otolithe de poisson donne un aperçu des masses d’eau que les poissons ont précédemment occupées. Des otolithes de poissons vieux de 172 millions d’années ont été utilisés pour étudier l’environnement dans lequel vivaient les poissons. Des dispositifs de micro-fraisage robotisés ont également été utilisés pour récupérer des enregistrements à très haute résolution de l’histoire de vie, y compris le régime alimentaire et les températures tout au long de la vie du poisson, ainsi que leur origine natale.

Les signatures oligoélémentaires et isotopiques les plus étudiées sont celles du strontium en raison de la même charge et du rayon ionique similaire à celui du calcium ; cependant, les scientifiques peuvent étudier plusieurs éléments traces au sein d’un otolithe pour discriminer des signatures plus spécifiques. Un outil couramment utilisé pour mesurer les éléments traces dans un otolithe est un spectromètre de masse à plasma inductif par ablation laser. Cet outil peut mesurer une variété d’éléments traces simultanément. Un spectromètre de masse à ions secondaires peut également être utilisé. Cet instrument permet une plus grande résolution chimique mais ne peut mesurer qu’un seul élément trace à la fois. L’espoir de cette recherche est de fournir aux scientifiques des informations précieuses sur les lieux où les poissons ont voyagé. Combinés aux annuli d’otolithes, les scientifiques peuvent ajouter l’âge des poissons lorsqu’ils ont voyagé dans différents plans d’eau. Toutes ces informations peuvent être utilisées pour déterminer les cycles de vie des poissons afin que les scientifiques de la pêche puissent prendre des décisions mieux informées sur les stocks de poissons.

Taux de croissance et âgeEdit

Une paire de sagittae d’une morue du Pacifique (Gadus macrocephalus).

Prélèvement d’un otolithe sur un vivaneau rouge pour déterminer son âge

Voir aussi : estimer l’âge des poissons

Les poissons à nageoires (classe Osteichthyes) possèdent trois paires d’otolithes – les sagittae (singulier sagitta), les lapilli (singulier lapillus) et les asterisci (singulier asteriscus). Les sagittae sont les plus grands, ils se trouvent juste derrière les yeux et à peu près à leur niveau vertical. Les lapilli et les asterisci (les plus petits des trois) sont situés dans les canaux semi-circulaires. Les sagittae sont normalement composés d’aragonite (bien que des anomalies de vatérite puissent se produire), tout comme les lapilli, tandis que les asterisci sont normalement composés de vatérite.

Les formes et les tailles proportionnelles des otolithes varient selon les espèces de poissons. En général, les poissons provenant d’habitats très structurés comme les récifs ou les fonds rocheux (par exemple, les vivaneaux, les mérous, les nombreux tambours et les croakers) auront des otolithes plus grands que les poissons qui passent la plupart de leur temps à nager à grande vitesse en ligne droite en pleine mer (par exemple, le thon, le maquereau, la coryphène). Les poissons volants ont des otolithes exceptionnellement grands, probablement en raison de leur besoin d’équilibre lorsqu’ils se lancent hors de l’eau pour « voler » dans les airs. Souvent, l’espèce de poisson peut être identifiée à partir de caractéristiques morphologiques distinctes d’un otolithe isolé.

Les otolithes des poissons accrètent des couches de carbonate de calcium et de matrice gélatineuse tout au long de leur vie. Le taux d’accrétion varie en fonction de la croissance du poisson – souvent moins de croissance en hiver et plus en été – ce qui se traduit par l’apparition d’anneaux qui ressemblent à des cernes d’arbres. En comptant les anneaux, il est possible de déterminer l’âge du poisson en années. En général, on utilise le sagitta, qui est le plus grand, mais parfois on utilise le lapilli, qui a une forme plus commode. L’asteriscus, qui est le plus petit des trois, est rarement utilisé dans les études d’âge et de croissance.

En outre, chez la plupart des espèces, l’accrétion de carbonate de calcium et de matrice gélatineuse alterne selon un cycle quotidien. Il est donc également possible de déterminer l’âge des poissons en jours. Cette dernière information est souvent obtenue au microscope et fournit des données importantes pour les études sur le début de l’histoire de la vie.

En mesurant l’épaisseur des anneaux individuels, on a supposé (au moins chez certaines espèces) estimer la croissance du poisson car celle-ci est directement proportionnelle à celle des otolithes. Cependant, certaines études réfutent un lien direct entre la croissance corporelle et la croissance des otolithes. Lorsque la croissance corporelle est faible ou nulle, l’otolithe continue à s’accrétionner, ce qui amène certains chercheurs à penser que le lien direct est le métabolisme et non la croissance en soi. Les otolithes, contrairement aux écailles, ne se résorbent pas pendant les périodes de baisse d’énergie, ce qui en fait un outil encore plus utile pour déterminer l’âge d’un poisson. Les poissons ne s’arrêtent jamais complètement de grandir, bien que le taux de croissance des poissons matures soit réduit. Les anneaux correspondant aux dernières parties du cycle de vie ont donc tendance à être plus rapprochés les uns des autres. En outre, un petit pourcentage d’otolithes chez certaines espèces porte des déformations au fil du temps.

Les études sur l’âge et la croissance des poissons sont importantes pour comprendre des éléments tels que le moment et l’ampleur du frai, le recrutement et l’utilisation de l’habitat, la durée des larves et des juvéniles, et la structure d’âge des populations. Ces connaissances sont à leur tour importantes pour concevoir des politiques de gestion des pêches appropriées.

Recherche sur le régime alimentaireEdit

Comme les composés des otolithes de poisson sont résistants à la digestion, on les retrouve dans le tube digestif et les excréments des oiseaux de mer et des mammifères marins piscivores, comme les dauphins, les phoques, les otaries et les morses. De nombreux poissons peuvent être identifiés au genre et à l’espèce par leurs otolithes. Les otolithes peuvent donc, dans une certaine mesure, être utilisés pour reconstituer la composition en proies des régimes alimentaires des mammifères marins et des oiseaux de mer.

Les otolithes (sagittae) sont symétriques bilatéralement, chaque poisson ayant un droit et un gauche. Séparer les otolithes récupérés en droite et gauche permet donc de déduire un nombre minimum d’individus proies ingérés pour une espèce de poisson donnée. La taille des otolithes est également proportionnelle à la longueur et au poids d’un poisson. Ils peuvent donc être utilisés pour rétro-calculer la taille et la biomasse des proies, utiles lorsqu’on essaie d’estimer la consommation des proies des mammifères marins, et les impacts potentiels sur les stocks de poissons.

Les otolithes ne peuvent cependant pas être utilisés seuls pour estimer de manière fiable le régime alimentaire des cétacés ou des pinnipèdes. Ils peuvent subir une érosion partielle ou complète dans le tube digestif, ce qui fausse les mesures du nombre et de la biomasse des proies. Les espèces dont les otolithes sont fragiles et facilement digérés peuvent être sous-estimées dans le régime alimentaire. Pour remédier à ces biais, des facteurs de correction des otolithes ont été mis au point grâce à des expériences d’alimentation en captivité, au cours desquelles les phoques sont nourris avec des poissons de taille connue, et le degré d’érosion des otolithes est quantifié pour différents taxons de proies.

L’inclusion de vertèbres de poisson, d’os de mâchoire, de dents et d’autres éléments informatifs du squelette améliore l’identification et la quantification des proies par rapport à la seule analyse des otolithes. C’est particulièrement vrai pour les espèces de poissons dont les otolithes sont fragiles, mais qui possèdent d’autres os distinctifs, comme le maquereau de l’Atlantique (Scomber scombrus), et le hareng de l’Atlantique (Clupea harengus).

L’analyse des otolithes permet d’identifier les proies et de les quantifier.

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