Le Mérou, une espèce qui compte en Méditerranée

Chaque année depuis 22 ans, mon club de plongée, en partenariat avec la Fédération française de sport et d’études des sports sous-marins (FFESSM) et le Parc National des Calanques, organise l’opération « Des Espèces Qui Comptent ». Cet événement participatif est le plus important en France dans sa catégorie. Il rassemble environ cent cinquante plongeuses et plongeurs et permet de recenser sur l’ensemble des sites de plongée marseillais des espèces vulnérables en Méditerranée, notamment le mérou. Ce poisson se montre très placide et par conséquent vulnérable à la pêche sous-marine. Il se situe en haut de la chaîne alimentaire et est donc très intéressant à étudier.

Dans cet article nous allons expliquer comment ce comptage, réalisé par des plongeuses et plongeurs marseillais, aide les biologistes à estimer la population de mérous. Nous verrons aussi comment, à partir des données récoltées, nous souhaitons utiliser des mathématiques plus poussées pour obtenir une géolocalisation des mérous dans l’espace, à partir des trajectoires sous-marines des plongeuses et plongeurs. 

Pour s’assurer d’un comptage qualitatif, les plongeuses et plongeurs sont répartis en palanquées : elles et ils quadrillent des zones à des profondeurs légèrement différentes le long des parois rocheuses, ou évoluent à quelques mètres de distance sur des plateaux. Le comptage se cantonne à moins de 30m de profondeur car on estime qu’au-delà, ces espèces sont peu présentes. Chaque palanquée note sur des fiches les observations faites en précisant la profondeur, le temps, la taille des poissons observés, ainsi que leur direction de déplacement.

Les résultats sont ensuite regroupés par site puis analysés afin d’éliminer les doublons. Voici les résultats obtenus pour les mérous dans le Parc National des Calanques :

Ce diagramme montre clairement l’impact de la création du Parc des Calanques en 2012, ainsi que l’effet du moratoire de pêche : le nombre de mérous observés est globalement en augmentation sur le parc. Ces données restent toutefois partielles et imprécises. Ainsi les « trous » présents pour certaines années sont imputables à l’épidémie de Covid ou à des conditions météorologiques défavorables empêchant l’exploration de certains sites. Il n’est par ailleurs pas évident que ces observations puissent être extrapolées à la population entière des mérous sur le parc.

Mais notre projet participatif ne se limite pas à un simple comptage des poissons, il comporte aussi un repérage précis de leur position. Même si le signal GPS ne passe pas sous l’eau, comme on connaît les trajectoires de surface des plongées demandées par l’équipe organisatrice, le temps de plongée, la durée et la profondeur des observations, on peut en théorie retrouver les positions précises des mérous observés sur chaque site et les représenter sur des cartes 3D des différents sites de plongée marseillais, telle que celle présentée ici pour l’Île du Frioul :

Malheureusement, les courants sous-marins peuvent être forts, notamment sur le site de l’Impérial du milieu, un îlot rocheux proche de l’île de Riou, dont les parois sous-marines sont très riches en biodiversité.

La carte des trajectoires décidées en surface, telle que celle présentée ici, ne suffit donc plus, car les plongeuses et plongeurs doivent se réfugient à l’abri du courant, faussant ainsi le comptage et les positions.

Les constructeurs de montres de plongée, qui sont aujourd’hui de véritables ordinateurs, se sont emparés de la question : les plus récentes permettent d’afficher la trajectoire 3D parcourue par les plongeuses et plongeurs à la sortie de la plongée. Mais comment cela est-il possible ? Les montres récupèrent la profondeur, mais aussi l’orientation grâce à la boussole, et possèdent un accéléromètre. Pour retrouver la trajectoire 3D des plongeuses et plongeurs, elles utilisent des techniques de résolution numérique d’équations différentielles. La plus simple, la méthode d’Euler, consiste à approximer la trajectoire en utilisant le vecteur vitesse qui donne la direction sur des petits intervalles de temps.

Toutefois, les erreurs d’approximations de trajectoire s’accumulent au fil du temps... Alors oui, en augmentant les mesures sur des intervalles de temps plus petits, on diminue ces erreurs. Mais on reste limité par les contraintes électroniques de l’appareil.

Là encore, les mathématiques arrivent à la rescousse : en surface, nous pouvons récupérer le point GPS de sortie de la plongeuse ou du plongeur, et rectifier la trajectoire approximée. Par ailleurs, les données stockées sur le net par les plongeuses et plongeurs qui ont des trajectoires plutôt lisses, c’est-à-dire sans à-coups violents vers la surface, permettent avec un brin de machine learning d’affiner les trajectoires.

En se servant de ces courbes, on peut donc bien positionner les mérous sur des cartes 3D réalisées à partir des données bathymétriques, et avoir des photographies plutôt précises des observations au fil des ans.

Cette étude amène et soulève de nombreuses questions : les courants, le réchauffement de la mer jouent-ils un rôle dans ces résultats ? Nous savons que les mérous naissent dans des eaux plus chaudes, nous assistons actuellement à un déplacement de leur lieu de naissance. Quelle est l’influence de l’augmentation de la population de mérous sur les autres espèces ? Comment les corbs, autre espèce étudiée et dénombrée car protégée par la même loi que les mérous, évoluent en banc ?

Grâce à l’appui de plongeuses et plongeurs bénévoles, les biologistes ont pu ainsi récupérer de nombreuses données sur l’évolution d’espèces protégés dans le Parc des Calanques. Les mathématiques ont leur place pour exploiter au mieux ces données recueillies : nous pouvons souhaiter que ce type d’événement participatif se généralise à plusieurs espaces naturels protégés en Méditerranée, permettant ainsi une meilleure compréhension des enjeux écologiques sous-marins.