Many marine animals have evolved sensory abilities to use electric and magnetic cues in essential aspects of life history, such as to detect prey, predators and mates as well as to orientate and migrate. Potential disruption of vital cues by human activities must be understood in order to mitigate potential negative infuences. Cable deployments in coastal waters are increasing worldwide, in capacity and number, owing to growing demands for electrical power and telecommunications. Increasingly, the local electromagnetic environment used by electro- and magneto-sensitive species will be altered. We quantifed biologically relevant behavioural responses of the presumed, magneto-receptive American lobster and the electro-sensitive Little skate to electromagnetic feld (EMF) emissions of a subsea high voltage direct current (HVDC) transmission cable for domestic electricity supply. We demonstrate a striking increase in exploratory/foraging behaviour in skates in response to EMF and a more subtle exploratory response in lobsters. In addition, by directly measuring both the magnetic and electric feld components of the EMF emitted by HVDC cables we found that there were DC and unexpectedly AC components. Modelling, restricted to the DC component, showed good agreement with measured results. Our cross-disciplinary study highlights the need to integrate an understanding of the natural and anthropogenic EMF environment together with the responses of sensitive animals when planning future cable deployments and predicting their environmental efects.
Titre de l'article
Les champs électromagnétiques d'origine anthropique (EMF) influencent le comportement des espèces marines benthiques
Les champs électromagnétiques d'origine anthropique (EMF) influencent le comportement des espèces marines benthiques
Introduction à l'article
L'augmentation des besoins énergétiques pousse les états à équiper leurs côtes de dispositifs nécessitant l'installation de câbles sous-marins à haute tension. Ces câbles génèrent un champ électromagnétique induit (EMF), or l'exposition de la faune marine à des EMF pourraient gravement affecter leur comportement. En effet, de nombreux groupes d'animaux marins possèdent des organes magnétosensibles (Kirschvink, 1997) dont le bon fonctionnement leur permet d’assurer des fonctions essentielles (prise alimentaire, reproduction, orientation dans l'espace).
Les auteurs de cet article proposent de tester l'influence de l'exposition aux champs électromagnétiques induits par les câbles sur le comportement de deux espèces (Leucoraja erinacea) et (Homarus americanus) en les plaçant in situ dans des enceintes fermées à proximité de câbles sous-marins.
L'augmentation des besoins énergétiques pousse les états à équiper leurs côtes de dispositifs nécessitant l'installation de câbles sous-marins à haute tension. Ces câbles génèrent un champ électromagnétique induit (EMF), or l'exposition de la faune marine à des EMF pourraient gravement affecter leur comportement. En effet, de nombreux groupes d'animaux marins possèdent des organes magnétosensibles (Kirschvink, 1997) dont le bon fonctionnement leur permet d’assurer des fonctions essentielles (prise alimentaire, reproduction, orientation dans l'espace).
Les auteurs de cet article proposent de tester l'influence de l'exposition aux champs électromagnétiques induits par les câbles sur le comportement de deux espèces (Leucoraja erinacea) et (Homarus americanus) en les plaçant in situ dans des enceintes fermées à proximité de câbles sous-marins.
Expériences de l'article
39 spécimens de raies (Leucoraja erinacea) et 65 homards (Homarus americanus) ont été placés par groupes de 2 à 5 individus dans des enceintes (V=5*3,5*2,5 m) in situ pendant 18 à 24 h. La position des spécimens dans l'enceinte à été triangulée avec 4 hydrophones et relevée à intervalles réguliers afin de mesurer leur vitesse de déplacement, le temps passé dans chaque zone de l'enceinte et la hauteur de nage par rapport au substrat. Les enceintes test étaient situées au-dessus d’un câble sous-marin enterré et les enceintes contrôles (pas d'exposition aux EMF) ont été placées à la même profondeur sur le même substrat à 358 m du groupe test. Chaque spécimen a été alternativement placé dans une enceinte test et contrôle, dans un ordre différent.
Les paramètres environnementaux (température, oxygène et salinité) et l’intensité du champ magnétique ont été mesurés toutes les 5 min.
39 spécimens de raies (Leucoraja erinacea) et 65 homards (Homarus americanus) ont été placés par groupes de 2 à 5 individus dans des enceintes (V=5*3,5*2,5 m) in situ pendant 18 à 24 h. La position des spécimens dans l'enceinte à été triangulée avec 4 hydrophones et relevée à intervalles réguliers afin de mesurer leur vitesse de déplacement, le temps passé dans chaque zone de l'enceinte et la hauteur de nage par rapport au substrat. Les enceintes test étaient situées au-dessus d’un câble sous-marin enterré et les enceintes contrôles (pas d'exposition aux EMF) ont été placées à la même profondeur sur le même substrat à 358 m du groupe test. Chaque spécimen a été alternativement placé dans une enceinte test et contrôle, dans un ordre différent.
Les paramètres environnementaux (température, oxygène et salinité) et l’intensité du champ magnétique ont été mesurés toutes les 5 min.
Résultats de l'article
Une différence importante a été observée entre les raies (Leucoraja erinacea) placées en premier dans l’enceinte soumise au EMF (Séquence 1) et dans l’enceinte contrôle en premier (Séquence 2), notamment pour la vitesse de nage. Les raies de la séquence 1 sont 3 % plus rapides et les raies de la séquence 2 sont 29 % plus lentes quand elles sont exposées aux EMF.
Les résultats montrent une augmentation de la distance parcourue (3,21 contre 1,66 km), une diminution de la hauteur de nage (41,96 contre 64,68 cm) et une augmentation de la proportion de larges virages (0,29 contre 0,21).
L’étude ne montre pas de différence significative entre traitement et contrôle pour la distance parcourue et la vitesse de nage chez le homard américain (Homarus americanus). Cepandant, la hauteur de nage, et la proportion de larges virages semblent affectés par l’exposition aux EMF.
Les résultats pour le homard américain (Homarus americanus) varient également en fonction de la séquence d’exposition.
Une différence importante a été observée entre les raies (Leucoraja erinacea) placées en premier dans l’enceinte soumise au EMF (Séquence 1) et dans l’enceinte contrôle en premier (Séquence 2), notamment pour la vitesse de nage. Les raies de la séquence 1 sont 3 % plus rapides et les raies de la séquence 2 sont 29 % plus lentes quand elles sont exposées aux EMF.
Les résultats montrent une augmentation de la distance parcourue (3,21 contre 1,66 km), une diminution de la hauteur de nage (41,96 contre 64,68 cm) et une augmentation de la proportion de larges virages (0,29 contre 0,21).
L’étude ne montre pas de différence significative entre traitement et contrôle pour la distance parcourue et la vitesse de nage chez le homard américain (Homarus americanus). Cepandant, la hauteur de nage, et la proportion de larges virages semblent affectés par l’exposition aux EMF.
Les résultats pour le homard américain (Homarus americanus) varient également en fonction de la séquence d’exposition.
Rigueur de l'article
Un aspect intéressant est que le protocole in situ permet de mesurer l’effet l’exposition réelle aux EMF issus d’un câble sous marin sur la faune et de montrer que celle ci est variable au cours du temps.
Le test statistique utilisé pour vérifier si l'effet des EMF anthropiques est significatif est un test non paramétrique Kolmogorov-Smirnov, ce type de test est adaptés aux petits échantillons utilisés lors de l'étude. De plus, il est plus difficile de mettre en évidence un effet avec ce type de test, si l'effet des champs magnétiques est détecté il y a de très fortes chances qu'il ne s'agisse pas d'un artefact statistique.
Un aspect intéressant est que le protocole in situ permet de mesurer l’effet l’exposition réelle aux EMF issus d’un câble sous marin sur la faune et de montrer que celle ci est variable au cours du temps.
Le test statistique utilisé pour vérifier si l'effet des EMF anthropiques est significatif est un test non paramétrique Kolmogorov-Smirnov, ce type de test est adaptés aux petits échantillons utilisés lors de l'étude. De plus, il est plus difficile de mettre en évidence un effet avec ce type de test, si l'effet des champs magnétiques est détecté il y a de très fortes chances qu'il ne s'agisse pas d'un artefact statistique.
Ce que cet article apporte au débat
L’approche des auteurs est intéressante car peu d’études de cette ampleur ont été menées in situ sur l’effet des champs électromagnétiques sur le comportement de la faune benthique.
Cette étude à également permis de mesurer avec précision la dose d’exposition aux champs magnétiques à proximité d’un câble. Cela permet d’améliorer les protocoles des études en laboratoire en évitant de tester l’effet éventuel des champs électromagnétique à des doses irréalistes.
Enfin, les résultats obtenus sur le comportement des deux espèces étudiées posent question sur l’effet à long terme de l’exposition aux champs magnétiques d’origine anthropique sur les écosystèmes marins.
L’approche des auteurs est intéressante car peu d’études de cette ampleur ont été menées in situ sur l’effet des champs électromagnétiques sur le comportement de la faune benthique.
Cette étude à également permis de mesurer avec précision la dose d’exposition aux champs magnétiques à proximité d’un câble. Cela permet d’améliorer les protocoles des études en laboratoire en évitant de tester l’effet éventuel des champs électromagnétique à des doses irréalistes.
Enfin, les résultats obtenus sur le comportement des deux espèces étudiées posent question sur l’effet à long terme de l’exposition aux champs magnétiques d’origine anthropique sur les écosystèmes marins.
Figure
Anthropogenic electromagnetic fields (EMF) influence the behaviour of bottom-dwelling marine species
Figure 3. Comportement des raies dans chaque zone des enclos:
(a) La moyenne du groupe (± SE) du temps passé par les raies dans chaque zone (Zone 1> 52,6 µT, Zone 2 <49,7 µT) de chaque enceinte, (b) la différence des moyennes arithmétiques (± 95% CI) du temps passé dans chaque zone (c.-à-d. Zone 1 - Zone 2) de chaque enceinte. (c) La moyenne (± ET) de la distance totale parcourue par jour par les raies dans chaque enceinte avec (d) la différence des moyennes arithmétiques (± 95% IC) de la distance parcourue dans chaque enceinte. (e) La moyenne de groupe (± ET) de la fréquence des grands virages par heure par raie dans chaque enceinte avec (f) la différence moyenne arithmétique (± 95% IC) de la fréquence des grands virages par heure dans chaque enceinte.
Anthropogenic electromagnetic fields (EMF) influence the behaviour of bottom-dwelling marine species
Figure 3. Comportement des raies dans chaque zone des enclos:
(a) La moyenne du groupe (± SE) du temps passé par les raies dans chaque zone (Zone 1> 52,6 µT, Zone 2 <49,7 µT) de chaque enceinte, (b) la différence des moyennes arithmétiques (± 95% CI) du temps passé dans chaque zone (c.-à-d. Zone 1 - Zone 2) de chaque enceinte. (c) La moyenne (± ET) de la distance totale parcourue par jour par les raies dans chaque enceinte avec (d) la différence des moyennes arithmétiques (± 95% IC) de la distance parcourue dans chaque enceinte. (e) La moyenne de groupe (± ET) de la fréquence des grands virages par heure par raie dans chaque enceinte avec (f) la différence moyenne arithmétique (± 95% IC) de la fréquence des grands virages par heure dans chaque enceinte.
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