Cetacea: cetacea evolutionary in origin pattern, order cetacea, advance cetacea emergence evolutionary in in origin paleobiology pattern vertebrate whale

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Cetacea ---- (+ d’infos)

Les Cétacés (Cetacea) sont les mammifères marins qui ressemblent le plus aux poissons, de par leur forme et leur mode de vie complètement aquatique. Ils ont pourtant évolués à partir d'animaux terrestres et, avec les chauve-souris sont considérés comme l'un des groupes d'espèces ayant le plus divergé des autres mammifères^[1].

Ces espèces sont réputées avoir une intelligence remarquable. La discipline de zoologie qui les étudie s'appelle la cétologie.

Leur chasse a également joué un rôle économique important pour de nombreux pays, mais est a présent très limitée.

Histoire évolutive et taxonomie

Les cétacés ont pour ancêtre un animal terrestre. L'analyse phylogénétique des gènes codant certaines protéines mitochondriales^[2] les a regroupés au sein d'un même clade avec les Artiodactyles (Ongulés à doigts pairs) dans le groupe des Cetartiodactyla. Ils sont donc plus proche des ruminants que des autres mammifères marins tels que les phoques et les loutres plus proches des ours ou des siréniens qui sont eux plus proches des éléphants. Par ailleurs, l'étude de caractères dérivés dans leur génome nucléaire (les Rétrotransposons)^[3] montre que leurs plus proches parents sont les hippopotames. Une étude basée sur la morphologie remet cependant en question cette proche parenté et suggère une plus grande proximité avec les Anthracothères fossiles et une évolution des hippopotames à partir d'une autre branche, au sein des Cetartiodactyla à déterminer^[4]. Les Cétacés auraient donc divergés très tôt des Anthracothères, à l'instar des Suidés et des Ruminants. Il faut cependant préciser que cette étude n'a inclus que des représentants fossiles des Cétacés, des Archéocètes qui ne sont eux-mêmes pas ancêtres des Cétacés actuels.

Les plus anciens fossiles connus datent d'environ 60 Ma. Le taxon comprend environ 80 espèces dont plus de la moitié sont de répartition mondiale. Leur origine commune a été très discuté, mais une étude études phylogéniques a montré qu'ils dérivent d'une espèces commune. Les cétacés à fanons sont issus d'un groupe qui s'est différentié des cétacés à dents au cours de l'éocène.

Taxonomie et dénomination

Le terme Cétacé est issu du grec ancien κῆτος [kêtos], et peut se traduire par baleine ou plus précisément monstre marin. Ces espèces peuvent génériquement être appelées soit dauphin, soit baleine, ce qualificatif leur est donné en fonction de leur taille. Ces termes ne recoupent pas la classification scientifique qui distingue d'une part les cétacés à dents, taxon qui comporte des baleines et des dauphins et d'autre part les espèces de cétacés à fanons qui sont toutes, elles, qualifiés de baleines. Ainsi, Moby dick, un Grand Cachalot, par conséquent un cétacés à dents, est décrit comme une « baleine blanche ». Certaines espèces de cétacés à dents portent même directement le terme de baleine dans leur nom vernaculaire, comme l'espèce Baleine blanche.

En outre de ces deux noms génériques, des termes spécifiques sont utilisés pour nommer ces espèces ou groupes d'espèce comme béluga, cachalot, narval, orque ou épaulard, marsouin, rorqual, jubarte, sotalie et de termes issues du latin scientifique comme par exemple hypérodon, globicéphale. Ces noms vernaculaires ne désignent pas forcément non plus un taxon précis.

Carl von Linné avait classé les cétacés dans les Plagiures, ce groupe comportait aussi les siréniens. Ce terme était utilisé depuis le XV^e siècle au moins et rendait compte de leur queue très-aplatie horizontalement. Il regroupait alors des animaux aquatiques, vu comme des poissons, à la queue plate, sans écailles, et avec des poumons.

Classification

Aujourd'hui, les cétacés sont divisés en deux sous-ordres les cétacés à fanons, appelés Mysticeti, et les cétacés à dents, appelés Odontoceti. La distinction entre les deux groupes n'est pas si simple cependant, aussi les taxonomistes se basent sur plusieurs autres caractéristiques anatomiques pour différentier les espèces des deux groupes. Les narvals ne possèdent aucunes dents visibles à l'exception de deux dents qui, chez les mâles formes une ou exceptionnellement deux défenses^[5]. Les Grands Cachalots ne possèdent pas de dents sur la mâchoire supérieur^[6]. D'ailleurs le nom de genres des premiers monodon et le nom d'espèces des seconds, catodon, est à cet égard parlant.

Le taxon regroupe 10 à quatorze familles selon les auteurs, par exemple les Petits Cachalots forment la famille des Kogiidae ou sont regroupés avec le Grand cachalot au sein des Physeteridae. Les analyses phylogénétiques effectuées dans les années 1990 montrent que les cétacés à dents et les cétacés à fanons sont bien issus de la même lignée de mammifères marins. Aujourd'hui, la position des cétacés par rapport aux Artiodactyla est vivement discutée par les scientifiques.

Pour le parasitologue Laurent Soulier, l'étude des parasites pourraient montrer qu'au sein de chaque espèce existeraient des groupes qui se croisent sans jamais interagir entre eux, comme si ces groupent appartenaient à des espèces différentes.

Description

Exemple, une baleine de Minke
Baleine crème
1. Mâchoire supérieure
2. Évent
3. Peau noire, blanche ou grise
4. Nageoire dorsale en forme de faucille
5. Entaille médiane
6. Nageoire caudale
7. Dessous gris pale ou blanc
8. Les nageoires ont des points
9. Bande blanche sur chaque nageoire
10. 50 à 70 sillons ventraux
11. Museau à points

Morphologie

Les cétacés partagent tous un certains nombre de caractères morphologiques, un corps lisse et fuselé, ce qui facilite la pénétration dans l'eau, un système pileux quasi inexistant, l'absence de griffes, pas d'oreilles externes et le conduit auditif est fermé^[1]. Les membres antérieurs et la queue des cétacés ont évolué en nageoires. La nageoire caudale appelée palette, très puissante, est horizontale, contrairement à celles des poissons. Celle-ci assure la propulsion tandis que les nageoires latérales assurent l'équilibre et le maintien de la direction. L'aileron dorsal fait office de stabilisateur comme la quille d'un bateau. Comme les autres mammifères, les cétacés respirent à l'aide de poumons et doivent régulièrement faire surface pour respirer avec leur évent situé au sommet du crâne.

Le dimorphisme sexuel observé pour ces espèces est principalement lié à la taille, les mâles odontocètes sont en générale plus grands que les femelles, mais ce n'est pas le cas par exemple chez les boto^[7] et chez la plupart des mysticètes dont la Baleine bleue^[8]. Les mâles de certaines espèces d'odontocètes, comme les Ziphiidae ou surtout le narval, possèdent une dentition différente des femelles^[1].

La livrée des cétacés est adaptée au mode de vie de l'animal. Elle peut être asymétrique gauche-droite comme pour le rorqual commun. Pour plusieurs espèces, elle permet de reconnaître les spécimens. La plupart des cétacés océaniques ont le dos foncé et le ventre blanc, de façon à ce que les proies et les prédateurs lorsqu'ils les voient de dessus les confondent avec le fond de la mer et lorsqu'ils les voient de dessous ne voient qu'un reflet de la surface de l'eau.

Des caractéristiques morphologiques permettent de reconnaitre les espèces, voir les individus, cependant l'observation des cétacés est difficile, du fait de leur vitesse et leur méfiance vis-à-vis de l'homme. Les analyses génétiques permettent de résoudre cette difficulté, en effet, à chaque plongeon les cétacés laissent des squams, des résidus huileux ou des excréments qui flottent. Ceux-ci peuvent être analysés. Les espèces peuvent également être identifiées par leurs chants, toutes les espèces ne produisant pas des vocalises identiques.

Les spécimens de certaines espèces peuvent être facilement reconnus par les taches sur leur peau. Ainsi les spécimens de certaines espèces peuvent être reconnus uniquement par les taches sur leur nageoire caudale. Les baleines les plus grande peuvent être aussi reconnues par la forme de l'implantation des balanes sur leur peau ou la forme de leurs nageoires. Les marques sur la peau, souvent présentes chez les mâles car résultant de combats, permettent aussi d'identifier les individus.

Selon Alexey V. Yablokov, la livrée des cétacés est liée à leur mode de vie, ainsi les cétacés aux livrées plus ou moins uniformes seraient planctophages, les livrées des espèces au ventral dégradé claire seraient sociales et les espèces aux livrées contrastées seraient des chasseurs.

Les nageoires

Les cétacés possèdent deux nageoires pectorales ou palettes natatoires thoraciques, une nageoire dorsale ou aileron et une nageoire caudale ou queue. Les nageoires caudales permettent au cétacés de s'orienter. Il semble que la nageoire dorsale permettent une plus grande efficacité dans les mouvements, les nageoires dorsales de certains épaulard mâles peuvent dépassés deux mètres.

La progression est due aux pressions sur l'eau d'une nageoire caudale de forme homocerque. Celle-ci est orientée horizontalement, alors qu'elle l'est verticale chez les poissons osseux et cartilagineux. La pression de la queue sur l'eau est exercée verticalement, le sens de mouvement de cette nageoire favoriserait les déplacement de ces animaux du fond vers la surface et inversement. Le marsouin de Dall, un des cétacés les plus rapide, à été mesuré à 55 km/h^[9], l'Orque pourrait l'être encore plus. Hormis les siréniens, les autres mammifères marins ne possèdent pas de queues qui permettent le mouvement.

Les sens ^[10]

Le sens le plus développé chez les cétacés est l'audition, particulièrement chez les cétacés à dents qui sont dotée de la fonction d'écholocation, sorte de sonar naturel. Ils émettent des clics d'écholocation dont une partie est réfléchie par les obstacles. L'analyse de ces retours leur donne une sorte d'image acoustique de leur environnement. La présence de ce type de sens est beaucoup moins développé chez les baleines à fanon, mais des signes semblent montrés qu'elles n'en sont pas dépourvues.

Leur vue n'est pas mauvaise, même si elle n'est pas leur sens principale. Elle est beaucoup plus mauvaise pour les dauphins de rivières, certaines espèces sont même presque aveugles, pour les autres, elle est efficace sous l'eau ou hors de l'eau. Certains cétacés sortent la tête de l'eau pour observer les oiseaux et en déduire où ce trouve les bancs de poissons. Les cétacés des delphinarium sont capables de localisé des objets à plusieurs mètres au dessus du niveau de l'eau et de s'en saisir. Les odontocètes semblent avoir perdu leur odorat, et il est vraisemblablement très réduit chez les mysticètes. D'ailleurs, les chémorécepteurs comme l'organe de Jacobson sont atrophiés chez les Mysticètes et absents chez les Odontocètes.

Ce sens est compensé par un sens du goût, ainsi les grands dauphins est capable de détecter par exemple des phéromones, des poissons...

Si toutes les espèces naissent avec des poils sur leurs rostres, seules certaines espèces de Mysticètes gardent des vibrisses à l'age adulte. En revanche toutes ses espèces ressentent les contacts, la chaleur, la leur position relative dans l'espace.

Une hypothèse couramment admise mais non prouvée suppose que les cétacés possèderait un sens magnétique analogue à celui des oiseaux ou des tortues marines. Ceux-ci l'utiliserait pour migrer sur de longues distances. La présence de magnétite à l'intérieur de leurs cerveaux corrobore cette hypothèse. Les relevés par satellite des baleines à bosse au large de l'archipel d'Hawaii montre que les trajectoires de ces dernières suivent le nord magnétique avec une grande précision. Certains expliquent par des erreurs dues à ce sens, les échouages, régulièrement observés depuis l'Antiquité au moins.

Les Organes et leurs fonctions

Les ancêtres des cétacés, en quelques millions d'années se sont adaptés du milieu terrestre au milieu marin. À partir d'une morphologie terrestre proche des artiodactyles, ils ont perdu certaines caractéristiques pour en gagner d'autres^[10]. Comme chez les ruminants et autres ongulés, les cétacés possèdent trois bronches, trois poches stomacales, pas de clavicule, etc^[1]. Mais les adaptations au milieu aquatique comme celle du squelette et surtout les adaptations liées aux sens et celles liées aux capacités hyperbares pour certaines espèces sont très originales. On peut tout de même citer l'absence de glande sébacée, la présence d'une couche de graisse importante, les poumons et le foie non lobés, un diaphragme oblique^[1]... L'étude de l'anatomie des grandes espèces est particulièrement mal aisée du fait de la taille imposante des animaux et donc des organes, le cœur d'une baleine bleue adulte mesure plus de 500 kilogrammes.

Les nageoires pectorales sont le résultat de l'évolution des membres supérieurs des cétacés, à ce titre, elle contiennent des os internes qui rappellent les os des pattes des mammifères. Les autres nageoires, dorsale ou caudale, sont en revanche dépourvues d'os et de muscles mais sont constituées de tissus fibreux rigides extrêmement solides. Les tissus de la nageoire caudale sont enveloppés de ligaments inextensibles et très solides attachés aux vertèbres.

Le système respiratoire et circulatoire

Le système respiratoire et circulatoire des cétacés est remarquablement efficace. Il doit répondre à deux objectifs pour la majorité des espèces, à savoir assurer des plongées les plus longues possible et de supporter des pressions élevées. Les performances mesurées au sein de ce taxon sont cependant très variées, les dauphins dulçaquicoles n'ont en effet pas besoin de descendre très profondement et donc pas besoin de plonger longtemps. La plus longue plongée enregistrée pour un Sousouc n'est que de 180 secondes^[11] ainsi que de 460 secondes pour une Orque mais de 3780 secondes pour une Baleine boréale^[12], soit 21 fois plus longtemps que pour le sousouc.

La trachée et les bronches sont séparées, ce qui implique que les cétacés ne peuvent respirer que par les évents. La respiration est contrôlée et volontaire et non pas réflexe, si l'animal est anesthésié sans ventilation pulmonaire active ou ses évents bouchés, il meurt. Ils peuvent respirer relativement vite, un Grand dauphin respire trois fois par minute. L'évent est partiellement fermé pendant les expirations et grand ouvert pendant les inspirations. Les expirations expulsent de l'air chaud, mêlé de vapeurs, ce qui en région froide, produit des panaches visibles de loin à cause de la condensation de l'eau. Les cétacés utilisent 80 à 90% de leur volume pulmonaire, contre 10 à 15% environ pour l'homme, ce qui leur permet d'extraire 12% de l'oxygène qu'ils inhalent contre 4%, classiquement chez les mammifères terrestres.

Le volume sanguin des cétacés est élevé puisqu'il représente 15 % du poids de leur corps, contre 7 % chez les humains. En outre, il dispose de deux fois plus d'hématies et de myoglobines^[1] que ces derniers. Ils sont également capables de contrôler l'alimentation en oxygène des organes non vitaux comme les intestins^[1]. La fréquence de battements de cœur de certains d'entre eux baisse à 80 par minute en plongée^[1].

Le Rete mirabile est bien développé comme pour tous les mammifères marins. Il l'est surtout dans la cage thoracique où il forme un plexus sous la plèvre, entre les côtes et de chaque coté de la colonne vertébrale. Il est également développé dans l'aire à la base du crâne^[1]. Les dispositions et mécanismes des veines et artères autour du cœur, qui est relativement aplati, ont pour but de ralentir le retour du sang veineux et donc de réduire la fréquence de battement.

En générale, les mammifères marins ont proportionnellement des plus petits poumons que les autres mammifères, ceux des cétacés sont particulièrement élastiques et placés dorsalement dans la cage thoracique. Ils reposent sur un diaphragme plus long et placé plus horizontalement que chez les autres mammifères. Ils plongent donc avec relativement peu d'air en comparaison de leur volume total. Il plongent d'autant plus facilement que leur masse volumique est plus élevée sans un grand volume d'air. Les humains qui plongent en utilisant des bouteilles, malgré leur lourd équipement, doivent ajouter des plombs à leurs accessoires pour arriver à descendre. Lors de la descente, l'air vicié repasse du sang aux poumons, évitant aux gaz de stationner dans le système sanguin. Ils expirent donc dans l'eau lors de la plongée pour évacuer les surplus de gaz. Il semblerait que les Grands Cachalots secrètent également une « huile » fixant l'azote du sang^{[réf. nécessaire]}. Ainsi, ils ne craignent donc ni l'ivresse des profondeurs et ne sont que rarement victimes d'accidents de décompression.

Comme chez les plongeurs professionnels humains, on peut observer une ostéonécrose c'est à dire une nécrose des tissus cartilagineux au niveau des articulations. C'est une conséquence de l'accumulation de l'azote qui provoque de minuscules accidents de décompression^[13]. Certains experts estiment que les grands cachalots qui peuvent plonger à plus de 2500 mètres pendant plusieurs heures observent des paliers de décompression.

Les muscles et le squelette

Le squelette

Les modifications au niveau du squelette sont nettement visibles et sont analogues sur plusieurs points à celles des siréniens, mais il s'agit d'une convergence évolutive. Le rôle du squelette, n'est pas de porter le corps, mais de servir de support aux ligaments. Le poids moyen de leur squelette a été évalué à 17% soit un peu plus que ceux des hommes, évalué à 15%, mais moins que ceux des éléphants, évalué à 20%.

Les membres pelviens sont considérablement réduits : il ne reste plus que quelques os pelviens résiduels auxquels est relié le muscle ischio-caverneux qui maintient le pénis en place à l'intérieur de la fente génitale chez les mâles. Ce muscle est analogue à celui retrouvé chez les autres mammifères dont, entre autres, les ongulés et l'Homme. En revanche, les membres thoraciques sont conservés, quoique atrophiés, et l'on retrouve la Scapula (« omoplate » de l'Homme), l'humérus, le radius, l'Ulna (anciennement « cubitus »), les os du Carpe, les métacarpes et les phalanges qui se sont multipliées, on parle d'hyperphalangie. Les membres supérieurs ne sont pas mobile vis à vis des un les autres à par pour l'épaule. La clavicule est absente comme elle l'est chez les autres ongulés^[1]. Le tout forme une nageoire pectorale, équivalente de celle des Poissons et dont le rôle n'est pas la propulsion mais le maintien de l'équilibre dans l'espace et la direction des mouvements. Les autres nageoires ne sont pas ossifiées.

Parmi les autres caractéristiques observées, on observe un cou court et peu flexible, les vertèbres sacrées ne sont pas fusionnées.

C'est au niveau du crâne que l'on différencie principalement les Odontocètes des Mysticètes, les mysticètes ont un crane symétrique, pas les odontocètes. Les os de la face (maxillaire, incisif, mandibule, etc...) se sont allongés et se télescopent avec les os du crâne sur la face dorsale du crâne pour former ce que l'on appelle l'évent, issu de la migration sur la face dorsale des narines osseuses au cours de l'Oligocène.

Les côtes sont très fines voir absentes, sauf chez les Baleine pygmée^[10]. Cette adaptation confère un avantage important pour les plongées profondes^[10]. Le nombre de phalange dépend des espèces mais est toutefois important, permettant de rigidifier les nageoires pectorales de grande taille^[10].

L'attache des muscles dorsaux aux squelettes varie énormément entre les différentes familles, c'est un des critères possibles d'identification de celles-ci.

Les muscles

La chair est particulièrement foncée, car les muscles sont riches en myoglobine. La musculature est particulièrement développée puisqu'elle représente 40% de la masse corporelle de la Baleine bleue et 54% du Rorqual boréal^[10]. L'organisation de la musculature est foncièrement différente de celle des autres mammifères, les muscles peauciers peuvent être réduit mais leur masse peut être importante.

Le système tégumentaire

La peau

La peau est composée de quatre couches dont les épaisseurs sont différentes de celle des autres mammifères. La couche épidermique des cétacés atteint 2 à 4 millimètres en moyenne, et 12 millimètres chez le bélouga. L'épiderme est composé de tissu conjonctif dense et est en générale dépourvue de follicules pileux et de glandes sébacées. Certaines zones, pour certaines espèces, sont encore équipées de poils sensibles. La couche épidermique est fine, lisse et élastique et exsude de l'huile qui augmente leur hydrodynamisme. Cette adaptation est également présente chez de nombreux poissons. Ainsi les Mysticètes peuvent atteindre des vitesses de 26 km/h et les odontocètes des vitesses supérieures à 30 km/h^[1]. Le paradoxe de James Gray, qui stipule que les muscles des cétacés sont insuffisamment puissants pour permettre à ceux-ci de se déplacer aux vitesses observées est aujourd'hui caduque^[15], les muscles le sont. Plusieurs hypothèses pour expliquer l'inadéquation musculaire supposée à leur vitesse réelle ont été formées. L'une d'elle proposait qu'il se formait à la surface de la peau une multitude de rides minuscules qui dirigent le flux de l'eau en évitant la création de micro-turbulence qui freinerait ces animaux, permettant de conserver un écoulement régulier de l'eau favorisant un glissement dans l'eau avec peu d'efforts.

Le derme est composé de tissus conjonctifs d'une épaisseur formée par quelques cellules. L'hypoderme est lui plus épais, il est poreux et inextensible^[10]. La concentration en graisse y est importante, ainsi l'hypoderme de la Baleine Bleue est constitué de 62% de graisse soit 15 à 20 tonnes au total^[10]. La proportion en graisse varie entre les couches extérieurs et les couches intérieurs. La quantité de graisse varie elle en fonction des saisons, des migrations, de la quantité de nourriture disponible. Comme chez les autres mammifères, cette couche sert de réserve énergétique. C'est dans cette couche que l'on retrouve les grandes accumulations de polluant auxquelles sont soumis les cétacés. Cette couche contient de tissus conjonctifs intermédiaires et est très vascularisée. Ce système permet aux cétacés de contrôler leur température interne. La quatrième couche, le Stratum germinativum est constitué d'un Épithélium pavimenteux et les mélanocytes y sont fixés.

Le système uro-digestif

Osmorégulation

L'eau de mer est un milieu Hypertonique, c'est a dire que les cellules des organismes marins doivent sans cesse lutter contre la perte naturelle de leur eau. Cette lutte nécessite une adaptation au moins aussi poussée que celle des mammifères vivant dans les zones très arides^[16]. Il existe assez peu d'études sur ce sujet pour ces animaux^[16].

La concentration en sel dans leur urine est faible de tel sorte qu'elle est plus peu être plus faible que la salinité ambiante oblige à se poser la question de ce qu'ils boivent. Les cétacés en boivent cependant très peu, selon une étude de 1970, entre 4,5 et 13 ml par kg et par jour^[16]. Ces espèces ne règlent pas leur concentration interne en sels par l'absorption de mer^[16].

Seul parmi les mammifères, les reins des cétacés, des pinnipèdes, des loutres ou des ours ont une structure réniculée^[16]. Ces reins sont constitué d'une multitude de petit lobe qui contiennent des tissus corticaux et une pyramides rénales inséré dans un seul calice. La structure des reins ne permet pas d'expliquer leur performance, la raison de leur performance est vraisemblablement due au mécanisme de régulation hormonal de la concentration d'urine^[16].

Le système digestif

Les Cétacés sont carnivores pourtant leur système digestif ressemble à ceux des Ruminantia, il possède trois poches^[1]. Ils n'ont pas de vésicule biliaire^[1]. Le foie est non lobé.

La première poche stomacale est un assez grand et musculeux estomac mécanique qui broie les aliments. Cela est d'autant plus nécesaires que leurs dents, quand ils en ont, ne sont pas destinées à broyer la nourriture. Le seconde poche est la plus grande, les sucs digestifs commence à dissoudre la nourriture. L'estomac pylorique est le plus petit des trois estomacs, commence là l'assimilation des substances nutritives. Cet estomac est suivit d'une ampoule duodénal, puis du duodénum. L'élimination des sels et donc les reins jouent un rôle parallèle important.

Les organes reproducteurs

Les organes génitaux sont internes, situés derrière la fente génitale, chez les mâles comme les femelles si bien qu'il est parfois difficile de distinguer le sexe des spécimens. Les testicules des mâles sont également dans cette poche. L'utérus des femelles est constitué de deux parties comme chez les autres ongulés et les carnivores, les mamelles, plates, élongée et extractibles, se trouve près de la fente génitale. Le placenta est épithéliochoriale^[1].

Chez les femelles des cétacés, contrairement aux autres mammifères, les corps blancs ne disparaissent pas et témoignent de l'histoire reproductive de chaque animal. Les cétologues peuvent ainsi estimer le nombre de gestations d'un cétacé.

La thermo-régulation

La graisse

La couche de graisse sous-cutanée, généralement très épaisse, permet d'éviter la déperdition de chaleur, émousse la forme du corps et équilibre le poids de ce dernier, augmente la flottabilité. La Pannicule de certaines baleines peut atteindre 30 cm.

Le système nerveux et sens

L'oreille et l'ouie

Les cétacés n'ont plus d'oreilles externes mais se servent, en plus des osselets habituels aux mammifères, de petits os dans la mandibule qui transmettent les sons grâce au coussin adipeux qui entoure l'os tympanique. L'oreille interne est isolée par une ampoule contenant de l'air. Les variations de densité de toutes ces structures indiquent à l'animal d'où vient le son. Le nombre de cellules qui innervent l'oreille - deux ou trois fois plus élevé que chez l'homme - et la taille importante du nerf auditif indiquent que les cétacés parviennent très bien à discriminer les tons et les ondes sonores à haute fréquence et surtout le lieu de leur provenance.

La production des sons

Les cétacés peuvent produire un grand nombre de son destiner à communiquer comme la production de bulle, de sifflements, de bruit de battement de nageoire, de vocalise et de trombe avec leur évents, mais pas seulement pour communiquer. Le sonar nécessite l'émission de cliquetis pour fonctionner. Le Grand Cachalot et l'Épaulard ainsi que quelques espèces de dauphins sont capables d'étourdir et de paralyser les poissons et les calmars avec de puissantes ondes sonores.

Les yeux et la vue

Les cétacés n'ont pas de paupières, leurs yeux secrètent une huiles qui les protègent. Ils n'ont pas de glandes lacrymales. Leurs yeux sont souvent petit en comparaison de leur taille en comparaison de ceux des primates par exemple. La sclère est très épaisse, particulièrement à l'arrière de l'œil dans la zone du nerf optique ce qui réduit encore le volume du globe oculaire et donc l'acuité visuel. Le cristallin est presque sphérique.

L'arrière de la rétine est constitué d'un tapetum lucidum, de type cellulosum choroïdien, une zone richement vascularisée qui permet d'accroitre la quantité de lumière qui se dirige vers la rétine, autrement dit cela accroit la vision dans l'obscurité. La rétine contient des cônes et des bâtonnets, ce qui leur permet de détecter les couleurs, mais les cônes ne représentent que 1% des photo-récepteurs et ceux sensibles aux faibles longueurs d'onde ont disparus. Bien que cette question soit sujette à controverse^[17], la vision des couleurs ne leur est certainement possible que dans certaines circonstances.

Les yeux sont disposés latéralement ce qui rend la perspective impossible pour certaines espèces. Les Delphinidae peuvent bouger, tel les caméléons leurs yeux indépendamment^[18]. Les grands dauphins peuvent même focalisés leurs yeux et les zones de chevauchement leur permettraient de percevoir les objets en perspective^[18].

Mais, même si ce n'est pas leur organe principale, ils n'en sont pas pour autant atrophiés. Le grand Dauphin sait même adapté sa vision hors de l'eau de sorte^[17] qu'en observant le vols des oiseaux de mer, il peut repérer les bancs de poissons.

Le Cerveau

Le cerveau des cétacés est très performant. Avec les éléphants^[19] et les primates^[20], les cétacés font partie des rares animaux dont la conscience d'eux-mêmes a été scientifiquement mise en évidence. Les expériences sur le Grand dauphin montrent qu'ils sont également capables de se mettre à la place d'un humain, d'apprendre, d'inventer mais ils ont également conscience de leurs propres états de la connaissance (métacognition)^[21]. D'autre part, on sait que les cétacés sont capables de communiquer, que tous les groupes d'une même espèce n'utilisent pas forcément les mêmes signaux, y compris vocaux, pour communiquer^[22], de maitriser une grammaire^[23] et même, pour certaines espèces au moins, de pouvoir nommer par vocalise un partenaire. Le cerveau des cétacés a évolué alors qu'ils étaient déjà mammifères marins, d'une façon indépendante de celui des primates depuis 95 Ma^[24] et il est donc remarquable qu'il permette des performances comparables à celles des primates sur ces points. C'est un remarquable exemple de convergence évolutive.

En fait le néocortex des cétacés surpasse par son degré de gyrification celui de tous les autres mammifères, y compris des humains. L'épaisseur des différentes couches du néocortex diffère cependant de celle des primates, la I et la IV sont plus minces, la II plus dense. En fait la connectivité intra-hémisphérique semble favorisée^[25] chez les cachalot par exemple. Le cerveau des cétacés se caractérise aussi par la forte densité des cellules gliales^[25]. Ceci rend les cerveaux des cétacés très différents de ceux des espèces terrestres même si, curieusement les corticaux préfrontaux dédiés aux fonctions cognitives élevées comme l'attention, le jugement, l'intuition, et la conscience sociale, sont à la même position que ceux des primates^[25].

Chorologie

Espèces mutualistes

De nombreux exemples d'entre-aide pour la pêche ont été observé, témoignant de l'opportunisme et de l'intelligence de ces espèces. Ainsi des Baleines à bosse collaborent entre elles pour rabattre des bancs de poissons avec l'aide de thons, des Grands dauphins collaborent avec des humains sur les plages du Sénégal. Ces même dauphins peuvent collaborer avec des goélands pour les même raisons. Quelques espèces mutualistes se nourrissent des ectoparasites par exemple le poisson nettoyeur appelé capucette barré consomment les « poux de baleines » des baleines grises.

Espèces parasites

Les cétacés sont hôtes de très nombreuses espèces de parasites, interne ou externe. Ils peuvent être cleptoparasite ou quelque fois victimes de ces pratiques du fait par exemple des oiseaux de mer, de rémoras ou de poissons-pilotes bien que leur intelligence les protège quelque peu. Les parasites serait responsables de la mort de 25% des cétacés de Méditerranées. Non pas qu'ils tuent directement leur hôtes, seuls certains parasites particulièrement pathogènes le fond, mais leur prolifération devient pathologique sur les animaux faibles ou immunodéprimés^[26], ce qui fini par les tuer.

Certains des parasites externes sont de grande taille comme le Squalelet féroce ou les lamproies. Certains crustacés parasites, Rhizocephala et copépodes dont Balaenophilus unisetus et les Pennella, colonisent leur peau et leur graisse. Des nématodes comme Odontobius ceti, des protozoaïres vivent également sur la peau. Des Amphipodes spécifiques appelés « poux de baleine », les Cyamidae consomment la peau des cétacés sur lesquels ils vivent. La diatomée Cocconeis ceticola, qui n'est pas a proprement parler un parasite provoque des plaques de couleurs sur la peau.

Les balanes de genre Coronula et Conchoderma par exemple se fixent sur la peau, voir les fanons des espèces les plus grandes. Ce ne sont pas à proprement parler des parasites, ils ne semblent pas occasionner de désavantage à ces baleines^[27].

L'analyse de ces parasites donnent aux scientifiques des informations sur l'espèce hôte et des informations biogéographiques^[26].

Les Prédateurs

Les cétacés ont peu de prédateurs naturels. Disparu il y a 1,6 Ma, le plus grand requin ayant jamais existé le Mégalodon a pu être un prédateur de cétacés, des traces de dents ont été découverts sur des fossiles de petites baleines. Aujourd'hui, tous les cétacés sont susceptibles de subir des attaques d'Orque, ceux-ci attaque même les juvéniles de Baleines bleues en les noyant. Les grand requins tels que le Requin tigre ou le Requin blanc sont également des prédateurs possibles. Les Morses ainsi que l'Ours polaire sont occasionnellement prédateur de cétacés, principalement des bélougas ou des narvals. Les cétacés à fanon utilisent leur masse pour ce défendre, en fait leur masse dissuadent les prédateurs. Les odontocètes comptent davantage sur la cohérences de leur groupe, leur vitesse et leur agilité.

Les humains restent le prédateur le plus redoutable des cétacés, que cette chasse soit artisanale ou industrielle.

Les maladies virales ou bactériennes

Un Morbillivirus semblable à la maladie de carrée, au début des années 1990 a causé en Méditerranée une épidémie qui a tué en masse les odontocètes, en particulier les dauphins bleu et blanc. Il semble que cette surmortalité a été causée par l'accumulation de plusieurs maladies dues à de mauvaises conditions climatiques, à une fragilisation des organismes liée aux pollutions chimiques, à une diminution des ressources alimentaires. D'autres virus comme des Adenovirus, des Poxviridae, des Hepadnavirus, des Herpesviridae et grippes peuvent être transmis à l'homme et mortel, pour eux ou pour nous. De même, les cétacés peuvent également être porteur de virus moins dangereux comme des Calicivirus, des Papillomavirus, Picornavirus et Morbillivirus.

Par ce qu'ils sont susceptibles de transmettre leurs maladies ou d'attraper les nôtres, ce qui pourrait avoir dans un sens comme dans l'autre des conséquences imprévisibles, il est recommandé de ne pas toucher les cétacés^[29], pas plus d'ailleurs que pour tous autres espèces sauvages, même si ceux-ci viennent vers vous.

Les hybrides

Comme chez les autres mammifères, les cas d'hybridation naturelles semblent rares chez les cétacés, en comparaison de ceux observés chez les oiseaux par exemple. Quelques cas d'hybridations spontanées ou induites par une présence commune en delphinarium sont cependant connus. Une étude a confirmé que des femelles marsouins de Dall peuvent occasionnellement s'hybrider avec des marsouins commun, ces accouplements semblent dépendre principalement de facteurs écologiques provoquant un isolement reproductif qui poussent les mâles à poursuivre les femelles^[30]. En 2008, un hybride de rorqual et de baleine à bosse aurait été observé puis photographiée à Rurutu, Polynésie^[31].

Plusieurs whalphins issus d'une fausse orque (Pseudorca crassidens) et d'un grand dauphin (Tursiops truncatus) sont nés en captivité.

Comportement

Le comportement des cétacés est d'une façon générale mal connu, du fait de leur crainte de l'homme, de leur extrême mobilité et, pour les espèces marines au moins, de leur environnement peu favorable à la présence de l'homme. Les cétacés sont les seuls amniotes, avec les siréniens, a vivre tout leur cycle de vie dans l'eau, les autres espèces aquatiques, comme par les manchots, les crocodiliens ou les phoques doivent au moins revenir à terre pour faire naitre leur petit, tandis que les hippopotames amphibies, dont la parturition est aquatique, doivent retournent à terre pour se nourrir.

Comportement social

La plupart des espèces de cétacés sont grégaires, le nombre d'individu dans les groupes peut fortement varier, ainsi certains orques chassent par trois ou quatre, d'autres en groupe comptant plus d'une dizaine d'individus. Pour cette espèce, leur nombre dépend du type de proies chassées. Le Marsouin de Dall est communément observé par groupe de 20, mais des groupes de plus de 200 individus ont été observés^[9]. Le Boto est lui plutôt solitaire^[7]. Certaines espèces comme les dauphins à long bec^[32] ou les dauphins bleu et blanc^[33] peuvent côtoyés des espèces plus grandes comme les rorquals au seins de groupes plus ou moins grands. Plusieurs espèces aiment nager auprès des plus grosses ou des bateaux, devant l'étrave ou derrières la poupe, profitant du sillage pour se déplacer à moindre effort, pour chercher une protection ou pour jouer en surfant sur les sillons provoquer par les gros volumes. Au seins des groupes, tous les individus n'ont pas le même rôle sociaux. Chez les Tursiops, certains individus favorisent même les relations entre les sous-groupes, autrement dit, la cohérence globale du groupe^[34]. Une hiérarchie existe entre les individus, et entres les trois générations : juvéniles, sub-adultes, adultes. Les individus de la même espèce au seins d'un groupe sont la plupart du temps très solidaire^[35], n'hésitant pas a aider les malades. La plupart des espèces grégaires regroupent leurs petits au seins de nurseries pendant que les adultes chassent, certaines d'entre comme celle des dauphins à long bec^[32] ou le bleu blanc^[36] peuvent regrouper des centaines de petits. Cependant les conflits entres mâles au seins d'un groupe, entre groupes différents, voir entre espèces peuvent-être violents.

Les cétacés sont carnivores et la plupart du temps diurne, le Dauphin à long bec est cependant connu pour chasser la nuit^[1].

La plupart des espèces étudiées sont polyandres, polygynes ou polygynandres. Parfois le comportement sexuel, comme celui de la Baleine franche de l'Atlantique Nord est connue, car la parade nuptiale et l'accouplement se déroule proche de à la surface^[37]. La plupart des espèces de cétacés n'ont qu'une seule saison de reproduction par an. Les femelles donnent naissance à un nouveau-né tous les un à six ans, après de 10 à 17 mois de gestation^[1]. Beaucoup d'espèces migrent vers l'équateur pour mettre bas, notamment plusieurs mysticètes qui jeunent durant toute cette saison et qui repartent avec leur petit se nourrir vers les pôles après quelques semaines. Habituellement, les naissances ont lieu en saisons chaudes. Les nouveau-nés sont précoces, ils sortent par le siège de l'utérus et doivent immédiatement nager pour regagner la surface. Les femelles allaitent les petits sur les périodes qui s'étalent selon les espèces de six mois à deux ans, du moins pour le Grand Cachalot^[6]. Les mères sont très maternelles mais les mâles ne s'occupent en générale pas des petits, bien que quelques cas ou des mâles jouant et apportant de la nourriture à des jeunes ont été observés. Chez certaines espèces, comme le béluga, les mères et leurs jeunes peuvent former des associations qui durent longtemps après que ceux-ci soient sevrés^[1]. Les jeunes n'atteignent leur maturité sexuelle qu'après plusieurs années, une dizaine en moyenne pour les mysticètes. Même après avoir atteint la maturité sexuelle, les jeunes doivent attendre plusieurs années avant qu'ils ne soient socialement intégrés et placés dans une situation où la reproduction est permise.

Communication

Les cétacés sont vraisemblablement tous capables de communiquer entre eux, quelques fois à très grandes distances et de transmettre des informations complexes. Ainsi les grands dauphins sont capables de nommer un congénère ou eux même en outre ils sont capables d'identifier la signature vocale des différents individus de leur groupe^[38]. Les orques possèdent des techniques de chasses propres à un groupe, qu'ils peuvent enseigner à un nouvel arrivant. Leur langage basé sur des sifflements bruyants et des ultra-sons inaudibles pour l'oreille humaine semble être très élaboré mais est encore mal compris.

Cetacea

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