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Le cycle biologique du saumon

Les saumons sont des animaux vraiment décontractés! Ce sont des anadromes, ce qui signifie qu'ils naissent dans l'eau douce, nagent jusqu'à la mer pour poursuivre leur croissance et atteindre leur maturité pour ensuite retourner en eau douce pour se reproduire. La capacité à retrouver son chemin au moment de la reproduction est l'un des traits les plus remarquables du saumon, qui affronte alors les rapides et les chutes des rivières pour atteindre son aire de frai. C'est là que le saumon pond ses oeuf (frai) pour mourir peu de temps après. Sa carcasse, de même que celles de ses congénères, sont ensuite entraînées en aval de la rivière par le courant et elles contribuent ainsi à enrichir le cours d'eau d'éléments nutritifs dont profiteront d'autres poissons. C'est ainsi que le saumon participe à la préservation du cycle biologique des eaux douces.

Le saumon existe depuis des siècles. Il y longtemps, il était une source de nourriture pour les autochtones vivant le long de la côte et à l'intérieur des terres de la Colombie-Britannique. Mais la colonisation a entraîné la construction de barrages, la pollution et la destruction des forêts, facteurs qui ont contribué à réduire la population de saumons dans certaines rivières. On compte cinq espèces de saumon du Pacifique :

• le saumon quinnat;
• le saumon rose;
• le saumon sockeye;
• le saumon kéta; et
• le saumon coho.

Chacune de ces espèces se distingue par son rituel de frai, mais aussi par sa morphologie et son cycle biologique uniques.

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Le cycle biologique du saumon du Pacifique

1. L'oeuf

Le saumon du Pacifique commence sa vie dans l'eau douce. Chaque femelle creuse un nid (nid de frai) où elle pondra des milliers de minuscules oeufs de couleur rose sous le gravier du lit d'un cours d'eau. La ponte survient pendant l'automne. Le processus du frai se répète au même moment dans des centaines de petits cours d'eau.

Pendant les mois d'hiver, les embryons se développent à l'intérieur des oeufs. La durée de l'incubation est déterminée par la température de l'eau et par l'espèce de saumon. Ce sont d'abord la tête et les parties du corps qui commencent à prendre forme. Les oeufs sont d'une fragilité extrême à ce stade. Tout mouvement peut être fatal pour les petites créatures, qui ne sont alors protégées que par une fine membrane conchoïdale. Environ un mois après la ponte, les yeux commencent à apparaître, ce qui indique que l'embryon se développe normalement et qu'il est dorénavant en mesure de résister à des secousses considérables.

Cette nurserie protégée bourdonne d'activité. L'embryon tire sa nourriture d'un sac vitellin qui est fixé à la partie inférieure de son corps. Ce vitellus est constitué d'un mélange d'eau, de matières grasses, de protéines et de sels. Il fournit à l'alevin toute la nourriture dont il a besoin pour se développer, mais celui-ci a également besoin d'oxygène pour se développer et ce besoin continue de s'amplifier tout au long du processus d'incubation. Il tire cet oxygène de l'eau environnante. De nombreux biologistes estiment qu'à partir d'un certain point, le sac vitellin devient limitatif. En effet, à partir d'un certain stade, l'animal n'arrive plus à extraire suffisamment d'oxygène de l'eau environnante. C'est alors que s'amorce le processus d'éclosion.

Le processus d'éclosion est un événement parfaitement opportun. Une fois que l'organisme à l'intérieur de l'oeuf a grossi et s'est développé au point que sa capsule transparente devient trop restreinte, il est fin prêt à s'échapper. Des enzymes sont alors libérées pour dissoudre la coquille. Une fois celle-ci rompue, un minuscule alevin frétillant en émerge. Libéré de la membrane de l'oeuf, il peut absorber l'oxygène de l'eau qui passe directement à travers ses branchies.

Pour autant qu'il dispose d'un approvisionnement suffisant en oxygène, le rythme de croissance de l'alevin est déterminé par la température. Les alevins dépendent totalement de leur sac vitellin pour leur alimentation. Cette source d'approvisionnement doit durer deux ou trois mois. Certains changements dans l'environnement peuvent avoir une incidence sur le développement du jeune saumon. Une augmentation de la température de l'eau a pour effet d'accélérer son développement. Cependant, une croissance accélérée implique souvent une réduction de la croissance totale. Cela s'explique par le fait que dans des eaux plus chaudes les processus de digestion et de respiration sont proportionnellement moins efficaces.

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2. L'émergence

Une fois qu'il a consommé le contenu du sac vitellin, l'alevin, que l'on appelle à ce stade un alevin nageant, doit quitter le gravier où il est enfoui et partir à la recherche de nouvelles sources d'alimentation. Pour quitter son abri de gravier, il se fie sur deux systèmes : la gravité et le courant.

L'alevin émerge du substrat du cours d'eau en nageant vers le haut pour affronter la gravité. Ces minuscules nageurs maintiennent une position presque verticale dans l'eau pendant leur montée. Ils prennent de l'altitude progressivement, par courts paliers. Le mouvement vibratoire régulier de leur queue les propulse en direction de la surface. À ce stade, l'alevin est encore plus lourd que l'eau. C'est pourquoi il doit atteindre la surface pour y gonfler sa vessie natatoire.

Dans des conditions normales, cette ascension se déroule sans problème. Cependant, lorsque le gravier est recouvert de silt ou de débris lourds, l'alevin devra littéralement y percer un tunnel pour s'échapper. Il est physiquement bien équipé pour accomplir cette tâche. En effet, sa peau est solide, dépourvue d'écailles et recouverte de mucus. Son séjour dans sa gangue de gravier lui a appris une certaine mobilité dans les endroits particulièrement exigus. L'alevin est capable de :

• sortir à reculons d'un cul-de-sac;
• se forcer un passage à travers des obstacles comme le sable;
• creuser le sol sur des distances considérables; et
• se contorsionner et de ramper comme un serpent à travers d'étroits passages.
  
  

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Lorsqu'il perce la surface, l'alevin avale l'air avec un mouvement latéral énergique de la tête, avant de retomber en gardant sa bouche et ses opercules branchiales hermétiquement fermées. Plusieurs de ces bouffées d'air peuvent être nécessaires avant que la minuscule créature ne parvienne à son but, en l'occurrence la flottabilité nulle. Une partie de l'air aspiré passe par un canal situé dans la partie supérieure de son système digestif pour atteindre sa vessie natatoire. Lorsqu'un alevin absorbe trop d'air, il se met à nager la tête en bas pour éviter de flotter jusqu'à la surface. De minuscules bulles d'air s'échappent de leur bouche pendant qu'ils se débarrassent du surplus d'air.

Généralement, la descente quotidienne des alevins commence au crépuscule pour se terminer vers minuit. Parfois, on peut observer une seconde vague d'alevins nageants juste avant l'aube. Quelques heures seulement après leur émergence, tous les alevins ont atteint le stade de la flottabilité nulle. Des centaines et des centaines d'alevins parviendront donc avant l'aube à nager dans la position horizontale normale dans leur frayère natale.

3. La survie (l'empreinte)

Tous les cours d'eaux sont uniques. La température, la vélocité du courant, la grosseur et la porosité du gravier sont des caractéristiques déterminantes de la spécificité d'un cours d'eau. La qualité de l'eau, par conséquent, varie d'un cours d'eau à l'autre, et d'un segment à l'autre du même cours d'eau. Les jeunes saumons ont la capacité de détecter des concentrations non mesurables de certains éléments de leur environnement. L'odeur des roches, la végétation, les autres organismes aquatiques conditionnent pour la vie le jeune saumon.

Pendant le processus de l'évolution, tous les animaux se sont adaptés à la symphonie ou à un sous-ensemble de ces stimuli. Ce sont là des étapes critiques dans la vie de tous les animaux. À une étape très précoce de son développement le saumon s'imprègne de l'odeur du cours d'eau de sa naissance. Les alevins en intègrent les éléments déterminants. C'est ainsi que plus tard, après avoir vécu dans l'océan pendant des années, la plupart des saumons arrivent à retrouver leur frayère natale.

Le jeune saumon et son environnement liés par une interaction très complexe. Les stimuli aquatiques ont pour effet de programmer littéralement le retour du saumon vers le cours d'eau de sa naissance.

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Àpartir de son émergence, le jeune alevin est constamment soumis à des signaux d'imprégnation. Les signaux spécifiques à une partie du cours d'eau sont légèrement différents de ceux qui sont absorbés un tant soit peu en aval ou en amont. Pendant leur croissance, les alevins délimitent des territoires dans le cours d'eau. Les alevins moins agressifs ou de taille inférieure sont forcés à se déplacer dans des zones où la nourriture est moins abondante. Certains alevins sont même carrément expulsés de leur cours d'eau.

Tout au long du stade de l'alevinage, dont la durée est différente selon l'espèce, l'alevin capte une série de signaux qui lui seront précieux au moment de revenir à son aire de frai natale. Les jeunes saumons sont soumis à divers processus d'imprégnation. Des recherches récentes ont révélé que l'empreinte peut être fixée en très peu de temps (24 heures).

Les biologistes ne savent pas encore exactement comment le processus d'imprégnation est amorcé. Certains études ont démontré que l'environnement exerce un maximum d'effets sur le saumon après son émergence du gravier. Il est possible qu'il soit important que la séquence d'imprégnation soit exactement l'inverse de l'ordre selon lequel les stimuli sont captés au moment où le géniteur revient au bercail. Autrement dit, les alevins sont d'abord influencés en eau douce par leur frayère natale jusqu'à l'estuaire, au moment d'entrer dans l'océan. Pendant leur migration de retour, ils pénètrent d'abord dans l'estuaire pour se laisser ensuite guider par leur odorat jusqu'à leur frayère natale.

4. La migration des alevins

Il n'y a pas d'explication simple au cycle de reproduction du saumon. Certaines espèces ou même certains stocks à l'intérieur d'une même espèce, migrent vers l'aval pour atteindre leur aire de croissance alors que d'autres doivent se diriger vers l'amont. On compte cinq espèces de saumon du Pacifique, en l'occurrence :

• le saumon quinnat;
• le saumon rose;
• le saumon sockeye;
• le saumon kéta; et
• le saumon coho.

Ces espèces sont toutes anadromes, ce qui signifie qu'elles frayent en eau douce, migrent vers la mer au stade d'alevin ou de saumoneau, vivent un certain temps en eau salée pour enfin revenir en eau douce pour frayer.

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Les cinq espèces de saumon du Pacifique passent plus ou moins de temps en eau douce. Le saumon sockeye y passe le plus de temps (1-3 années), alors que les saumons roses et kéta en sont les moins dépendants. L'un comme l'autre migrent immédiatement vers la mer. Le saumon coho quant à lui reste en eau douce en moyenne pendant un an. Le saumon quinnat passe de trois mois à un an dans sa résidence dulcicole.

Tous les saumoneaux doivent faire face aux mêmes dangers biologiques : le manque de nourriture, les prédateurs et la maladie. Tous les jeunes saumons disposent de deux mécanismes de défense : paniquer et se mettre à l'abri

5. La smoltification/la migration et la répartition en mer

L'alevin de saumon a besoin de nourriture. L'alevin de saumon doit éviter les prédateurs. Beaucoup d'animaux de la zone estuarienne sont des prédateurs du saumon (p. ex. les oiseaux, les serpents et les poissons de plus grande taille). Malgré cela, les estuaires sont l'endroit idéal pour la satisfaction de ces deux besoins fondamentaux du saumon. Un estuaire est la zone où se mélangent l'eau salée et l'eau douce. Lorsque l'eau douce s'écoule dans l'eau de mer, le débordement engendre un effet circulatoire. Les éléments nutritifs de l'océan sont attirés jusqu'à l'embouchure de la rivière.

Cette affluence d'éléments nutritifs est le support vital de populations complémentaires d'organismes microscopiques. La production de plancton atteint son maximum à la fin du printemps, au moment où les saumons juvéniles traversent cette zone riche en nourriture pendant leur migration. Le temps passé dans l'estuaire varie grandement selon les espèces.

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Certaines espèces comme le saumon rose semblent passer très furtivement. Le saumon quinnat quant à lui peut passer plusieurs mois dans cette zone. Les caractéristiques inhérentes à la zone sont déterminantes. Le taux de croissance des espèces qui passent un certain temps dans les eaux estuariennes peut être stupéfiant. Pendant son séjour dans l'estuaire, le saumon est connu sous le nom de smolt.

La distance que le saumon parcourt dans l'océan est aussi variable que la direction qu'il emprunte. Ces deux variables dépendent de la période à laquelle il entre dans la mer et de la taille qu'il a atteint, ainsi que des conditions qu'il trouve à leur arrivée. Le taux de croissance du saumon est très rapide dans l'océan.

6. Le retour

Chacune des espèces de saumon du Pacifique se distingue par son cycle biologique et ses habitudes spécifiques. Chaque espèce se divise elle-même en plusieurs sous-ensembles anadromes empruntant autant de systèmes fluviaux. Ces sous-ensembles se divisent eux-mêmes en stocks (races) distincts, à l'intérieur des bassins versants. Les stocks se confondent pendant leur séjour en mer. Lorsque le saumon parvient à maturité, il commence à se mettre en mouvement en direction des eaux côtières. Lorsqu'ils quittent les pâturages marins et se rapprochent du littoral, les stocks commencent à se disperser.

Tous les saumons recherchent leur frayère natale. La capacité que possèdent la plupart des saumons à naviguer avec précision de l'océan à une frayère précise est tout à fait étonnante. Certains saumons s'égarent et ils finissent par migrer et se reproduire dans une frayère autre que celle où ils étaient nés. Cet incident peut avoir des effets très positifs sur la survie d'un stock de saumon. Cette désorientation assure la survie du stock même lorsqu'une catastrophe écologique ou anthropique compromet sa frayère d'origine. Pour certains stocks de saumon, la frayère natale est située à des milliers de kilomètres de la mer. D'autres espèces frayent dans les eaux côtières à proximité de l'océan.

On ne peut encore expliquer complètement les signaux environnementaux qu'utilisent les saumons adultes pour migrer des aires d'alimentation marines vers les régions proches du rivage. Cependant on sait qu'il ne s'agit pas d'un simple hasard et que cet événement se déroule au moment approprié et qu'il est bien réglé.

Il est évident qu'une fois que les saumons anadromes ont atteint la côte, ils se rassemblent dans les eaux peu profondes adjacentes à l'embouchure de leur rivière natale. Les odeurs caractéristiques de la frayère natale prennent une grande importance, contrairement aux signaux visuels, qui n'ont qu'une importance plus secondaire.

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7. Le frai

Au moment où le saumon pénètre dans l'embouchure de sa rivière pour entreprendre son voyage en amont, il cesse de s'alimenter. Il nage plus en groupes plus ou moins homogènes. Certaines espèces ont à faire un long périple alors que d'autres n'ont pas à voyager aussi loin à l'intérieur des terres pour atteindre leur destination. Les espèces qui doivent parcourir entre 30 et 50 km par jour doivent nager à une vitesse fulgurante. Le long voyage qui doit les ramener à leur frayère ancestrale est un exploit peu commun. Ce voyage vers l'amont peut souvent présenter maints obstacles. Le poisson doit faire face à des dangers d'origine naturelle ou anthropique. Nageant à contre-courant, le saumon est susceptible d'affronter des chutes, des barrages, des arbres immergés en travers de son chemin, des conditions aquatiques difficiles et des prédateurs.

Comme le saumon a été programmé pour retourner dans l'affluent, le cours d'eau et même le lit de gravier où ont frayé ses parents et où il est lui-même venu au monde, ils poursuit sa remontée.

Une fois arrivées à la frayère, les femelles nagent lentement près du fond, en tâtant le gravier de leurs nageoires inférieures. Elles sont alors à la recherche d'un nid (redd). On n'est pas certain de ce qui détermine exactement le choix d'un site par la femelle. Les mâles sont au même moment occupés à surveiller les femelles célibataires qui construisent leurs nids. La femelle est le partenaire dominant du couple. Le mâle réagit à ses initiatives. Il défend aussi agressivement son territoire contre d'autres intrus. Toutes les femelles creusent un nid (redd) et déposent des milliers de minuscules oeufs rosés sous le gravier du lit du cours d'eau. Et le cycle recommence encore une fois.

Référence

Ministère fédéral des Pêches et des Océans/Ministère provincial de l'environnement de la Colombie-Britannique. 1988. Salmonids In The Classroom: Primary Curriculum Resource Materials For The Study Of Pacific Salmon In British Columbia.