Surface megafauna related to western Mediterranean circulation

Mégafaune de surface en relation avec la circulation ouest-méditerranéenne

¹ Laboratoire d'écologie méditerranéenne, Université de Corse, URA CNRS 877, BP 52, 20250 Corte, France
² Laboratoire d'écologie numérique, Université de Lille I, URA CNRS 1363, 59655 Villeneuve d'Ascq, France

Received: 4 August 1993
Accepted: 10 January 1994

Abstract

The present results come from the campaigns of the international multidisciplinary programme conducted by P. La Violette (Naval Oceans Research and Development Activities, NORDA), the Western Mediterranean Circulation Experiment. The mesoscale instabilities of the Mediterranean circulation induce meanders, gyres and eddies acting on the production potential of living resources. These resources are evidenced here through the cetaceans and other large organisms directly observable in the surface waters of the sea, along the track of the cruise NORDA 706 (May-June 1986), and through the underlying biomasses detected by an echo sounder, 12 kHz fishfinder. Acoustics detection was continuous, set at the same level by day and night for 15 days intenupted only when the ship stopped for hydrological measurements at 87 CTD sampling stations. The pattern of hydrological sampling was designed in order to identify the intermediate water veins in the Algerian Basin. The three sets of field data - daily visual census, continuous echo-sounding and hydrological profiles - were compared and processed in statistical factorial and multiregression analyses. These show that presence of cetaceans coincides with highly concentrated echos; other large organisms observed are distributed at random, without any link with the concentrated echos. It results that cetaceans have the ability to detect acoustically the same biomasses as humans do with a 12 kHz echo-sounder; this is an argument for the "echolocation of the Odontoceta" and "vocalization of the Mysticeta"; up to now, such processes are not accepted by all cetologists. Four examples of echogram are reported here associated with fin whales, sperm whales, pilot whales and dolphins. Dynamical analysis of the Mediterranean circulation before and during the cruise by contemporaneous remote sensing imagery (CZCS and NOAA 9) enables deduction of the dynamic characteristics of the areas where high densities of acoustical detection co-occur with the presence of cetaceans. Such areas are enriched by the intermediate water by a shearing effect against the edge or the bottom of an eddy, i.e. at the contact between two water bodies moving in opposite directions; it can also happen on the edges of two eddies where they become tangential. Thus, four areas of high productivity of living resources (high trophic-chain levels) are evidenced here in the Algerian Basin. One is linked with the frontal process of the Almeria-Oran Front; the three others, not previously described, concern the influx of levantine intermediate water into the Western Mediterranean Basin.

Résumé

Les résultats rapportés ici proviennent des campagnes océanographiques du programme international pluridisciplinaire d'expérimentation sur la circulation de la Méditerranée occidentale (Western Mediterranean Circulation Experiment). L'instabilité à moyenne échelle de la circulation méditerranéenne entraîne la création de méandres, de gyres, de tourbillons visibles en surface et de modifications de la position des veines d'eau intermédiaire, d'origine levantine ou nord-méditerranéenne. Cette instabilité induit des répercussions sur les ressources vivantes, qui sont détectées ici à travers des observations de la mégafaune visible en surface : cétacés, requins, tortues, bancs de thons ou autres poissons pélagiques. En même temps qu'une vigie continue de jour, est réalisée une détection acoustique unifréquentielle à 12 kHz de 0 à 1000 mètres de fond, en continu jour et nuit pendant 15 jours au cours de la campage NORDA 706 conduite par P. Pistek (mai-juin 1986) ; le but étant d'identifier les veines d'eau intermédiaire du bassin algérien, un plan d'échantillonnage de 87 profils hydrologiques a été établi, nous permettant de voir à quel type de profil sont liés les cétacés et autres grands organismes. Une étude statistique montre que les cétacés sont concomitants de toutes les trés fortes concentrations d'échos révélées par l'échosondeur, alors que les autres grands organismes se trouvent répartis au hasard. On en déduit que les cétacés peuvent détecter acoustiquement les biomasses profondes avec des moyens qui doivent ressembler aux nôtres, tel un sondeur de 12 kHz; cela plaide en faveur d'un procédé acoustique non encore totalement admis chez les cétologues, nommé « écholocation » chez les odontocètes et « vocalisation » chez les baleines. Des échogrammes types sont rapportés ici, liés aux rorquals, cachalots, globicéphales et dauphins. Une analyse dynamique de la circulation méditerranéenne par des images satellitaires (CZCS et NOAA, mai et juin 1986) permet d'établir les caractéristiques des zones de forte détection acoustique et donc de coïncidence avec les cétacés; un lien apparaît avec l'eau intermédiaire et des tourbillons détachés du courant atlantique : les zones riches intéressant les cétacés sont à la périphérie de tourbillons, à la friction de deux tourbillons ou d'un tourbillon en friction profonde avec une masse d'eau intermédiaire se déplaçant en sens contraire. Quatre zones de forte production de ressources vivantes sont trouvées ici dans le bassin algérien : l'une est liée au front Almeria-Oran; les trois autres n'avaient pas été mentionnées à ce jour et concernent l'entrée d'eau intermédiaire d'origine levantine.