Among the many bodies of water in Canada is the Gulf of St. Lawrence (GSL). It is an estuary – an ecosystem where a river unites with the ocean – off the eastern coast of Canada. It is an important ecosystem to many organisms, but of particular note are whales! Whales are wondrous creatures – some are enormous yet eats miniscule things, they are air breathers yet they live underwater, their ancestors were land-dwellers but they migrated to the ocean1, and they have been on Earth for about thirty million years now (their ancestors even longer!)2.
Did you know? Thirteen species of whales have been sighted in the GSL. Most are migratory, with only one (beluga whale) known to live there year-round.
The Gulf of St. Lawrence (GSL). It is a body of water that is surrounded by Quebec, New Brunswick, Nova Scotia, Prince Edward Island, and Newfoundland and Labrador
Whales, like other species, have gone through a lot during their time on Earth and this continues to be the case. Climate change, for example, is one of the most pressing issues facing life on Earth. According to the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), a 1.5°C rise in temperature could put 4 percent of vertebrates, 6 percent of insects, and 8 percent of plants on land at risk of losing their natural range. A 2°C rise in temperature could double or triple those values, and cause several ecosystems to struggle3. Have you ever wondered how climate change affects whales? For the longest time whales were believed to be able to cope through the impacts brought about by climate change by adjusting their behaviours… but is that still the case? Let’s find out!
Bun in the Oven?
It turns out that whales are, in fact, not having a whale of a time. A team of scientists, made up of Joanna Kershaw, Christian Ramp, Richard Sears, and others, observed that the reproductive success of humpback whales that visit the GSL has declined. The team noticed that humpback whales, from 2004 to 2018, were not giving birth as often compared to previous years (a decline in reproductive success). And through further investigation, the team found that there is a relationship between this decline and climate change’s impact on the Gulf of St. Lawrence’s ecosystem.
Considering how complicated it is to study humpback whales in the ocean, and that ecosystems (such as the GSL) undergo constant change – one might wonder, how did the team reach that conclusion? They had to do a few things: (1) keep track of humpback whales and their status through photo-identification and blubber biopsies, (2) quantify climate change’s impact on the GSL, and (3) put their data side-by-side to analyze its relationship.
Photo-identification and Blubber Biopsy Some members of the team also worked for Mingan Island Cetacean Study (MICS), which gave the team access to an archive of whale data. Included were photo-identified humpback whales with accompanying blubber samples that were collected whenever possible over forty years. Photo-identification relies on identifying individual animals through their photographs. These photos highlight unique markings or colouration on an individual.
So, how does collecting data from a whale work exactly? Every year MICS researchers would ride inflatable boats into the GSL, carrying cameras and crossbows with hollow-tipped arrows that only penetrates the whale’s skin on a superficial level. This process is known as blubber biopsy. The skin and blubber sample was analyzed/biopsied at a later date.
From the blubber biopsy and photo-identification, the team were able to figure out which humpback whales were female, and if it was a calf, juvenile, or adult. Additionally, if the whale were an adult female, the team was able to tell if it was pregnant (by looking for specific hormones in the biopsied blubber samples) and if it successfully gave birth (if it was accompanied by a calf one year and was not the year before).
Impact of Climate Change on the GSL The team of scientists used information and data from past research and from Fisheries and Oceans Canada to learn how climate change has impacted the GSL. The team found that due to climate change the GSL has experienced changes in water temperature, what time in the year ice forms and melts, and in its water chemistry. To account for how these changes impacted the GSL ecosystem, the team gathered population data for microscopic plants (phytoplankton), microscopic animals (zooplankton), and forage fish (herring, mackerel, capelin). These organisms are what humpback whales have been observed to prey on in the GSL; their scarcity (if conditions are bad) or abundance (if conditions are good) is telling of how climate change is affecting the GSL’s ecosystem.
What Does the Data Say? As mentioned earlier, humpback whales in the GSL are not having a whale of a time. Specifically, the team found that although there were pregnant humpback whales observed in the GSL from 2004 to 2018, there was a mismatch with the number of calves observed. Meaning that some of the pregnant females failed to give birth successfully.
When this finding was put alongside the humpback whale prey population data, the team found that a scarcity in prey population a year before in the GSL precedes reproductive decline in humpback whales a year after. The team shared that this could be because giving birth successfully and sustaining a calf requires massive amounts of energy; if they cannot get the energy they need, then reproductive failure ensues, or they might not attempt to reproduce at all until conditions return to a favourable state.
Try This at Home: Photo-identification
Recall that photo-identification relies on taking photographs of the unique markings and/or colouration (also called identifier) of an individual animal. For humpback whales, their identifier is the unique colouration on the underside of fluke/tail fin. Spot the difference between the six humpback whales.
Now, try photo-identification for yourself! If you have a pet, try and find an identifier on your pet. Then compare it to photos on the internet or other pets, from friends or neighbours, of the same kind. You can also try to identify animals in the wild! Go to your backyard or to a park, observe the animals that you find, look for identifiers, then take photos! Remember that your photo must include the identifier, you can even take note of the identifier in a notebook or a spreadsheet.
Climate Action: Tech Purchase Awareness
At some point, you may have thought: “How can I help whales?” The issue highlighted in this spotlight may seem local and disconnected from everything else in the ocean – but that is not the case! Climate change is a global issue. We have all contributed to it, and we can all help mitigate it. Whatever you do, no matter how small nor easy, will help slow down climate change and its impacts. And now, more than ever, is the time to act. Here is a suggestion that you can consider to help ease our impact on the Earth!
An action as small as limiting your new tech purchases can help slow climate change down. A lot of technological devices have a longer lifespan than we think. Instead of buying new tech every year or two, consider using your current tech until it reaches the end of its life. This can help mitigate climate change because many of the components are made of plastic. The production of plastic ends up releasing a good amount of greenhouse gas into the atmosphere, thereby making climate change worse. Plastic itself is bad for the environment! Once it reaches the ocean anything made of plastic will eventually breakdown into smaller pieces and stay in the ocean for approximately one thousand years. It could stay afloat or sink, and get eaten by animals – such as whales. Additionally, sourcing the materials and manufacturing the tech can be disruptive to ecosystems and the organisms in it.
Meet Our Local Science Hero:
Richards Sears
Richards Sears is one of the scientists that contributed to figuring out how climate change has impacted humpback whales. He is also the president and founder of the Mingan Island Cetacean Study (MICS), a non-profit organization dedicated to observing and learning about whales, which is located on the Quebec side of the Gulf of St. Lawrence. Richard answered some of our questions, as shared below:
Q: What made you decide to study whales? Is there a reason, or a moment that comes to mind, that made you think “I want to study whales”?
A: It was when I saw my first blue whale. I was always curious about the sea and what was beneath its surface. I was twenty-four years old at the time, working at a field station in Quebec observing salmon. The director of the station allowed me to take an inflatable boat out into the ocean and observe whales as sightings were common near the station during summer. And there it was, my first blue whale.
Q: What is your favourite part about being a scientist?
A: My favourite part is discovering something new or unknown about the species that we study – observing how they use their habitat, how they disperse, their distribution and interactions in the GSL and the North Atlantic Ocean. I also just love the feeling of being on water, searching for whales, and recognizing individuals that we have photo-identified and observing their behaviour.
Q: Do you have any advice for kids and youth that dream of becoming scientists in the future?
A: First, stay curious. Marvel in all aspects of life on this planet. Cherish this globe where life has come to be but is now increasingly threatened. Second, study hard and have fun. If one does not love this work, one will not do a good job. Lastly, enter college with an open mind. Be open to trying new things when you observe wildlife, look for any source of field experience, and go for graduate degrees if you think it will help you achieve your goal.
Credit
This Science Spotlight was written based on the work of Kershaw, Joanna L., Christian A. Ramp, Richard Sears, Stéphane Plourde, Pablo Brosset, Patrick J. Miller, and Ailsa J. Hall. “Declining Reproductive Success in the Gulf of St. Lawrence’s Humpback Whales (Megaptera novaeangliae) Reflects Ecosystem Shifts on Their Feeding Grounds.” Global Change Biology 27, no. 5 (2020): 1027–41. https://doi.org/10.1111/gcb.15466.
Histoire de la genèse : Le changement climatique et les baleines
Le golfe du Saint-Laurent (GSL) est l’une des nombreuses étendues d’eau du Canada. C’est un estuaire, c’est-à-dire un écosystème où un fleuve rejoint l’océan, situé au large de la côte Est du Canada. C’est un écosystème important pour de nombreux organismes, mais en particulier pour les baleines ! Les baleines sont des créatures extraordinaires ! Certaines sont énormes, et pourtant elles mangent de minuscules choses, elles respirent, et pourtant elles vivent sous l’eau. Leurs ancêtres étaient des animaux terrestres, mais ils ont migré vers l’océan1, et les baleines sont maintenant sur la planète Terre depuis environ trente millions d’années maintenant (leurs ancêtres depuis encore plus longtemps!).2
Le saviez-vous ? Treize espèces de baleine ont été repérées dans le GSL. La plupart dre ces espèces migrent, et une seule d’entre elles (le béluga) y vit toute l’année.
Le golfe du Saint-Laurent (GSL) est une étendue d’eau qui est entourée par le Québec, le Nouveau-Brunswick, la Nouvelle-Écosse, l’Île-du-Prince-Édouard, ainsi que Terre-Neuve-et-Labrador
Les baleines, comme d’autres espèces, sont passées par beaucoup d’épreuves durant leur temps passé sur la Terre, et cela continue d’être le cas. Le changement climatique, par exemple, est l’un des problèmes les plus pressants auxquels les êtres vivants sont confrontés sur la Terre. D’après le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat), une augmentation de 1,5°C de la température pourrait faire en sorte que 4 % des vertébrés, 6 % des insectes, et 8 % des plantes sur la terre risquent de perdre leur aire de répartition naturelle. Une augmentation de 2°C de la température pourrait faire doubler ou tripler ces valeurs, et mettre plusieurs écosystèmes en difficulté.3 Vous êtes-vous déjà demandé comment le changement climatique affecte les baleines ? On a traditionnellement tendance à croire que les baleines sont capables de faire face aux effets du changement climatique en adaptant leurs comportements... mais est-ce encore le cas ? Voyons cela !
Un bébé dans le ventre ?
Il s’avère, en fait, que les baleines ne sont pas à la fête. Une équipe de scientifiques, composée de Joanna Kershaw, Christian Ramp, Richard Sears, et d’autres, a observé que le succès de reproduction des baleines à bosse, aussi appelées rorquals à bosse, fréquentant le GSL a décliné. L’équipe a remarqué que, de 2004 à 2018, les rorquals à bosse n’ont pas donné naissance autant de fois que dans les années précédentes (d’où le déclin du succès de reproduction). En approfondissant ses recherches, l’équipe a découvert qu’il existe une relation entre ce déclin et les effets du changement climatique sur l’écosystème du golfe du Saint-Laurent.
Considérant à quel point il est compliqué d’étudier les rorquals à bosse dans l’océan, et étant donné que les écosystèmes (comme le GSL) connaissent des changements constants, on pourrait se demander comment les membres de l’équipe sont parvenu.e.s à cette conclusion. Ils/elles ont dû faire plusieurs choses : (1) suivre les rorquals à bosse et leur statut grâce à la photo-identification et à des biopsies de graisse, (2) quantifier les effets du changement climatique sur le GSL, et (3) mettre leur données en parallèle pour analyser les relations entre elles.
Photo-identification et biopsie de graisse Certain.e.s membres de l’équipe travaillaient également pour la Station de recherche des îles Mingan, ce qui a permis à l’équipe d’accéder à des archives de données sur les baleines. Ces données comprenaient des photos de baleines permettant de les identifier, accompagnées d’échantillons de graisse qui avaient été collectés chaque fois que cela avait été possible sur une période de quarante ans. La photo-identification consiste à identifier des animaux individuellement sur la base de photographies. Ces photos montrent des marques ou une pigmentation uniques sur un individu.
Alors, comment s’y prend-on exactement pour collecter des données sur une baleine ? Typiquement, chaque année, les chercheur.euse.s de la Station de recherche des îles Mingan se rendent dans le GSL, dans des bateaux pneumatiques, en emportant avec eux/elles des appareils photo et des arbalètes avec des flèches à bout creux qui ne pénètrent que dans la couche superficielle de la peau de la baleine. Ce processus est ce que l’on appelle une biopsie de graisse. Les échantillons de peau et de graisse sont ensuite analysés ultérieurement.
À partir des biopsies de graisse effectuées et grâce à la photo-identification, l’équipe a été capable de voir quelles étaient les baleines à bosse femelles, et s’il s’agissait d’un baleineau, d’une jeune baleine ou d’une baleine adulte. De plus, si la baleine était une femelle adulte, l’équipe était en mesure de dire si elle était enceinte (en recherchant des hormones spécifiques à partir des échantillons prélevés lors de la biopsie de graisse), et si elle avait bien donné naissance (si elle était accompagnée par un baleineau alors qu’elle ne l’était pas l’année précédente).
Effets du changement climatique sur le GSL L’équipe de scientifiques a utilisé des informations et des données provenant de travaux de recherche passés ainsi que de Pêches et Océans Canada pour découvrir comment le changement climatique a eu des répercussions sur le GSL. L’équipe a constaté qu’à cause du changement climatique, le GSL a connu des changements en ce qui a trait à la température de l’eau, à la période de l’année durant laquelle les glaces se forment, ainsi qu’à la chimie de son eau. Pour rendre compte des effets de ces changements sur l’écosystème du GSL, l’équipe a réuni des données de population sur des plantes (phytoplancton), sur des animaux microscopiques (zooplancton), et sur le poisson fourrage (hareng, maquereau, capelan). D’après les observations effectuées, ces organismes sont ceux auxquels les rorquals à bosse s’attaquent dans le GSL ; leur rareté (si les conditions sont mauvaises) ou leur abondance (si les conditions sont bonnes) éclairent la manière dont le changement climatique affecte l’écosystème du GSL.
Que disent les données ? Tel que mentionné plus haut, les rorquals à bosse présents dans le GSL ne sont pas à la fête en ce moment. L’équipe a, en particulier, découvert que, bien qu’on ait observé la présence de baleines à bosse enceintes dans le GSL entre 2004 et 2018, le nombre de baleineaux ne correspondait pas au nombre de baleines précédemment enceintes. Ce qui signifie que certaines des femelles enceintes n’avaient pas réussi à donner naissance.
Quand on a rapproché ces constatations des données portant sur la population de proies des rorquals à bosse, l’équipe a découvert que la rareté de la population de proies une année auparavant dans le GSL précède le déclin de la reproduction des rorquals à bosse une année plus tard. L’équipe a expliqué que cela pourrait être dû au fait que réussir à donner naissance et nourrir un baleineau requiert une énergie colossale, et que si les baleines ne peuvent pas obtenir l’énergie dont elles ont besoin, elles ne peuvent se reproduire, ou bien il se peut qu’elles n’essaient pas de se reproduire du tout jusqu’à ce que les conditions reviennent à la normale.
Essayez ça chez vous : Photo-identification
Souvenez-vous que la photo-identification repose sur la prise de photos de marques uniques et/ou de pigmentation (qu’on appelle aussi « identificateurs ») d’un individu donné. Pour les rorquals à bosse, leur identificateur est la pigmentation qui leur est propre sur la partie ventrale de la queue/de leur nageoire caudale. Repérez la différence entre les six rorquals à bosse.
Maintenant, essayez vous-même de procéder à une photo-identification ! Si vous avez un animal de compagnie, essayez de trouver un identificateur sur lui. Ensuite, comparez vos observations à celles que vous pouvez faire sur Internet ou à d’autres animaux de compagnie de la même sorte que possèdent vos ami.e.s ou vos voisin.e.s. Vous pouvez également essayer d’identifier des animaux dans la nature ! Allez dans votre cour arrière ou dans un parc, observez les animaux que vous trouvez, recherchez des identificateurs, puis prenez des photos ! Souvenez-vous que votre photo doit inclure l’identificateur. Vous pouvez même prendre note de l’identificateur dans un cahier ou une feuille de calcul.
Action pour le climat : Acheter moins d’appareils technologiques
À un moment donné, il se peut que vous vous soyez demandé : « Comment est-ce que je peux aider les baleines ? » La question mise en lumière dans ce guide « Pleins feux sur la science » peut sembler être une préoccupation locale, déconnectée de tout ce qu’il y a d’autre dans l’océan, mais ce n’est pas le cas ! Le changement climatique est un problème mondial. Nous y avons tous et toutes contribué, et nous pouvons tous et toutes aider à l’atténuer. Tout ce que vous ferez, que ce soit un petit geste ou quelque chose de facile à faire, aidera à ralentir le changement climatique et ses répercussions. Et maintenant, plus que jamais, c’est le moment d’agir. Voici une suggestion que vous pourriez prendre en considération pour aider à diminuer notre impact sur la Terre !
Une action aussi simple que de limiter vos achats de nouveaux appareils technologiques peut aider à ralentir le changement climatique. Beaucoup d’appareils technologiques ont une durée de vie plus longue que ce que nous pensons. Au lieu d’acheter de nouveaux appareils chaque année ou tous les deux ans, envisagez la possibilité d’utiliser les vôtres jusqu’à la fin de leur durée de vie. Cela peut aider à atténuer le changement climatique car nombre de composants sont en plastique. La production de plastique finit par émettre une quantité non négligeable de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, empirant ainsi le changement climatique. Le plastique lui-même est mauvais pour l’environnement ! Une fois qu’une chose atteint l’océan, si elle est en plastique, elle finira par se fragmenter en morceaux plus petits qui demeureront dans l’océan pendant environ un millier d’années. De plus, chose en plastique peut flotter ou couler, et aussi être avalée par des animaux, comme les baleines. En outre, se procurer les matériaux et fabriquer les appareils technologiques peut perturber les écosystèmes ainsi que les organismes qui y sont présents.
Rencontrez notre héros scientifique local :
Richards Sears
Richards Sears est l’un des scientifiques qui ont contribué à établir comment le changement climatique a des répercussions sur les rorquals à bosse. Il est également président et fondateur de la Station de recherche des îles Mingan, un organisme à but non lucratif, dédié à l’observation des mammifères marins et à l’acquisition de connaissances sur ces mammifères. Il est implanté sur le côté québécois du golfe du Saint-Laurent. Richard a répondu à quelques-unes de nos questions ; nous partageons ses réponses ci-après :
Q: Qu’est-ce qui vous a décidé à étudier les rorquals ? Y a-t-il une raison particulière, ou un moment précis qui vous vient à l’esprit, qui vous a fait penser « Je veux étudier les baleines ».
R: C’était quand j’ai vu un rorqual bleu pour la première fois. J’ai toujours été fasciné par la mer et par ce qu’il y a sous sa surface. J’avais vingt-quatre ans à l’époque, et je travaillais dans une station locale au Québec pour observer le saumon. Le directeur de la station m’a permis de prendre un bateau pneumatique et d’aller au large, sur l’océan, pour observer les baleines car c’était courant d’en voir près de la station durant l’été. Et il est apparu, mon premier rorqual bleu !
Q: Que préférez-vous dans le fait d’être scientifique ?
R: Ce que je préfère, c’est découvrir quelque chose de nouveau ou que l’on ne savait à propos des espèces que nous étudions ; c’est observer comment elles utilisent leur habitat, comment elles se dispersent, leur distribution et leurs interactions dans le GSL et l’Atlantique Nord. J’aime aussi tout simplement la sensation d’être sur l’eau, de chercher des baleines, de reconnaître des individus que nous avons photo-identifiés, et d’observer leur comportement.
Q: Avez-vous un conseil pour les enfants et les jeunes qui rêvent de devenir scientifiques ?
R: En premier, je leur dirais de rester curieux.euse. De s’émerveiller devant tous les aspects de la vie sur cette planète. De chérir ce globe sur lequel la vie a vu le jour mais qui est maintenant de plus en plus menacé. Ensuite, d’étudier fort et de s’amuser. Si on n’aime pas ce travail, alors on ne fera pas du bon travail. Et, pour finir, d’entrer au collège avec l’esprit ouvert. D’être ouvert.e, d’essayer de nouvelles choses quand ils/elles observent la faune et la flore, d’aller sur le terrain chaque fois que c’est possible, et d’entreprendre un baccalauréat s’ils/elles pensent que cela les aidera à atteindre leur objectif.
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base du travail de Kershaw, Joanna L., Christian A. Ramp, Richard Sears, Stéphane Plourde, Pablo Brosset, Patrick J. Miller, et Ailsa J. Hall. « Declining Reproductive Success in the Gulf of St. Lawrence’s Humpback Whales (Megaptera novaeangliae) Reflects Ecosystem Shifts on Their Feeding Grounds. » (Traduction libre : Le déclin du succès de reproduction parmi les rorquals à bosse du golfe du Saint-Laurent (Megaptera novaeangliae) reflète les effets des changements que connaît l’écosystème sur leurs zones d’alimentation) Global Change Biology 27, no. 5 (2020) : 1027–41. https://doi.org/10.1111/gcb.15466.
1 Richard Sears, entrevue réalisée par Greg Stone, « The Sea Has Many Voices », (Traduction libre : La mer nous parle de plusieurs manières) Saison 3 : Épisode 16, YouTube, 16 septembre 2020. 2 Les ancêtres des baleines ou l’évolution, Baleines en direct : UNE RÉALISATION DU GREMM, accès le 5 juillet 2022, https://baleinesendirect.org/decouvrir/la-vie-des-baleines/morphologie/les-ancetres-des-baleines/ 3 « Chapter 3 — Global Warming of 1.5 ºc - Intergovernmental Panel on ... » (Traduction libre : Chapitre 3 – Réchauffement planétaire de 1,5 ºc – Panel intergouvernemental sur... ) Le panel intergouvernemental sur le changement climatique. https://www.ipcc.ch/, 8 octobre 2018. https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/chapter-3/
