Pourquoi les saumons retrouvent-ils leur rivière natale ?
― La mémoire des odeurs et la Terre comme « carte »
Le saumon descend la rivière où il est né pour gagner la mer. Puis, après des années passées à parcourir le large, il revient dans cette même rivière. Sans carte ni repère visible, comment retrouve-t-il son chemin ? La réponse tient en deux étapes. Au loin, le champ magnétique terrestre ; à proximité, l'odeur de l'eau. Deux repères aux rôles bien distincts, utilisés l'un après l'autre.
Une rivière, en automne. Dans les hauts-fonds, de grands poissons alignent leurs nageoires dorsales. Leur corps est couvert de blessures, leur couleur a viré au rouge sombre. Ce sont des saumons, remontés pour se reproduire.
Ces poissons sont nés dans cette rivière, il y a plusieurs années. Encore alevins, ils ont gagné la mer et parcouru des milliers de kilomètres dans les eaux du Nord.
Et de cette vaste étendue marine, ils reviennent précisément vers cette même rivière. Pas une rivière voisine : la leur, celle où ils sont nés. Ce n'est pas le fruit du hasard.
Deux raisons principales expliquent ce phénomène
La Terre est un grand aimant. La force et l'inclinaison de son champ magnétique varient légèrement d'un endroit à l'autre. Le saumon percevrait ces variations pour déterminer sa position approximative et sa direction.
L'eau de chaque rivière contient des substances qui lui sont propres. Le saumon mémorise cette odeur pendant sa jeunesse, puis, devenu adulte, il entre dans la rivière dont l'odeur correspond à ce souvenir.
Le champ magnétique n'indique qu'une zone approximative. L'odeur, elle, n'est perceptible que de très près. Aucun des deux ne suffit seul : c'est leur usage successif qui trace un chemin continu. Voyez la figure 1.
L'odeur de la rivière, mémorisée dès le stade d'alevin
L'eau d'une rivière n'est pas de l'eau ordinaire. Elle contient, en infime quantité, des substances dissoutes issues du sol, des roches, des feuilles mortes et des plantes environnantes. Cette combinaison varie d'une rivière à l'autre : c'est en quelque sorte son « visage ».
Lorsque l'alevin de saumon descend vers la mer, il mémoriserait intensément cette odeur de l'eau. Une expérience vécue à un moment précis, juste après la naissance, laisserait une empreinte durable. On appelle cela l'empreinte olfactive.
Devenu adulte, quand le saumon approche des côtes, l'eau de nombreuses rivières se déverse dans la mer. Il les distinguerait une à une par l'odorat et choisirait celle qui correspond à sa mémoire. Devant les rivières qui ne correspondent pas, il passerait son chemin.
Le champ magnétique agit comme une « carte approximative »
La Terre est entourée d'un champ magnétique. C'est pour cela que l'aiguille d'une boussole pointe vers le nord. Mais la force de ce champ varie selon les endroits. L'angle d'inclinaison de l'aiguille, par rapport à l'horizontale, augmente lui aussi à mesure qu'on va vers le nord.
Autrement dit, en combinant « intensité du champ » et « angle d'inclinaison », on peut déterminer une position approximative, même en pleine mer. C'est ce repère que le saumon utiliserait, selon les chercheurs.
Mais le champ magnétique ne renseigne que sur une zone approximative. Pour distinguer deux rivières voisines, c'est largement insuffisant. C'est l'odeur qui se charge alors de la dernière étape.
Une fois entré dans la rivière, le saumon continuerait de se guider à l'odeur. Entre l'amont et l'aval, entre un affluent et le cours principal, les substances dissoutes dans l'eau varient légèrement. En suivant ces variations, il retrouverait le voisinage de son lieu de naissance.
Le retour vers la rivière natale n'est pas systématique. Certains saumons entrent dans une autre rivière. Cela ressemble à un échec, mais c'est utile pour l'ensemble du groupe : si la rivière d'origine se retrouve obstruée par des sédiments, les individus dispersés dans d'autres rivières assurent la survie de l'espèce.
En résumé
Sur le chemin du retour, le saumon change d'outil selon la distance. En haute mer, il se fie au champ magnétique terrestre pour déterminer une direction et une position approximatives. Près des côtes, il choisit sa rivière grâce à l'odeur de l'eau, mémorisée à l'état d'alevin. C'est la combinaison d'une carte grossière et d'un repère précis qui relie ce long voyage à une seule et même rivière.
Au loin, le magnétisme terrestre.
Tout près, l'odeur de l'eau.
D'autres animaux qui parcourent, eux aussi, de longues distances sont présentés dans Comment les oiseaux migrateurs ne se perdent-ils jamais ?, le fait que la Terre soit un aimant est expliqué dans Pourquoi l'aiguille d'une boussole pointe-t-elle vers le nord ?, et le lien entre l'eau et les odeurs est détaillé dans Pourquoi la pluie a-t-elle une odeur particulière quand elle commence à tomber ?. Ce qui se passe dans le corps du saumon lors du passage de la mer à la rivière est expliqué dans Pourquoi les poissons de mer ne sont-ils pas gênés de boire de l'eau salée ?.
- Prélevez un peu d'eau d'une rivière ou d'un étang proche, de l'eau du robinet, et de l'eau d'une flaque après la pluie, chacune dans un gobelet séparé.
- Fermez les yeux et demandez à un proche de mélanger l'ordre des gobelets : essayez de les reconnaître uniquement à l'odeur.
- Comparez l'eau d'un même endroit par temps ensoleillé et après la pluie. Vous devriez percevoir une différence d'odeur.
Contentez-vous de sentir, sans boire. Si le nez humain perçoit déjà ces différences, un poisson, qui détecte les odeurs directement dans l'eau, les perçoit sans doute de façon bien plus nette encore.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les manuels scolairesDu collège à l'université, le niveau de chaque section est indiqué clairement
- CollègeNiveau collège, programme de sciences
- LycéeNiveau lycée, matière « biologie »
- Lycée+Approfondissement lycée, ou encadré de manuel
- UniversitéHors programme lycée : matières universitaires spécialisées (éthologie, géophysique)
- RechercheNon encore enseigné comme « acquis » même à l'université : sujet en cours d'étude par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène porte un nom
- Homing (retour à la rivière natale) : le fait de revenir dans la rivière où l'on est né pour s'y reproduire. Ce comportement est bien connu chez les saumons.
- Empreinte (imprinting) : mécanisme par lequel une expérience vécue à une période précise, peu après la naissance, reste gravée durablement dans la mémoire.
- Inclinaison magnétique : vue de côté, l'angle dont l'aiguille d'une boussole s'incline sous l'horizontale. Il augmente à mesure qu'on va vers le nord.
CollègeLycéeVérification par le calcul : quelle est la longueur du voyage en mer ?
Essayons d'estimer la longueur du voyage à partir de la vitesse de nage et du nombre de jours. Les symboles utilisés ici : la vitesse en « mètres par seconde », le temps en « secondes » et en « jours », la distance en « mètres » et en « kilomètres ».
| En notation symbolique | d = v × t |
| En mots | Longueur du voyage = vitesse de nage × temps de nage |
| D'où vient cette formule | Elle découle directement de la définition de la vitesse (distance parcourue par seconde). C'est une estimation qui suppose une vitesse constante tout au long du trajet |
| Distance parcourue par seconde, estimation | environ 1 mètre |
| Nombre de secondes dans une journée | 86400 secondes |
| Nombre de mètres dans un kilomètre | 1000 mètres |
| Nombre de jours de nage considéré | 90 jours |
| Distance parcourue en un jour, en mètres | 1 × 86400 = 86400 |
| Conversion en kilomètres | 86400 ÷ 1000 = 86,4 |
| Pour 90 jours | 86,4 × 90 = 7776 |
En nageant sans interruption, cela donnerait environ 7776 kilomètres en trois mois. En réalité, le saumon profite des courants marins ou s'arrête, donc ce n'est qu'une estimation. Cela montre tout de même que le saumon peut parcourir l'ensemble des mers du Nord. Un écart de direction, même minime, change radicalement le point d'arrivée. D'où la nécessité d'un repère.
LycéeLycée+Quand la mémoire de l'odeur se fixe-t-elle ?
LycéeL'odeur est perçue lorsque des cellules situées au fond du nez captent des molécules dissoutes dans l'eau. Chez les poissons, c'est directement l'eau, et non l'air, qui traverse les narines. L'information captée transite par les nerfs jusqu'à la région du cerveau dédiée à l'odorat.
Lycée+La mémoire se fixerait à la période où l'alevin se prépare à descendre vers la mer. À ce moment-là, l'activité des hormones du corps change considérablement, transformant l'organisme pour qu'il puisse vivre en eau salée. La mémoire de l'odeur se renforcerait, semble-t-il, en même temps que ce changement.
UniversitéLa « carte » magnétique se déplace avec le temps
Le champ magnétique terrestre est produit par des mouvements internes à la planète. Ces mouvements changeant avec le temps, la répartition de l'intensité et de l'inclinaison du champ se déplace lentement, à l'échelle des années. Si le saumon mémorise le champ magnétique comme un repère, ce repère lui-même se sera légèrement déplacé au bout de quelques années. Chez les saumons du Pacifique, on aurait observé une correspondance entre ce déplacement du champ magnétique et les variations, d'année en année, des trajets de retour. Le champ magnétique ne serait donc pas une adresse exacte, mais un repère mobile.
Cette propriété est appelée homing (retour à la rivière natale). L'idée que le saumon mémorise l'odeur de la rivière est appelée hypothèse de l'empreinte olfactive, celle qu'il mémorise le champ magnétique de son lieu de naissance, hypothèse de l'empreinte géomagnétique, et le déplacement lent du champ magnétique, variation séculaire du champ géomagnétique.
📖 Pour aller plus loin : Saumon (comportement de homing, Wikipédia japonais) ／ Champ géomagnétique (Wikipédia japonais)
RechercheCe qui reste encore mal compris
- La nature exacte de l'odeur Les substances qui créent la différence d'odeur entre les rivières ne sont pas encore totalement identifiées. Outre les composés issus du sol et des plantes, l'odeur des congénères présents sur place pourrait aussi jouer un rôle, selon certaines hypothèses.
- Le mécanisme de perception du champ magnétique On ignore encore précisément où, dans le corps, le champ magnétique est perçu. Deux hypothèses s'affrontent : l'implication de petites particules magnétiques internes, ou celle d'une réaction chimique se produisant dans les yeux.
- Le passage d'un repère à l'autre Le moment précis où le saumon passe du repère magnétique au repère olfactif reste flou. La température de l'eau de mer ou la durée du jour pourraient jouer un rôle déclencheur.
Le contenu de cet article reflète donc « l'état actuel des connaissances ». Le chemin de retour du saumon reste un sujet où observations et expériences se poursuivent.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / Unité | Passage correspondant de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences・Courant et champ magnétique／Vie des êtres vivants | La Terre comme aimant, comportement des êtres vivants |
| Lycée | Biologie・Réaction et comportement animal | Mécanisme de perception des odeurs, empreinte |
| Lycée+ | Biologie・Maintien du milieu intérieur | Transformation du corps à l'approche de la descente vers la mer |
| Université | Éthologie・Géophysique | Répartition du champ magnétique et variation annuelle |
| Recherche | Physiologie des poissons・Biologie sensorielle | Composition de l'odeur, organe de perception magnétique |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Les poissons qui reviennent changent avec l'environnement de la rivière |
- Institut de recherche sur les ressources halieutiques, Agence de recherche et d'éducation halieutiques (水産研究・教育機構 水産資源研究所) — explications sur l'écologie et la migration du saumon
- Arthur D. Hasler, Allan T. Scholz, Olfactory Imprinting and Homing in Salmon, Springer-Verlag, 1983
- Nathan F. Putman et al., « Evidence for Geomagnetic Imprinting as a Homing Mechanism in Pacific Salmon », Current Biology, 2013
- Livre blanc de l'Agence des pêches (水産庁『水産白書』) — sections relatives aux ressources de saumons et truites et à leur reproduction assistée
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les chiffres indiqués sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension. Pour toute observation au bord d'une rivière, suivez les consignes locales et les instructions des gestionnaires du cours d'eau.