Impact du bruit ferroviaire et des vibrations sur la vie marine de l’aquarium

Le nouvel Aquarium Ripley’s du Canada de Toronto est la plus grande installation du genre au pays. Construite sur trois niveaux, cette attraction de 12 500 m2 abrite plus de 15 000 animaux aquatiques, détenus dans 50 bassins, contenant près de six millions de litres d’eau.

HGC Bruit Vibrations Acoustique a été retenu par Ripley Entertainment pour fournir des conseils acoustiques complets pour le complexe de l’aquarium, qui a ouvert ses portes en octobre 2013. L’installation est idéalement située au pied de la célèbre Tour CN de Toronto, au cœur du centre-ville. Il est également situé directement au sud de la gare centrale de Toronto et de son principal corridor ferroviaire.

Au cours de la phase de planification et de conception du projet en 2010, le service d’élevage de Ripley (qui respecte strictement les normes de bien-être animal réglementées par l’Association canadienne des zoos et aquariums) s’est dit préoccupé par le fait que les vibrations perceptibles transmises au sol et la transmission du son au sol et aérien provenant du trafic ferroviaire avoisinant pourraient poser un risque potentiel pour le bien-être des 450 espèces aquatiques différentes qui seront hébergées dans les bassins aquacoles; en particulier les requins acoustiquement sensibles et les « poissons osseux ».

Par mesure de précaution, Ripley a demandé à HGC  d’entreprendre une étude qui comprenait l’étude et l’identification des niveaux sonores ou vibratoires seuils qui pourraient nuire à ces espèces aquatiques en termes de santé, de comportement et de capacités de reproduction.

En 2010, HGC Bruit Vibrations Acoustique a visité le site encore non développé et a effectué des mesures des vibrations transmises au sol et des niveaux sonores extérieurs. Les vibrations de divers trains ont été mesurées, y compris les trains de voyageurs et de marchandises qui ont traversé le corridor ferroviaire. Les vibrations produites par les trains se sont avérées intermittentes tout au long de la journée et de la nuit. Lorsque les vibrations des passages de trains étaient maximales, elles étaient dominées par le grondement dans la bande d’octave de 63 Hz.

IMPACT DU TRAFIC FERROVIAIRE SUR L’AQUARIUM ET SA VIE MARINE

Ripley nous avait informés que les aquariums abriteraient des requins et diverses autres espèces de poissons osseux. La gamme auditive des poissons osseux varie considérablement selon les espèces. Les niveaux de bruit ambiant dans l’océan culminent généralement à environ 100 dB1 à des fréquences plus basses, ce qui est proche de la fréquence à laquelle les niveaux de vibration des trains seraient produits.

Poissons osseux

Les poissons sont subdivisés en deux catégories, les généralistes de l’audition et les spécialistes de l’audition. Les spécialistes de l’audition ont un seuil auditif inférieur à celui des généralistes de l’audition, ce qui les rend plus sensibles au bruit dans leur environnement. Les audioprothésistes détectent généralement les sons à des niveaux ne dépassant pas 1 à 1,5 kHz, tandis que les spécialistes sont généralement capables de détecter les sons supérieurs à 1,5 kHz.

Des études déterminant les effets d’une exposition prolongée au bruit ont été réalisées sur des généralistes et des spécialistes de l’audition. Au cours de ces études, les généralistes entendants ont été exposés à des niveaux sonores modérés (170-180 dB), et peu d’effet a été constaté sur les généralistes. Les spécialistes de l’audition ont été exposés à des niveaux sonores similaires (170 dB) et ont subi une perte auditive. La perte auditive et la récupération dépendent de la durée de l’exposition; dans les cas d’essai, il y avait un décalage temporaire du seuil de 5 dB après seulement dix minutes d’exposition. Plusieurs autres études ont recommandé que, pour une exposition prolongée au bruit, les niveaux de bruit soient maintenus en dessous de 150 dB afin d’éliminer les dommages auditifs.

Requins

La plupart des études publiées sur les effets du bruit et des vibrations sur les requins ont utilisé les requins citron comme base de leur analyse (comme c’est le cas avec ce rapport). Le bruit et les vibrations peuvent être détectés par les requins de deux manières; avec leurs oreilles et par l’utilisation de leurs lignes latérales.

Réponses auditives des requins

Les requins sont classés comme généralistes entendants, car ils peuvent généralement entendre du bruit jusqu’à seulement 1000 Hz. Il s’agit d’une gamme générale qui est appliquée aux raies, aux requins et aux raies et qui est susceptible d’être différente selon l’espèce spécifique de requin (augmentant ou diminuant la portée auditive).

Des études réalisées par A. Peter Klimley et Arthur A. Myrberg, Jr. (1978) ont déterminé les stimuli acoustiques sous-jacents à une réponse de retrait d’une source sonore par des requins citron adultes. Au cours de cet essai, les niveaux de bruit ambiant à large bande ont été mesurés à 105 dB. Les requins citron ont ensuite été exposés à plusieurs sources de bruit différentes. Si le requin s’éloignait de la source après avoir été exposé au bruit, cela était compté comme une réponse de retrait. Les requins présentaient des retraits 33% du temps à des niveaux sonores supérieurs au bruit ambiant de 30 dB (soit 135 dB). Les requins citron ont présenté des retraits 66% du temps à des niveaux sonores supérieurs aux niveaux sonores ambiants de 33 dB (soit 138 dB).

Au cours d’essais effectués par Banner et Hyatt (1973), la viabilité des œufs chez une espèce particulière de poisson a été réduite lorsqu’ils étaient exposés à un bruit de 105-120 dB à une fréquence de 40-1000 Hz. Ces niveaux sonores ont été maintenus pendant plusieurs jours consécutifs. Aucune étude n’a été trouvée sur les effets sur la reproduction dus aux sons intermittents.

Rumble à basse fréquence et lignes latérales des requins

Les lignes latérales sont des tubes remplis de fluide tapissés de minuscules poils, qui sont stimulés en raison de changements dans le mouvement des particules de fluide. La ligne latérale est utilisée pour déterminer la direction du courant et l’emplacement des objets présents dans l’eau.

En conséquence, le département d’élevage de Ripley était initialement prudent et inquiet quant à savoir si les lignes latérales des requins pourraient être affectées par le grondement à basse fréquence (63 Hz) des trains qui passaient. Cependant, alors que les lignes latérales des requins sont sensibles aux signaux allant de moins de 1 Hz à plusieurs centaines de Hz, la ligne latérale est plus sensible aux stimuli qui se produisent dans plusieurs longueurs de corps de l’animal, et sont donc plus attirées par le mouvement brut dans l’eau que par les effets acoustiques. Nous n’avions donc pas prévu que les niveaux induits de grondement dans l’eau du réservoir affecteraient de manière significative le système sensoriel de la ligne latérale des requins.

ÉVALUATION ACOUSTIQUE ET RECOMMANDATIONS

Les niveaux de bruit dans l’eau à l’intérieur des aquariums sont générés par le mouvement de la frontière. Comme les réservoirs sont soutenus par le sol, les vibrations transmises par le sol provoqueront un mouvement correspondant de l’eau au fond du réservoir. « Les niveaux de bruit dans l’eau à l’intérieur des aquariums sont générés par le mouvement de la frontière. Comme les réservoirs sont soutenus par le sol, les vibrations transmises par le sol provoqueront le mouvement correspondant de l’eau au fond du réservoir. Les niveaux de pression acoustique qui en résultent dans l’eau dépendent de divers facteurs, tels que la taille du réservoir et la profondeur de l’eau, mais pour les besoins de notre étude, les effets de réverbération ont été écartés et les ondes acoustiques dans les réservoirs ont été supposées se propager sous forme d’ondes planes libres aux fréquences d’intérêt.

Impact du bruit et des vibrations sur la santé et le bien-être de la vie marine

Compte tenu de ces hypothèses et de la mesure des vibrations transmises au sol effectuée à l’emplacement approximatif de l’installation prévue, les niveaux de bruit à l’intérieur des réservoirs pendant les passages des trains ont été estimés à environ 150 dB à 31,5 Hz. Il est peu probable que ces niveaux de bruit affectent l’audition chez les espèces de poissons qui sont à la fois des généralistes de l’audition ou des spécialistes de l’audition; l’exposition à des niveaux sonores supérieurs à 170 dB est clairement corrélée aux dommages auditifs chez les espèces spécialistes de l’audition.

Impact du bruit et des vibrations sur le comportement de la vie marine

Cependant, des études impliquant des requins citron ont montré qu’ils sont plus sensibles au son, répondant à des niveaux bien inférieurs à 170 dB. Lorsque les requins citron ont été exposés à des niveaux de 135 à 138 dB, ils se sont retirés de la source de bruit. Ces niveaux sont considérablement inférieurs à ceux qui pourraient entraîner des dommages auditifs, mais suggèrent que si les requins étaient exposés à ces niveaux de bruit, leur comportement en serait affecté à tout le moins.

Impact du bruit et des vibrations sur la reproduction de la vie marine

On peut supposer que les poissons interagiront probablement les uns avec les autres dans l’aquarium comme ils le feraient dans leur environnement naturel et que la reproduction est probable. Bien que des tests aient montré que l’exposition aux œufs de poissons à des niveaux sonores compris entre 105 et 120 dB réduit la viabilité des œufs, c’est pour un niveau de bruit constamment maintenu pendant plusieurs jours consécutifs. Notre étude a révélé que le bruit des trains serait intermittent; Une moyenne de 1,6 train par heure passe par l’emplacement tout au long de la journée d’une durée d’environ 1 minute à Ripley. L’un de ces trains est un train de marchandises d’une durée d’environ 8 minutes, par opposition à la durée moyenne de 1 minute des trains de voyageurs. Trois trains par heure passent par l’endroit tout au long de la nuit, d’une durée d’environ 1 minute. Par conséquent, le bruit du passage sera maintenu à intervalles d’une minute tout au long de la journée, avec un seul intervalle de huit minutes pour les trains de marchandises. La réaction comportementale des poissons à de tels stimuli intermittents n’est pas connue, car ils peuvent ou non être conditionnés à de tels sons. Les requins ne produisent pas d’œufs comme les autres poissons, ils donnent naissance à une progéniture vivante et, en tant que tels, les niveaux sonores ne devraient pas affecter la viabilité de la progéniture.

Sur la base de toutes les informations et constatations ci-dessus, HGC Bruit Vibrations Acoustique a proposé que les intrusions sonores à basse fréquence provenant des passages de trains soient limitées à environ 135 dB ou moins. Cela aiderait à s’assurer que les réactions comportementales des poissons et des requins sont réduites au minimum et que les dommages auditifs à long terme ne se produisent chez aucune des espèces. À la suite de nos recommandations, Ripley’s a choisi d’être vigilant et de pécher par excès de prudence en incorporant des dispositifs d’isolation des vibrations sous les réservoirs que nous avions conçus pour aider à atteindre l’objectif souhaité de 135 dB ou moins.

Remarque : Tous les niveaux sonores mentionnés dans le présent rapport représentent le niveau sonore dans l’eau, re 1 micropascal.

RÉFÉRENCES

1. G. Vella, I Rushforth, E Mason, A Hough, R England, P Styles, T Holt, P Thorne, « Assessment of the effects of noise and vibration from offshore wind farms on marine wildlife », ETSU W/13/00566/REP/A DTI/Pub URN 01/1341, © Crown copyright 2001

2. Arthur N. Popper, « Effects of Mid- and High-Frequency Sonars on Fish », contrat N66604-07M-6056 Naval Undersea Warfare Center Division Newport (Rhode Island), 21 février 2008

3. Mardi C. Hastings et Arthur N. Popper, « Effects of Sound on Fish », California Department of Transportation Contract No. 43A0139, Task Order 1, 28 janvier 2005

4. A. Peter Klimley et Arthur A. Myrberg, Jr., « Acoustic Stimuli Underlying Withdrawal from a Sound Source by Adult Lemon Requins », Bulletin of Marine Science, 29(4): 447-458, 1979

5. Animal Welfare Institute, « Sound and Fish »