Lamproie du Nord (Ichthyomyzon fossor) évaluation et rapport de situation du COSEPAC : chapitre 6

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Biologie

Plusieurs auteurs ont étudié la biologie de la lamproie du Nord. Leach (1940) a examiné la lamproie du Nord et son habitat en Indiana, Vladykov (1949, 1952) a étudié l’espèce au Québec et Purvis (1970) a mené des recherches sur la rive sud du lac Supérieur. En outre, Scott et Crossman (1998) ont proposé une synthèse de la biologie de l’espèce.

Cycle vital et reproduction

Le développement de la lamproie du Nord compte 2 stades : la larve aveugle filtreuse et l’adulte en phase de jeûne. Environ 14 jours après la fécondation, les larves éclosent, dérivent en aval et commencent à fouir, en formant des trous en U dans le substrat des cours d’eau (Becker, 1983). Les terriers sont généralement creusés dans des substrats meubles, composés d’alluvions et de sable. Un petit tube permet à la lamproie de tirer de l’eau dans son terrier, et elle en extrait l’oxygène (Sutton et Bowen, 1994). Churchill (1945) a observé des terriers se situant à des profondeurs de 0,2 à 0,6 m.

Les densités larvaires peuvent être très élevées, comme dans une zone de la rivière Brule où l’on a trouvé 153 lamproies du Nord dans une aire de 15,6 m² (Churchill, 1945). Le stade larvaire de la lamproie du Nord dure de 3 à 7 ans (Purvis, 1970; Scott et Crossman, 1973). La durée de la vie larvaire dépend de l’emplacement et de l’accès à la nourriture (Scott et Crossman, 1973). L’alimentation consiste en des films sestoniques, composés de diatomées, de desmidés, de protozoaires, d’algues vertes, de détritus et de pollen (Scott et Crossman, 1973; Yap et Bowen, 2003). Sutton et Bowen (1994) ont observé que presque 98 p. 100 du régime des larves marines et des lamproies du Nord consistait en des détritus organiques; le reste serait des algues (2 p. 100) et des bactéries (0,1 p. 100). Purvis (1970) a consigné des accroissements annuels de 37 mm, 28 mm et 15 mm pour les 3 premières années de croissance, respectivement, dans un affluent du lac Supérieur.

La dérive en aval des ammocètes a lieu tout au long de leur vie à différents degrés. Elle est influencée par la pente des rivières, le débit des cours d’eau et la température de l’eau (Potter, 1980b).

Après ce que l’on appelle la « période de repos » (Leach, 1940), pendant laquelle elles cessent de se nourrir et leur longueur totale connaît souvent une réduction, les ammocètes se métamorphosent en juvéniles. La transformation a lieu chez des individus dont la longueur varie de 12,0 à 15,0 cm. Ce processus commence en août ou septembre et dure de 2 à 3 mois (Leach, 1940). Pendant la transformation, le capuchon oral devient une ventouse buccale dotée de dents, ce que Leach (1940) décrit en détail. Le début du processus est variable; toutes les lamproies de la même cohorte ne se transforment pas la même année (Potter, 1980b). En janvier et en février, la lamproie commence à émerger complètement transformée de son terrier et nage périodiquement (Becker, 1983).

La maturité sexuelle complète est atteinte en mai, juste avant le frai. L’âge de la maturité sexuelle s’établit à six ans (Fortin et al., 2005). La durée du stade adulte est de quatre à six mois (Potter, 1980b). L’adulte ne s’alimente pas; son tube digestif n’est pas fonctionnel. Les adultes hivernent dans le substrat ou près de celui-ci avant de se rassembler dans les zones de rapides pour frayer au printemps.

Comme toutes les lamproies, la lamproie du Nord ne fraie qu’une fois, et les adultes meurent peu après le frai (Leach, 1940), c’est pourquoi l’âge moyen de la maturité sexuelle correspond à la durée d’une génération. La température de l’eau détermine le moment du frai (Scott et Crossman, 1973). Cependant, les températures au cours du frai peuvent varier selon la région. Au Québec, le frai se produit en mai, lorsque la température de l’eau se situe entre 13 et 16 °C (Vladykov, 1949). Au Michigan, des adultes ont été observés frayant en juin, lorsque les températures de l’eau variaient de 16,5 à 20,5 °C (Morman, 1979). Reighard et Cummins (1916) ont mentionné dans une publication que la température optimale du frai se situait entre20 et 22 °C.

Les mâles entreprennent la construction de nids en déplaçant de petites pierres et du gravier avec leur bouche, créant ainsi une petite dépression. Ils utilisent également les mouvements du corps afin de déplacer le sable (Hardisty et Potter, 1971b). Le nid mesure de 7,6 à 10,2 cm de diamètre (Scott et Crossman, 1973). Pendant la construction du nid, le corps a tendance à se placer verticalement plutôt qu’horizontalement, comme dans le cas d’autres espèces de lamproies.

Les géniteurs se concentrent habituellement dans une petite zone, à une profondeur de 20,3 à 45,7 cm (Scott et Crossman, 1973). Le frai a normalement lieu dans un habitat de fosses et de rapides, dans le tronçon à haut gradient du cours d’eau. Les nids, discrets, se situent dans les espaces entre des grandes pierres (Morman, 1979). On pensait que l’espèce frayait typiquement dans des habitats ouverts au fond de gravier, mais on a examiné le frai selon différents types de couvert (Cooper, 1983; Cochran et Gripentrog, 1992). Étant généralement des géniteurs communaux, les lamproies du Nord ont un comportement très similaire à celui de la lamproie de l’Est : des groupes de 3 à 7 individus enroulent leur corps l’un autour de l’autre (Becker, 1983). Cochran et Pettinelli (1987) ont signalé 4 mâles et 1 femelle frayant ensemble et Morman (1979) a consigné une moyenne de 7 lamproies par nid. Des nids de lamproies brunes ont été utilisés par des géniteurs de lamproies du Nord (Pflieger, 1975).

Dans le nid, le mâle s’attache à la femelle, mais il n’enveloppe pas la femelle, comme c’est le cas chez la plupart des espèces de lamproies. Une vibration vigoureuse accompagne le frai (Scott et Crossman, 1973) et, après la fécondation, les œufs sont parfois couverts avec le substrat entourant le nid (Hardisty et Potter, 1971b).

Purvis (1970) a analysé les taux de masculinité chez la lamproie du Nord à différents stades du cycle de vie. Il a observé que 49 p. 100 des larves examinées étaient des mâles (n = 627), que 97 p. 100 des larves transformées récoltées au début de l’automne étaient des mâles (n = 33), et que 75 p. 100 des géniteurs étaient des mâles (n = 24). Il est fréquent que la proportion de mâles soit plus élevée dans les populations de lamproies reproductrices (Applegate, 1950; Hardisty, 1961).

La fécondité moyenne de la lamproie du Nord a été estimée à 1 200 œufs (Leach, 1940), variant de 1 115 à 1 979 œufs (Vladykov, 1951). Schuldt et al. (1987) ont observé que le nombre d’œufs pondus était plus ou moins proportionnel à la taille de la femelle. La taille moyenne des œufs variait de 1,0 à 1,2 mm (Scott et Crossman, 1973).

Les œufs éclosent en 2 à 4 semaines (Leach 1940). La survie des œufs de lamproie du Nord n’a pas été étudiée. Selon Hardisty (1979), les taux d’éclosion des œufs de lamproie marine ne dépassent probablement pas de 5,3 à 7,8 p. 100. Cependant, Manion et Hanson (1980) ont estimé la réussite de l’éclosion à 90 p. 100. La mortalité peut être élevée, en particulier au début du cycle de vie des ammocètes (Potter, 1980b). Les larves sont sensibles aux fluctuations de température et à la prédation lorsqu’elles sont très petites, mais la mortalité décline rapidement avec l’âge (Potter, 1980b).

La durée de vie totale de la lamproie du Nord est de sept à huit ans, mais cette donnée est difficile à confirmer en raison des difficultés liées à la détermination de l’âge de ces animaux. De nombreuses études ont été utilisées dans le cadre d’analyses de fréquence de longueur visant à établir l’âge des larves (voir p. ex. Leach 1940; Scott et Crossman, 1973; Quintella et al., 2003). Ce type d’analyses n’est pas souvent appliqué aux adultes ni aux grandes larves, en raison de leur manque de croissance avant et après la métamorphose.

Prédateurs

Les œufs et les larves nouvellement écloses des espèces de lamproies sont la proie de grands poissons (Potter, 1980b). La prédation visant les ammocètes est minime, car elles sont très sédentaires et demeurent dans des terriers pendant de longues périodes. Toutefois, si l’occasion le permet, les poissons piscivores consomment probablement des ammocètes, si l’on tient compte de l’utilisation historique des ammocètes comme appât par les pêcheurs (Vladykov, 1973). La prédation visant les lamproies adultes a probablement lieu plus souvent au cours du frai, puisque l’éclosion des œufs se produit généralement en eaux peu profondes (Manion et Hanson, 1980), où les poissons sont vulnérables. Parmi les prédateurs confirmés de la lamproie du Nord adulte, citons la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) (Churchill, 1945), le crapet de roche (Ambloplites rupestris) (Scott et Crossman, 1973) et la truite de mer (Salmo trutta) (Cochran et al., 1992).

Physiologie

Puisqu’il s’agit strictement d’une résidente d’eau douce, la lamproie du Nord est présente dans des cours d’eau de diverses tailles aux niveaux d’alcalinité variés, comme il a été mentionné dans la section Besoins en matière d’habitat. On sait peu de choses concernant la physiologie de la lamproie du Nord, mais les données sur d’autres espèces de lamproies sont peut-être comparables. Les œufs de la lamproie marine sont très sensibles à la température, car les œufs éclosent uniquement entre 15,5 et 21,1 °C (Piavis, 1961). Il a été observé que la température optimale d’alevinage s’établissait à 18,4 °C pour les œufs de lamproie marine (Piavis, 1961), une température considérée comme favorable à l’alevinage des œufs de la lamproie du Nord (Smith et al., 1968). La mortalité des larves de lamproie marine augmente sensiblement à 22 °C (Piavis, 1961).

La profondeur et la vitesse de l’eau constituaient des facteurs importants pour établir l’emplacement des lamproies de Planer larvaires (Malmqvist, 1980). Sutton et Bowen (1994) ont signalé que des larves de lamproie du Nord et de lamproie marine consommaient de 4,2 à 5,5 mg•g^-1•jour^-1de détritus.

Déplacements et dispersion

La lamproie du Nord effectue un mouvement asynchrone court vers la frayère au printemps (Leach, 1940). Les déplacements se limitent aux dérives en aval par les ammocètes, pendant lesquels les larves se déplacent passivement sur de courtes distances. Cette dérive est saisonnière; elle a généralement lieu pendant la nuit et est corrélée avec la température de l’eau. Dans les cours d’eau aux gradients élevés, les larves tendent à être réparties plus loin de la frayère que dans les cours d’eau aux faibles gradients, où les larves sont plus étroitement associées à l’emplacement des nids (Potter, 1980b).

Relations interspécifiques

Vladykov (1951) a proposé l’hypothèse selon laquelle, en raison de leur fécondité élevée, les lamproies marines risquaient d’entrer en compétition avec les lamproies indigènes des Grands Lacs. La lamproie du Nord cohabite dans le même réseau fluvial avec la lamproie argentée et la lamproie marine, et parfois avec la lamproie de l’Est. Aux endroits où les aires de répartition se chevauchent, une seule espèce est généralement fréquente (Becker 1983).

La croissance d’ammocètes de lamproies est affectée par la densité d’ammocètes (Hardisty et Potter, 1971a). Il a été montré que l’épandage d’un lampricide appelé TFM (3-trifluorométhyl-4-nitrophénol) dans des cours d’eau pour tuer les lamproies marines larvaires et la diminution subséquente des populations de lamproies entraînaient une hausse des taux de croissance dans le rétablissement de classes d’âge des lamproies larvaires (Purvis, 1970). Cette situation se produit probablement en raison de l’augmentation de la nourriture et de l’espace. Scott et Crossman (1973) ont proposé l’hypothèse selon laquelleil pouvait exister une compétition pour la nourriture et l’habitat parmi les ammocètes.

Huggins et Thompson (1970) ont observé un autre couple de lamproies très apparentées, la lamproie de Planer et la lamproie de rivière, qui frayaient dans le même nid. Étant donné que le frai de la lamproie argentée et celle de la lamproie du Nord peuvent coïncider (Manion et Hanson, 1980), il n’est pas exclu que des interactions similaires se produisent entre ces deux espèces.

Dans la rivière Brule, au Wisconsin, Churchill (1945) a observé que les terriers de lamproie du Nord se trouvaient souvent près de nymphes d’éphémères et de petites moules fouisseuses. Les trois types d’organismes se nourrissent directement d’organismes aquatiques microscopiques et entrent peut-être en concurrence entre eux pour l’obtention de nourriture. Cependant, Churchill a rejeté cette hypothèse en notant que les trois espèces cohabitent en nombres élevés.

Adaptabilité

La mobilité restreinte et la fécondité relativement faible de la lamproie du Nord donnent à penser qu’elle n’est pas très adaptable. Toutefois, étant donné qu’une autre lamproie similaire sur le plan écologique, la lamproie de l’Est, a été introduite accidentellement dans d’autres cours d’eau et a atteint des taux de survie élevés (D. Cuddy, obs. pers.), il est probable qu’il existe un certain degré d’adaptabilité à de nouvelles aires et que l’espèce soit une bonne candidate à la translocation.