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Les caractéristiques biologiques et écologiques des mammifères marins en font des espèces particulièrement vulnérables aux impacts d’origine anthropique : leur maturation tardive et leurs faibles taux de reproduction constituent déjà un point de fragilité ; ils exploitent de plus des habitats souvent côtiers et leur alimentation comprend des espèces exploitées par les pêcheries. Parmi la trentaine d’espèces de cétacés identifiées jusqu’à présent dans la Grande région Caraïbes, sept ont été classées dans la liste rouge mondiale des espèces menacées de l’UICN (l’Union International pour la Conservation de la Nature) : le rorqual bleu et le rorqual Boréal ont été classés dans la catégorie « En Danger » le rorqual commun, le cachalot , et le lamantin des Antilles ont été classés dans la catégorie « Vulnérable », le Sotalie et le pseudorque ont été classé dans la catégorie « Quasi menacée ». En outre, au moins sept espèces ont été classées dans la catégorie « Données Insuffisantes ».
Les mammifères marins sont protégés par de nombreuses conventions internationales, comme la CMS (ou Convention de Bonn), qui vise à renforcer la coopération internationale pour la protection des espèces migratrices, ou la CITES qui réglemente le commerce international des espèces de faune et de flore sauvages menacées d’extinction. À l’échelle régionale, dans la région Caraïbe, toutes les espèces de mammifères marins sont intégralement protégées par le protocole SPAW (dédié aux espèces et espaces spécialement protégés) de la convention de Carthagène.
Leurs statuts de conservation et de protection ne constituent pas les seuls arguments en faveur de l’amélioration de la conservation des mammifères marins. En effet, ces animaux sont particulièrement appréciés par le grand public et peuvent être utilisés à ce titre pour sensibiliser et mobiliser la population à la préservation de l’environnement marin. En outre, les mammifères marins constituent des modèles pertinents pour évaluer et suivre l’état des milieux (on parle d’espèces « sentinelles ») : ce sont non seulement des prédateurs qui se situent en bout des chaînes trophiques mais aussi leur mode de respiration aérienne, qui les oblige à remonter à la surface, facilite leur observation par rapport à la plupart des autres animaux marins.