Les tortues marines sont les tortues de la super-famille des Chelonioidea. Elles sont présentes dans tous les océans du monde à l'exception de l'océan Arctique.
La tortue luth est la plus grande, mesurant de long, de à de large et pesant . La taille moyenne des autres espèces va de à et est proportionnellement moins large.
Ces espèces sont toutes vulnérables ou menacées. Elles font localement l'objet de protection ou de plan de préservation, mais la pollution, le braconnage et les prises accidentelles par engins de pêche restent des causes préoccupantes de recul de populations, déjà très relictuelles.
Liste des familles Selon et , les actuelles de tortues marines sont réparties en et : famille Cheloniidae Oppel, 1811 : genre Caretta : Caretta caretta (Linnaeus, 1758) — Caouanne (statut de conservation : ), genre Chelonia : Chelonia mydas (Linnaeus, 1758) — tortue verte (statut de conservation : ), genre Eretmochelys : Eretmochelys imbricata (Linnaeus, 1766) — tortue imbriquée (statut de conservation : ), genre Lepidochelys : Lepidochelys kempii (Garman, 1880) — tortue de Kemp (statut de conservation : ), Lepidochelys olivacea (Eschscholtz, 1829) — tortue olivâtre (statut de conservation : ), genre Natator : Natator depressus (Garman, 1880) — tortue à dos plat (statut de conservation : ) ; famille Dermochelyidae Fitzinger, 1843 : genre Dermochelys : Dermochelys coriacea (Vandelli, 1761) — tortue luth (statut de conservation : ).
Les familles fossiles sont : † Protostegidae ; † Thalassemyidae ; † Toxochelyidae.
Description vignette|Une tortue marine en aquarium.
Les tortues marines, comme les autres tortues (Testudines), sont des reptiles ectothermes disposant d'un système respiratoire pulmonaire, qui correspondait à une adaptation complète à la vie terrestre. Les tortues marines n'ont qu'un seul orifice excréteur (le cloaque), qui sert également pour la reproduction.
Le sexe des tortues n'est pas apparent ; aussi, c'est d'après leurs caractères sexuels secondaires que l'on peut le déterminer. On définit par puberté la période où ceux-ci apparaissent. Le plus flagrant est la taille de la queue, beaucoup plus grande chez les mâles. La taille des griffes chez les chelonidés en est un autre. Cependant, ces caractères sexuels ne sont pas très marqués et certaines femelles peuvent les arborer. Seul un examen en laboratoire ou par génétique permet d'être absolument certain du sexe de l'animal.
Plongée et respiration Les tortues marines sont des reptiles qui respirent l'air et qui ont donc des poumons. Elles doivent donc régulièrement faire surface pour respirer. Elles passent la majorité de leur temps sous l'eau et doivent donc pouvoir retenir leur souffle longtemps. La durée de la plongée dépend en grande partie de l'activité. Une tortue marine en quête de nourriture peut passer de 5 à sous l'eau, tandis qu'une tortue de mer endormie dépense moins d'oxygène et peut rester sous l'eau pendant 4 à .
Lorsqu'elle fait surface pour respirer, une tortue marine peut rapidement remplir ses poumons avec une seule expiration explosive et une inspiration rapide. Leurs grands poumons permettent un échange rapide d'oxygène.
Leur métabolisme est capable de supporter des fortes concentrations de CO2 lors des plongées profondes. Elles peuvent extraire 35 à 52 % de l'oxygène de leur respirationLes tortues, vol.2, Animalia Édition .
Adaptations à l'eau salée
En supplément des reins, des glandes lacrymales près de leurs yeux sont capables d'expulser les excédents de sel de leur circulation sanguine. Ces glandes lacrymales transformées en « glandes à sel » expliquent notamment les larmes des femelles lorsqu'elles viennent pondre..
Sens Leur vision est très développée. Les yeux sont protégés par trois paupières, leur ouïe est particulièrement fine même si elles n'ont pas d'oreilles externes, mais une oreille interne, sous une plaque auditive. Leur odorat est en revanche assez peu performant.
La carapace thumb|right|200px|Le squelette d'une tortue marine à Kélonia, sur l'île de La Réunion. Leurs carapaces aplaties leur confèrent de meilleures caractéristiques hydrodynamiques et jouent un rôle évident de protection, mais certains scientifiques pensent qu'elles leur permettent d'emmagasiner la chaleur. Cette adaptation, acquise après leur retour dans le milieu marin, leur permet de descendre très profondément, là où les températures de l'eau sont basses« Toutes les tortues du monde » de Franck Bonin, Bernard Devaux et Alain Dupré, deuxième édition (1998), éditions Delachaux et Niestlé/WWF.. En contrepartie, elles ont perdu leur capacité d'y rétracter leurs membres. Comme pour les autres tortues aquatiques, leurs carapaces sont plus légères car munies de fontanelles. Les Dermochelyidae, les plus volumineuses des tortues marines, ont d'ailleurs perdu leurs écailles et leurs carapaces sont recouvertes d'un cuir épais. Comme les autres tortues, elles ne muent pas et connaissent une exfoliation superficielle partielle des plaques cornées du squelette.
Selon certaines théories, leur carapace, du moins pour la tortue luth, les aide à conserver une température corporelle suffisante lorsqu'elles s'aventurent dans les eaux plus froides ou qu'elles plongent. Mais cette hypothèse est discutée, du fait que les reptiles, animaux à sang froid, sont censés être poïkilothermes.
Il est fréquent de trouver l'équivalent d'un « périphyton » et diverses formes de vies plus ou moins durablement fixées sur des carapaces de tortues marines. Les tortues peuvent alors transporter des organismes et/ou leurs propagules sur de grandes distances, sans qu'on sache si ces relations épibiontiques sont symbiotiques ou non. Mais parmi les animaux fixés sur la tortue (l'épizoaire), les ectoproctes qui pourtant se fixent facilement sur des roches, du bois ou les surfaces foliaires et résistent pour certains très bien au courant semblent très rares sur les tortues. Seules quelques espèces (moins d'une dizaine) en ont été trouvés sur des carapaces. Ces espèces étaient généralement typiques des habitats côtiers marins intertidaux et subtidaux. Curieusement alors que des formes de vie épipélagiques variées ont été trouvées sur des carapaces de nautiles ou sur des écailles de serpents de mer, les Bryozoa semblent incapables de coloniser ces reptiles. Caretta caretta semble posséder la carapace le plus colonisable par des bryozoaires, alors qu'ils semblent toujours absents chez Dermochelys coriacea ou Eretmochelys imbricata, ce qui pourrait être lié aux caractéristiques surfaciques de leur peau et de leurs écailles, comme aux comportements écologiques des tortuesFrazier, J. G., Winston, J. E., & Ruckdeschel, C. A. (1992). Epizoan communities on marine turtles. III. Bryozoa. Bulletin of marine science, 51(1), 1-8. (résumé).
Capacités Elles peuvent nager rapidement et plusieurs espèces sont capables de vitesses pouvant atteindre ; à la différence des tortues d'eau douce, elles avancent par l'action simultanée des membres antérieurs.
À la naissance, il n'y a chez les tortues marines aucun élément anatomique externe qui permette de distinguer un sexe de l'autre.
On pense que certaines tortues marines peuvent dépasser les . On a mesuré un record de plongée de pour une tortue verte..
Reproduction thumb|250px|left|Trace sur une plage du Japon. Les pontes collectives des tortues marines sont appelées arribadas. Elles ont lieu sur les plages au début et à la fin des cycles lunaires quand la marée est au plus bas et le ressac le plus faible.
Après plusieurs années de maturation, les tortues peuvent se reproduire. Les accouplements ont lieu en mer à proximité des sites de nidification ou lors des migrations (entre les sites d'alimentation et les sites de ponte) un ou deux mois avant le début de la ponte.
Lors de l'accouplement, le mâle s'accroche par ses deux griffes antérieures (qui sont donc des caractères sexuels secondaires) à la carapace de la femelle. Les femelles peuvent conserver les spermatozoïdes des mâles durant plusieurs mois ou années dans un repli de leur oviducte. Les femelles ne pondent que sur leur lieu de naissance, à quelques mètres ou centaines de mètres près suivant les espèces. C'est en général à la faveur de la nuit (une exposition trop longue au soleil leur serait fatale), au crépuscule, souvent à la marée montante que les femelles sortent pour pondre sur leur plage de sable d'origine. La femelle peut stocker les spermatozoïdes pour féconder des pontes successives.. Le sexe des jeunes dépend de la température pendant l'incubation des œufs, mâles pour la fourchette basse de température, femelles pour la fourchette haute. À cause du réchauffement climatique, il a été constaté depuis quelques années, une diminution de la proportion de mâles.
thumb|right|300px|Tortue marine creusant un trou pour pondre sur Île Heron en Australie. Elles creusent un trou dans le sable avec leurs pattes ou rames, le plus souvent en arrière, et y pondent de 70 à 200 œufs (selon les espèces) avant de les recouvrir et retourner à la mer. Certains des œufs ne sont pas fertilisés, les autres incubent pendant environ deux mois. Comme pour les autres tortues, le sexe de l'embryon dépend de la température du nid à une certaine période de l'incubation. Toutes les jeunes tortues éclosent en même temps et se dirigent vers la mer. Seule une très petite portion (environ 1 sur 1000) reviendra sur la plage qui les a vus naître car elles sont la proie de nombreux prédateurs.
Stades de vie En fonction de son âge, la tortue ne se nourrit pas de la même façon et ne vit pas dans les mêmes environnements. On distingue : le stade œuf ; le stade nouveau-né : le nouveau-né sort de l'œuf, émerge du nid le plus souvent en groupe et se réfugie en mer où il nage activement vers le large durant plusieurs jours (de trois à six selon les espèces). ; le stade juvénile pélagique : ce stade débute lorsque les jeunes tortues abandonnent leur comportement de nage active et se concentrent davantage sur l'alimentation en se laissant porter par les courants marins. Les observations à ce stade sont extrêmement rares. Les comportements peuvent également être différents selon les espèces. Les livrées différentes donnent à penser que toutes les espèces ne vivent pas dans le même biotope ; le stade juvénile benthique : les juvéniles se sédentarisent sur les zones benthiques (excepté pour la tortue luth). Leurs habitudes alimentaires semblent changer, leurs prédateurs aussi ; thumb|150px|Juvénile subadulte de tortue verte. le stade subadulte : il commence à la puberté, lorsque les caractères sexuels secondaires apparaissent. Les tortues marines d'une même espèce ne deviennent pas matures sexuellement à la même taille ; le stade adulte : les adultes migrent de leur zone de vie à leur zone de ponte. Toutes les espèces de tortues marines sont fidèles à leur lieu de ponte, avec quelques variations en fonction de l'espèce.
Alimentation Les tortues de mer sont toutes omnivores avec des tendances plus marquées vers les végétaux ou l'alimentation carnée. Ainsi, la tortue verte est avant tout herbivore. La tortue caouanne, la tortue olivâtre et la tortue à dos plat sont surtout carnivores et consomment des cnidaires, des mollusques, des crustacés, des petits poissons et autre invertébrés marins. La tortue luth est omnivore et consomme surtout des cnidaires. La tortue imbriquée, elle aussi omnivore, consomme, comme la tortue luth, des cnidaires mais est aussi, fait rare pour un vertébré, spongivore.
Les tortues doivent stocker beaucoup d'énergie pour leurs migrations et leurs pontes. Pour cette raison, leur alimentation joue un rôle direct sur leur fécondité. Cela a été démontré en corroborant les nombres de pontes et El Niño qui, en réchauffant l'eau et en leur fournissant plus de végétation, augmente le nombre des migrations deux ans plus tard, tandis qu'un refroidissement abaisse le nombre des migrations deux ans plus tard.