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Les plumes : une merveille de conception


D’UN COUP d’aile, une mouette s’élance vers le ciel. Une fois en hauteur, elle se met à tournoyer, continuant à monter, portée par le vent. En modifiant à peine l’angle de ses ailes et de sa queue, elle tient suspendue dans les airs, presque immobile. Qu’est-ce qui lui permet d’évoluer avec tant de grâce et de perfection ? Dans une large mesure, ses plumes.
Les oiseaux sont aujourd’hui les seuls animaux à plumes. La plupart en possèdent différentes sortes. Les plus visibles sont les plumes de contour, qui se chevauchent et donnent aux oiseaux leur forme lisse et aérodynamique. Elles comprennent les plumes des ailes (rémiges) et de la queue (rectrices), essentielles pour le vol. Un colibri en a un peu moins de 1 000, et un cygne plus de 25 000.
Les plumes sont une merveille de conception. Leur axe central, le rachis, est flexible et d’une solidité remarquable. Il porte de chaque côté des rangées de barbes serrées formant des surfaces uniformes, les vexilles. Les barbes s’attachent les unes aux autres grâce à des centaines de minuscules barbules qui s’accrochent à leurs voisines, réalisant des sortes de fermetures à glissière. Quand les barbes s’écartent, l’oiseau les referme simplement en lissant son plumage. Vous pouvez faire de même en tirant délicatement une plume entre vos doigts.
Les rémiges en particulier sont asymétriques : le vexille antérieur (bord d’attaque) est plus étroit que le vexille postérieur. Ce profil aérodynamique classique permet à chaque rémige de se comporter comme une aile miniature. De plus, si vous regardez attentivement une grande rémige, vous remarquerez une rainure qui parcourt le dessous du rachis. Cet élément de conception tout simple renforce le rachis en lui permettant de ployer et de se vriller sans se déformer.
Leurs nombreuses fonctions
Chez bien des oiseaux sont mêlés aux plumes de contour les minces filoplumes ainsi que le duvet poudreux. On pense que des récepteurs sensoriels à la base des filoplumes alertent l’oiseau sur toute anomalie survenue dans ses plumes de dessus, et lui servent peut-être même d’indicateurs de vitesse. Quant au duvet poudreux, les seules plumes qui poussent en permanence sans être affectées par la mue, ses barbes se désintègrent en une fine poudre qui, semble-t-il, imperméabilise le plumage.
Les plumes remplissent encore une autre fonction, celle de protéger de la chaleur, du froid et des ultraviolets. Les canards marins, par exemple, supportent des vents océaniques glacials. Grâce à quoi ? Sous une couche presque impénétrable de plumes de contour, la majeure partie de leur corps est recouverte d’un duvet dense formé de plumes molles et légères (plumules) sur une épaisseur allant jusqu’à un centimètre et demi. Ce duvet a un tel pouvoir isolant qu’aucun matériau synthétique n’est encore parvenu à l’égaler.
Les plumes finissant par s’user, les oiseaux les remplacent en muant : les vieilles tombent, tandis que de nouvelles poussent. La mue des ailes et de la queue est prévisible et symétrique chez la plupart des volatiles afin que leur capacité de vol ne soit pas altérée.
“ Un peu trop parfaites ”
Un avion fiable est le fruit d’une conception et d’une construction minutieuses. Qu’en est-il des oiseaux et des plumes ? En l’absence d’éléments fossiles décisifs, la question de l’origine des plumes oppose violemment les évolutionnistes. “ Ferveur fondamentaliste ”, “ qualificatifs au vitriol ” et “ passion paléontologique ” envahissent la discussion, déclare la revue Science News. Un biologiste évolutionniste, qui a organisé un symposium sur l’évolution des plumes, a admis : “ Je n’aurais jamais imaginé qu’une question scientifique suscite de telles mauvaises manières et une telle amertume. ” Si les plumes sont réellement apparues par l’évolution, pourquoi le débat est-il virulent à ce point ?
“ Les plumes sont un peu trop parfaites : c’est là le problème ”, observe le Manuel d’ornithologie — structure et fonctions aviaires (angl.), de l’université Yale. Rien n’indique qu’elles aient jamais eu besoin d’une amélioration. À vrai dire, la “ plus ancienne plume fossile connue a une apparence si moderne qu’on ne peut la distinguer des plumes des oiseaux actuels ”. Or, la théorie de l’évolution enseigne que les plumes sont des formes évoluées d’excroissances de la peau qui ont subi des changements graduels et cumulatifs. En outre, “ la transformation en plume n’a pas pu se faire sans valeur adaptative plausible à chacune des étapes intermédiaires ”, déclare le Manuel.
En résumé, l’évolution n’a pas pu, même en théorie, produire une plume à moins que chaque étape d’une longue série de changements accidentels et héritables dans sa structure n’ait amélioré significativement les chances de survie de l’animal. Même de nombreux évolutionnistes jugent tirée par les cheveux cette explication à l’apparition de quelque chose d’aussi complexe et fonctionnellement parfait qu’une plume.
Par ailleurs, si les plumes se sont développées sur une longue période, il devrait en exister des formes intermédiaires fossiles. Or on n’en a jamais trouvé aucune, mais seulement des traces de plumes achevées. “ Malheureusement pour la théorie évolutionniste, les plumes sont très complexes ”, signale le Manuel.
Les plumes ne suffisent pas pour voler
La perfection des plumes n’est qu’un des nombreux problèmes que rencontrent les évolutionnistes, car l’oiseau est intégralement conçu pour le vol. Par exemple, il est pourvu d’os creux et légers, d’un système respiratoire exceptionnellement efficace et de muscles spécifiques qui permettent le battement et l’orientation des ailes. Il a même des muscles qui commandent la position de certaines plumes. Il est également doté de nerfs reliant chacun de ses muscles à son minuscule mais étonnant cerveau, programmé pour faire fonctionner ces systèmes de manière simultanée, automatique et précise. Oui, le vol nécessite tout cet ensemble d’une incroyable complexité, et non les seules plumes.
N’oublions pas non plus que tout oiseau se développe à partir d’une cellule microscopique contenant la totalité des instructions relatives à sa croissance et à son instinct pour qu’il prenne un jour son envol. Cela peut-il résulter d’une longue suite d’accidents heureux ? Ou l’explication la plus simple est-elle aussi la plus logique et la plus scientifique : les oiseaux et leurs plumes portent la signature d’un Créateur d’une intelligence suprême ?

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“ Joyau volant ” de la nature


UN ÉCLAIR turquoise, d’un bleu chatoyant, crève la surface de l’eau pour réapparaître aussitôt avec sa proie. Ce “ joyau volant ”, dont la tête et le bec semblent disproportionnés, c’est le martin-pêcheur. Comme son nom l’indique, il est amateur de poisson. Il compte cependant dans sa famille des espèces qui sont plutôt friandes de lézards, de serpents, de crabes, voire d’insectes, insectes souvent gobés en plein vol. Détail intéressant, seul un tiers des espèces de cette famille vivent à proximité de plans d’eau. Les autres s’établissent aussi bien dans les forêts tropicales denses, que dans les îles coralliennes, ou parfois même dans les déserts. C’est le cas du martin-chasseur à dos de feu, qui a élu domicile dans l’outback australien.
Une chose est sûre, le martin-pêcheur n’a pas volé son nom ! Quelle est donc sa technique ? Habituellement, il se tient à l’affût sur son perchoir. Dès qu’il repère sa proie, il se prépare à plonger : il calcule sa trajectoire en tenant compte de la réfraction de la lumière qui fausse la position apparente du poisson. Puis il s’élance en battant des ailes pour prendre de la vitesse. Si le poisson est au ras de l’eau, il l’emporte au passage. Sinon, les ailes repliées vers l’arrière, telle une flèche, il fend l’eau. “ Cette démonstration d’une exceptionnelle dextérité est exécutée sans hésitation ni tâtonnements ”, lit-on dans La vie des oiseaux. Notre maître pêcheur est même capable d’attraper plusieurs poissons en une seule fois ! Dans les régions froides, on a vu des cascadeurs fracasser une fine couche de glace. En Australie, on a pu observer des martins-pêcheurs à dos bleu s’emparer d’animaux aquatiques débusqués par des ornithorynques en quête eux-mêmes de nourriture.
Parade nuptiale et nidification
La parade nuptiale peut constituer un spectacle amusant. Chez certaines espèces, les partenaires se choisissent au cours d’une poursuite aérienne. Après quoi, le mâle fait la démonstration de ses talents en creusant un nid. Parfois aussi, il séduit sa belle en lui offrant un savoureux poisson.
Le nid du martin-pêcheur ne correspond pas au modèle “ classique ”. Certaines espèces creusent un tunnel dans une berge, ou bien dans un talus au bord d’un chemin ou d’une gravière. La galerie, longue de 40 centimètres à 1 mètre, débouche sur la chambre nuptiale. Mais le début des travaux n’est pas des plus aisé. Certains kamikazes foncent carrément dans la berge, au risque de s’assommer, voire de se tuer !
D’autres espèces s’installent dans le terrier d’un lapin ou dans le trou d’un arbre. Le martin-chasseur sylvain, qui vit dans la forêt tropicale de la Nouvelle-Guinée et du nord de l’Australie, creuse quant à lui son nid dans une termitière. Les propriétaires semblent s’en accommoder. Et quand leurs hôtes quittent les lieux, à la fin de la couvaison, les termites réparent les dégâts.
Chez le martin-pêcheur, être parent n’est pas de tout repos. En Afrique, un ornithologue a observé un couple qui, en plus de pêcher pour se nourrir, rapportait chaque jour entre 60 et 70 poissons pour ses cinq oisillons ! On a aussi vu un mâle s’occuper seul de sa couvée, sa compagne étant morte quatre jours avant l’éclosion. Chez certaines espèces, les oiseaux qui n’ont pas de partenaire apportent leur aide aux parents pour la couvaison et le nourrissage des jeunes.
De l’Irlande aux îles Salomon
L’aire de répartition du martin-pêcheur d’Europe est très vaste : il s’en trouve en Irlande, en Europe continentale, en Russie et dans les îles Salomon. Vivant dans des régions où l’hiver peut être très rigoureux, c’est l’une des rares espèces à migrer, parcourant jusqu’à 3 000 kilomètres ! En Israël, sur les bords de la mer de Galilée et du Jourdain, on rencontre le martin-pêcheur d’Europe, le martin-pêcheur pie ou encore le martin-pêcheur de Smyrne.
En Australie, dans les jardins, il n’est pas rare d’apercevoir le plumage brunâtre du martin-chasseur géant. Cet oiseau mesure une quarantaine de centimètres et son bec puissant, une dizaine. Chasseur intrépide, il n’hésite pas à s’attaquer à des serpents de un mètre ! Son ricanement sardonique lui vaut le surnom de “ Jean-le-rieur ”.
Le martin-pêcheur a peu de prédateurs. Il souffre cependant de la pollution des rivières et de la déforestation. En effet, pas moins de 25 espèces sont considérées comme “ quasi menacées ”, voire “ en danger critique d’extinction ”. Souhaitons que les efforts entrepris pour la sauvegarde de ces “ joyaux volants ” soient couronnés de succès.

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La nature y avait déjà pensé

“ Même la cigogne dans les cieux — elle connaît bien ses temps fixés. ”  : citation biblique

Aujourd’hui, la migration animale fascine toujours. Citons le saumon, qui nage des milliers de kilomètres dans l’océan puis regagne le cours d’eau natal. Ou encore la tortue-luth, qui effectue elle aussi des périples impensables. On en a suivi une à la trace, qui après avoir nidifié en Indonésie s’est rendue en Oregon (États-Unis), à 20 000 kilomètres. Les tortues-luths reviennent généralement dans la même région d’Indonésie, pour nidifier de nouveau.
Toutefois, il est une faculté encore plus remarquable : celle de retrouver son lieu d’origine. Des chercheurs ont mis dans un avion 18 albatros d’une petite île du centre de l’océan Pacifique et les ont relâchés à différents endroits situés à des milliers de kilomètres, certains près du bord ouest de l’océan, d’autres près du bord est. En quelques semaines, la plupart étaient retournés sur leur île.
On a transporté des pigeons sous anesthésie ou à l’intérieur de tambours rotatifs à plus de 150 kilomètres de chez eux. Pourtant, après avoir décrit quelques cercles, ils ont évalué leur position et se sont orientés avec précision vers leur lieu d’origine. Étant donné que même avec des lentilles de verre dépoli ces oiseaux retrouvent le colombier, les scientifiques pensent qu’ils déterminent leur position par rapport à leur domicile grâce à d’importants renseignements de navigation dont ils détectent la provenance.
Le monarque, papillon originaire de vastes régions d’Amérique du Nord, migre sur plus de mille kilomètres vers un petit coin du Mexique. Bien que s’y rendant pour la première fois, il trouve son chemin, souvent jusqu’aux arbres où ses arrière-grands-parents s’étaient juchés un an plus tôt. La science n’a toujours pas percé son secret.
Alors que nos instruments de navigation automatique sont entièrement tributaires de satellites, nombre d’animaux semblent capables d’utiliser plusieurs méthodes de navigation, allant de l’observation de points de repère et du soleil à la détection de champs magnétiques, d’odeurs caractéristiques et même de sons. James Gould, professeur de biologie, écrit : “ Tous les animaux dont l’existence dépend d’une navigation précise sont d’une conception surélaborée [...]. Ils possèdent généralement des stratégies de rechange, et passent de l’une à l’autre en fonction de la fiabilité de l’information reçue. ” La complexité de la navigation animale n’en finit pas de déconcerter les chercheurs.

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l'araignée

Araignées collantes
“ Des scientifiques viennent de comprendre ce qui permet aux araignées d’adhérer aux murs et aux plafonds ”, signale le Times de Londres. Une araignée a huit pattes, qui se terminent toutes par une touffe de poils microscopiques, eux-mêmes couverts de poils encore plus petits, les sétules. La force d’adhérence de l’extrémité de ses 624 000 sétules est telle qu’une araignée pourrait supporter environ 170 fois son propre poids tout en restant collée à un mur ou à un plafond. Des chercheurs allemands et suisses ont étudié la patte de l’araignée sauteuse (Evarcha arcuata) au microscope électronique à balayage. Grâce à leurs observations, explique le Times, “ on devrait pouvoir employer des techniques similaires pour fabriquer des colles et des adhésifs extraforts qui adhèrent même aux surfaces mouillées ”. Le professeur Antonia Kesel, qui a dirigé l’équipe de chercheurs, a déclaré : “ On peut imaginer des combinaisons spatiales qui permettraient aux astronautes de coller aux parois de leur vaisseau. ”

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le papillon de nuit

Hasard ou conception ?
L’œil du papillon de nuit
● Comme son nom l’indique, le papillon de nuit est un animal nocturne. Contrairement à certains animaux nocturnes qui, lorsqu’un trait de lumière se reflète dans leurs yeux, trahissent leur présence, le papillon de nuit possède une caractéristique grâce à laquelle il passe inaperçu : une cornée très faiblement réfléchissante.
Considérez ceci : La cornée du papillon de nuit est étonnante. Elle se compose de rangées de bosses microscopiques disposées en hexagones. Ces bosses “ sont plus petites qu’une longueur d’onde de la lumière visible ”, explique Peng Jiang, maître de conférences en génie chimique à l’Université de Floride (États-Unis). Le motif et la taille des rangées permet à l’œil du papillon d’absorber la lumière provenant de longueurs d’ondes et d’angles divers. Les bosses n’excèdent pas 200 à 300 nanomètres de haut. À titre de comparaison, un cheveu humain fait 80 000 nanomètres de large !
Les ingénieurs espèrent qu’une meilleure connaissance de la cornée de l’insecte les aidera à améliorer la conception des diodes électroluminescentes (LED) et des affichages à cristaux liquides (LCD), communément utilisés dans la fabrication d’appareils électroniques. La conception de l’œil du papillon pourrait également trouver une application dans le solaire. Un panneau solaire en silicium réfléchit jusqu’à 35 % de la lumière — un gaspillage considérable d’énergie potentielle. Mais s’inspirant des bosses bien agencées de l’œil du papillon de nuit, M. Jiang et ses collaborateurs en ont fabriqué un qui réfléchit moins de 3 % de la lumière. “ Nous avons énormément à apprendre des structures présentes dans la nature ”, conclut M. Jiang.
Qu’en pensez-vous ? La minuscule structure antireflet de l’œil du papillon de nuit est-elle le résultat du hasard ? Ou d’une conception ?

Cette photographie bien sûr n'est pas un papillon de nuit mais je ne résiste pas à l'envie de vous la mettre

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La libellule

Hasard ou conception ?
L’aile de la libellule
● Certaines libellules peuvent planer pendant 30 secondes, pratiquement sans perdre d’altitude. Quel est leur secret ? Une aile aérodynamique qui ne ressemble à aucune aile issue de l’industrie aéronautique !
Considérez ceci : L’aile ultrafine de la libellule est nervurée, conformation qui l’empêche de se tordre. Des chercheurs ont constaté que ces nervures procurent à l’insecte une excellente portance en vol. “ De l’air circule dans des cavités situées entre les nervures, créant des zones de très basse résistance, qui favorisent l’écoulement d’air générateur de portance autour de l’aile ”, explique la revue New Scientist.
Abel Vargas, ingénieur en aérospatiale, et ses confrères ont étudié l’aile de la libellule et en ont déduit que “ s’inspirer d’ailes biologiques pour concevoir les microvéhicules aériens est des plus pertinent ”. Équipés d’une caméra ou d’autres instruments, ces minirobots volants présentent plusieurs utilités, comme obtenir des informations depuis les lieux d’une catastrophe ou surveiller des taux de pollution.
Qu’en pensez-vous ? L’aile ultra-fine, nervurée, de la libellule est-elle le fruit du hasard ? ou d’une conception ?



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