L’universalité des battements d’ailes | Polarjournal
Dans l’étude suivante, six cents mille pulsations par minute séparent les animaux les plus rapides des plus lents, quand ils battent des ailes. Mais tous ont un point commun. Image : Dørte Mandrup Arkitekter/Mir

Comme Léonard de Vinci en son temps, des physiciens danois de l’Université de Roskilde se sont intéressés aux proportions chez les êtres vivants dotés de la capacité de vol et de plongée. Ils ont trouvé une formule mathématique universelle liant ces animaux entre eux.

« Écris sur le mouvement sous l’eau et tu auras le vol des oiseaux dans l’air », peut-on lire dans Les pensées de Léonard de Vinci. Cette phrase n’a jamais été aussi pertinente que depuis le 5 juin dernier, lorsque des physiciens danois de l’Université de Roskilde ont publié leurs résultats dans PLOS ONE. Ils se sont intéressés à l’architecture des animaux ailés, qu’ils volent ou qu’ils plongent. Intrigués par les proportions de leurs voilures et de leurs nageoires, ils ont reconstitué mathématiquement la mécanique qui permet à ces animaux de s’élever dans les airs ou de plonger en profondeur. Surpris, ils tombent nez-à-nez sur une équation universelle. Du moustique au manchot, la vitesse de leur mouvement est liée à la surface des ailes ou des nageoires, et à la masse corporelle de l’animal qui les porte. Plus de 400 espèces ont été prises en compte par l’étude.



« Nous avons commencé par résoudre une équation pour le vol des oiseaux », nous explique Tina Hecksher, co-autrice de l’étude. À la grande surprise de l’équipe, ces espèces aériennes à plumes suivent toutes la même ligne. Alors pourquoi ne pas y ajouter les insectes ? Après tout, les abeilles s’extirpent aussi de l’attraction terrestre. Puis les mammifères ? Les chauves-souris tendent bien leur peau pour porter leur poids au-dessus du sol… À chaque fois, l’équation reste juste.

Sous l’eau, les lois sont-elles les mêmes ? Une question à laquelle les chercheurs ont souhaité répondre. « Si vous voulez plonger, il faut pousser vers le haut pour descendre. Ce qui est l’équivalent de ce que font les oiseaux lorsqu’ils poussent l’air vers le bas pour monter », compare-t-elle. En prenant en compte la différence de densité entre l’air et l’eau, l’équation est absolue, de l’hypéroodon boréal à la baleine à bosse, comme du papillon au cygne.

Mais la formule ne serait-elle pas un peu simpliste face à la diversité des formes vivantes ? Chaque animal a sa propre manière de battre des ailes. La forme de l’aile diffère entre un manchot et un albatros, l’angle d’attaque, le style de battement aussi… Les physiciens ont trouvé une constante pour chaque espèce afin de l’inclure dans l’équation générale. « Contre toute attente, nos résultats montrent qu’elle est commune à toutes les espèces », nous raconte Tina Hecksher. « Elle avoisine 11. »

L’évolution suivrait-elle une règle stricte pour les facultés de nage et de vol ? « Quelque part, cette étude laisse la question ouverte », confie la physicienne. « Je suspecte des raisons énergétiques qui expliqueraient cette constance. Il s’agirait de minimiser le coût des mouvements. » L’équation pourrait donc nous aider à remonter le temps, à l’époque des dinosaures. Selon leurs estimations, les ailes de 10 mètres d’un ptérosaure battaient lentement, à 35 pulsations par minute. Cependant, la formule ne devrait pas fonctionner dans l’infiniment petit. Les fluides changent de propriétés. Ce qui devrait être étudié pour les plans d’une future machine volante : le nanorobot.

Camille Lin, Polar Journal AG

Lien vers l’étude : Jensen, J.H., Dyre, J.C., Hecksher, T., 2024. Universal wing- and fin-beat frequency scaling. PLOS ONE 19, e0303834. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0303834.

Bibliographie :

En savoir plus sur le sujet :

Print Friendly, PDF & Email
error: Content is protected !!
Share This