VOL ANIMAL

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Le vol des Oiseaux

Les mécanismes aérodynamiques du vol des Oiseaux, longtemps incompris, ont été élucidés à la fois par l'observation directe des comportements sur le terrain, par l'emploi de la cinématographie rapide et de la stroboscopie, ainsi que par une multitude d'expérimentations où intervient, entre autres, l'étude des problèmes de mécanique (résistance des matériaux), d'aérodynamique et d'énergétique. Il n'y a pas un « vol avien » mais des types de vol variés qui prédominent plus ou moins dans les diverses espèces, en liaison avec des facteurs tels que la taille et la morphologie. Trait caractéristique du comportement spécifique et directement lié à l'anatomie, comme à l'écologie, le type de vol apparaît comme l'un des éléments les plus significatifs de l'adaptation précise de chaque espèce à une « niche écologique » particulière.

Par ailleurs, le régime du vol varie pour chaque espèce au cours d'un vol donné, les circonstances étant très différentes au décollage, à l'atterrissage et pendant le vol de croisière. On examinera donc, en premier lieu, ces phases ou régimes de vol chez une espèce comme le pigeon, où elles sont assez bien comprises, et on dressera ensuite un très rapide inventaire des types de vol observés chez les Oiseaux.

Les régimes du vol

Les mouvements alaires liés au vol ramé sont très complexes et défient la description rapide. Chaque région de l'aile doit être considérée comme ayant un profil particulier et changeant, se déplaçant dans les trois dimensions de l'espace par rapport à un pivot qui se déplace lui-même vers l'avant. Ces circonstances correspondent à des situations aérodynamiques constamment changeantes et diffèrent donc profondément des conditions d'écoulement habituellement étudiées en aérodynamique. On est par suite encore très loin d'en avoir une connaissance satisfaisante. Toutefois, les travaux du biologiste et aérodynamicien anglais J. M. Rayner (1979-1981) ont permis de quantifier les échanges énergétiques existants, au cours du vol battu, entre l'animal et l'atmosphère. Cet échange correspond à l'accélération cyclique d'un flux d'air vers le bas et l'arrière de l'animal, flux qui s'organise en tourbillons annulaires (vortex) successifs, entraînant l'énergie cédée par le coup d'aile. C'est l'étude de ces vortex, plutôt que ce qui se passe au niveau de l'aile elle-même, qui a permis d'évaluer quantitativement l'efficacité énergétique du vol battu.

Aile de pigeon

Dessin : Aile de pigeon

Quelques sections de l'aile du pigeon en position étendue. Les profils et l'incidence changent pour chaque phase du coup d'aile. Noter la disposition à fente multiple dans la région marginale, section 9-10 (d'après Nachtigall et Wieser, 1966). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Régime de décollage et de montée

Le pigeon saute en l'air d'une détente de ses pattes (décollage sur place) et est capable de s'y maintenir d'emblée en accélérant sa vitesse pour atteindre son régime de croisière. Quand la vitesse horizontale est faible, à l'envol, l'essentiel de l'effort musculaire revient à créer les forces de sustentation ; pour cela, de l'air est défléchi vers le bas tout en étant accéléré. Le corps de l'oiseau est en position redressée. L'essentiel de la sustentation est produit par un mouvement de l'aile vers le bas et l'avant, résultat de l'action des muscles grands pectoraux sur l'humérus. Quand les ailes s'élèvent, la composante des forces est inévitablement tournée vers le bas ; pour que l'aile puisse porter l'oiseau, il est donc nécessaire que les forces exercées quand l'aile s'abaisse dépassent de beaucoup les forces de sens contraire produites quand elle s'élève. C'est bien ce qui se passe grâce aux mouvements de rotation de l'aile qui, en modifiant les angles d'incidence à chaque phase du coup d'aile, minimisent la résistance de celle-ci quand elle s'élève. De plus, elle ne s'élève pas d'une pièce ; le bras s'élève d'abord tandis que l'articulation du poignet maintient la « main » dirigée vers le bas. Celle-ci s'élève alors rapidement et très brutalement : c'est le « coup de fouet », créant une portance, et le cycle recommence avec une nouvelle abaissée.

Pigeon : vol lent

Dessin : Pigeon : vol lent

Vol lent chez le pigeon ; abattée de l'aile a-b-c-d ; remontée de l'aile e-f-g-h (d'après Brown, 1963) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Pigeon : rémiges primaires

Dessin : Pigeon : rémiges primaires

Trajet des rémiges primaires du pigeon en vol battu lent et essai de composition des forces produites (a). Effet de l'air sur la position des rémiges pendant l'abattée (b) et la remontée (c). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Transition et régime de croisière

Le vol à faible vitesse est très « onéreux » en termes métaboliques, et l'oiseau réalise rapidement une transition vers le vol de croisière. Le corps prend une position horizontale et, la vitesse s'accélérant, la portance aérodynamique de l'aile augmente. Lors de la transition, l'importance relative des rôles de l'aile change : au début du vol, la force à vaincre est essentiellement la pesanteur ; pendant le vol de croisière, c'est la traînée. Le rythme des battements peut se ralentir beaucoup pendant le vol normal puisque la portance est désormais fournie par la réaction aérodynam [...]

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Stabilité de tangage

Stabilité de tangage
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Plané régulier en air calme

Plané régulier en air calme
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Variation de la puissance avec la vitesse

Variation de la puissance avec la vitesse
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Aile de pigeon

Aile de pigeon
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Écrit par :

  • : professeur au Collège de France, chaire de biologie historique et évolutionnisme

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Pour citer l’article

Armand de RICQLÈS, « VOL ANIMAL », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/vol-animal/