VOL ANIMAL

Le vol des Insectes

La plupart des Insectes sont des Ptérygotes, c'est-à-dire qu'ils sont pourvus d'ailes, au moins primitivement, mais la structure de celles-ci diffère considérablement selon les groupes. Pourtant, les ailes des Insectes sont toujours des expansions latéro-dorsales des segments méso- et métathoraciques. Très fines, elles sont renforcées par des nervures en relief dont le trajet, caractéristique, a une haute signification systématique.

Par leur profil tourmenté et leur surface souvent plissée et irrégulière, couverte parfois de poils ou d'écailles, les ailes des Insectes pourraient apparaître à première vue comme des surfaces portantes peu efficaces, très différentes du profil alaire idéal d'un planeur, par exemple. Cette impression est entièrement inexacte et due à un « effet d'échelle ». Compte tenu de leur taille, des vitesses atteintes et de la viscosité de l'air, les ailes d'Insectes travaillent à des nombres de Reynolds très peu élevés, de sorte que leurs irrégularités de surface ne constituent nullement un inconvénient. Au contraire, la solution « aile d'insecte », transposée aux dimensions des ailes de grands oiseaux ou de planeurs, serait peu satisfaisante, celles-ci devant travailler à des nombres de Reynolds bien plus élevés.

L'emploi de la cinématographie ultra-rapide et de la stroboscopie, combinées à d'ingénieux dispositifs expérimentaux, a rendu possible l'analyse cinématique du vol des Insectes. Chez une mouche, par exemple, l'aile s'élève vers l'arrière et s'abaisse vers l'avant alternativement. Ces mouvements sont accompagnés de torsions qui déterminent une modification de l'incidence pour chaque position successive de l'aile. Ces mouvements sont relatifs au corps de l'insecte, mais, comme celui-ci se déplace aussi par rapport à l'air ambiant, chaque point de l'aile décrit, en fait, par rapport à celui-ci une trajectoire sinueuse et complexe. On admet que l'abaissement de l'aile vers l'avant produit de la portance ; en fin d'abattée, la traînée croît, ce qui freine l'aile. À la remontée, l'aile produirait surtout une composante horizontale à effet propulsif. En fin de remontée, les composantes de portance et de propulsion sont négatives mais créent un effet de freinage qui prépare l'abaissement de l'aile lors du cycle suivant. En somme, l'abattée contrecarre essentiellement le poids grâce à la portance ; la force propulsive due à la remontée s'oppose à la traînée. Les freinages aérodynamiques, qui interviennent à la fin de chacune de ces phases, préparent la phase suivante et permettent une récupération partielle d'énergie par les structures élastiques du thorax.

Compte tenu de la taille de leurs masses musculaires thoraciques, certains Insectes qui battent des ailes à haute fréquence (moustiques) parviennent à faire entrer leurs muscles alaires en vibration harmonique et accélèrent ainsi leurs battements jusqu'à des fréquences qu'ils ne pourraient obtenir autrement. Cette particularité provient du type de commande de la contraction musculaire. Chez les Insectes à faibles fréquences de battement (et chez les Vertébrés), les contractions musculaires sont, en effet, commandées de manière synchrone par des potentiels d'action « extrinsèques », d'origine nerveuse. Ce type de contrôle nerveux du muscle nécessite un mécanisme biochimique complexe. Celui-ci exige un certain délai, ce qui limite la fréquence des contractions. Au contraire, les Insectes à contraction musculaire oscillatoire, myogénique et non pas neurogénique, n'ont pas leurs fréquences limitées par cette commande extrinsèque. Dans ce cas, la fréquence des contractions ne dépend que de la taille et de la forme du complexe ailes-muscles-thorax qui détermine les moments d'inertie et les fréquences[...]