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Les colonies de manchots se comportent comme un fluide
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Les colonies de manchots se comportent comme un fluide

Les groupes d'animaux comme les bancs de poissons ou les nuées d’étourneaux présentent une organisation parfois très ordonnée. Un autre exemple est celui des manchots royaux (Aptenodytes patagonicus). Pendant la période d’incubation et jusqu'à ce que les jeunes poussins atteignent un mois, ces oiseaux se regroupent pour former des colonies comprenant jusqu’à 500 000 couples. Les vues aériennes montrent qu'au sein de ces groupes denses, les individus sont espacés régulièrement. Grâce à des images et des vidéos prises sur plusieurs années sur les îles Crozet et Kerguelen, Richard Gerum de l’université d’Erlangen-Nuremberg, en Allemagne, et ses collègues, du CNRS/universités de Strasbourg et de Montpellier, et du Centre Scientifique de Monaco, ont modélisé ces rassemblements de manchots et montré qu'ils présentent des caractéristiques similaires à celles d’un liquide.

Les manchots royaux ne construisent pas de nid. Ils portent leur unique œuf sur leurs pattes. Une fois que l’animal a décidé d’un emplacement au sein de la colonie, il n’en bouge quasiment plus : il se déplace en moyenne de 1,3 mètres sur les deux mois de l’incubation et défend un périmètre d’environ un mètre de diamètre à coups de bec et d’ailerons.

En observant ce comportement, Richard Gerum et ses collègues ont remarqué que la colonie se comportait comme un fluide, et plus précisément, un fluide modélisé par un potentiel de Lennard-Jones. Ce type de modèle décrit les interactions entre atomes au sein d’un fluide avec une composante répulsive à très courte distance et une composante attractive à plus grande distance. Chez le manchot, la force répulsive correspond à la défense du périmètre et la force attractive correspond au besoin de se rassembler pour se protéger des prédateurs comme les pétrels géants. Ce modèle est caractérisé par deux grandeurs, le rayon d’interaction et la température. Cette dernière est, dans ce cas, définie par la vitesse de déplacement des manchots.

Or, lorsqu’ils couvent leur œuf ou leur poussin, les manchots sont peu mobiles. Pour reproduire ce comportement, les chercheurs ont supposé que, dans le cadre du modèle, le fluide avait subi un changement de phase selon deux transitions possibles : soit une transition vitreuse par un abaissement de la température (celle calculée à partir de la vitesse des manchots), soit une transition de « jamming », typique d’un milieu granulaire où la densité augmente si bien que les grains sont bloqués les uns contre les autres.

Le mouvement des manchots analysé sur les vidéos suggère que l’hypothèse de la transition vitreuse est la plus pertinente. En effet, la densité reste assez faible sur l’ensemble de la colonie et, sur les bords du groupe, les manchots se sont peu mobiles. Et en présence d’une perturbation externe, comme l’irruption d’un éléphant de mer, le déplacement des oiseaux reste très localisé.

Ce comportement fluide de la colonie présente le meilleur compromis possible entre la densité et la flexibilité. Si la densité était moindre, il faudrait plus d’espace pour rassembler tous les manchots. Et une densité trop forte rendrait très difficile les déplacements au sein du groupe pour remplir les trous ou pour réagir à une menace. Ce comportement diffère de celui, par exemple, des gorfous sauteurs (Eudyptes chrysocome) qui fabriquent des nids et tendent à prendre plus de place, à l’image d’un gaz.


Source : Pour la science
Crédit : Shutterstock.com/AndreAnita

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Les colonies de manchots se comportent comme un fluide

Les groupes d'animaux comme les bancs de poissons ou les nuées d’étourneaux présentent une organisation parfois très ordonnée. Un autre exemple est celui des manchots royaux (Aptenodytes patagonicus). Pendant la période d’incubation et jusqu'à ce que les jeunes poussins atteignent un mois, ces oiseaux se regroupent pour former des colonies comprenant jusqu’à 500 000 couples. Les vues aériennes montrent qu'au sein de ces groupes denses, les individus sont espacés régulièrement. Grâce à des images et des vidéos prises sur plusieurs années sur les îles Crozet et Kerguelen, Richard Gerum de l’université d’Erlangen-Nuremberg, en Allemagne, et ses collègues, du CNRS/universités de Strasbourg et de Montpellier, et du Centre Scientifique de Monaco, ont modélisé ces rassemblements de manchots et montré qu'ils présentent des caractéristiques similaires à celles d’un liquide.

Les manchots royaux ne construisent pas de nid. Ils portent leur unique œuf sur leurs pattes. Une fois que l’animal a décidé d’un emplacement au sein de la colonie, il n’en bouge quasiment plus : il se déplace en moyenne de 1,3 mètres sur les deux mois de l’incubation et défend un périmètre d’environ un mètre de diamètre à coups de bec et d’ailerons.

En observant ce comportement, Richard Gerum et ses collègues ont remarqué que la colonie se comportait comme un fluide, et plus précisément, un fluide modélisé par un potentiel de Lennard-Jones. Ce type de modèle décrit les interactions entre atomes au sein d’un fluide avec une composante répulsive à très courte distance et une composante attractive à plus grande distance. Chez le manchot, la force répulsive correspond à la défense du périmètre et la force attractive correspond au besoin de se rassembler pour se protéger des prédateurs comme les pétrels géants. Ce modèle est caractérisé par deux grandeurs, le rayon d’interaction et la température. Cette dernière est, dans ce cas, définie par la vitesse de déplacement des manchots.

Or, lorsqu’ils couvent leur œuf ou leur poussin, les manchots sont peu mobiles. Pour reproduire ce comportement, les chercheurs ont supposé que, dans le cadre du modèle, le fluide avait subi un changement de phase selon deux transitions possibles : soit une transition vitreuse par un abaissement de la température (celle calculée à partir de la vitesse des manchots), soit une transition de « jamming », typique d’un milieu granulaire où la densité augmente si bien que les grains sont bloqués les uns contre les autres.

Le mouvement des manchots analysé sur les vidéos suggère que l’hypothèse de la transition vitreuse est la plus pertinente. En effet, la densité reste assez faible sur l’ensemble de la colonie et, sur les bords du groupe, les manchots se sont peu mobiles. Et en présence d’une perturbation externe, comme l’irruption d’un éléphant de mer, le déplacement des oiseaux reste très localisé.

Ce comportement fluide de la colonie présente le meilleur compromis possible entre la densité et la flexibilité. Si la densité était moindre, il faudrait plus d’espace pour rassembler tous les manchots. Et une densité trop forte rendrait très difficile les déplacements au sein du groupe pour remplir les trous ou pour réagir à une menace. Ce comportement diffère de celui, par exemple, des gorfous sauteurs (Eudyptes chrysocome) qui fabriquent des nids et tendent à prendre plus de place, à l’image d’un gaz.


Source : Pour la science
Crédit : Shutterstock.com/AndreAnita

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

07 - Adèche

Du 1er mai au 15 novembre
Exposition "ENTRE TERRE ET EAU"

Crises sociales et environnementales dans le Delta du Danube en Roumanie, à la fin du Néolithique. A près de 2 000 km de l'Ardèche, comment se passe la fin de la Préhistoire au bord du fleuve et de la Mer Noire ? Une exposition franco-roumaine inédite, interactive et immersive, à découvrir à la Cité de la Préhistoire !

Grand Site de l’Aven d’Orgnac
Place Robert de Joly
07150 Orgnac–L’Aven
04 75 38 65 10
www.orgnac.com


14 - Calvados

Jusqu’au 29 février 2020
Exposition
"LES REQUINS ! 430 MILLIONS D’ANNÉES D’ÉVOLUTION"

Découvrez la grande diversité des requins, allant d’espèces de petites tailles, jusqu’aux poissons géants dont les dents sont plus grandes qu’une main humaine.
Cette exposition évoque également le grand danger auquel ils sont confrontés : l’Homme. Venez découvrir de nouvelles espèces et apprendre en vous amusant grâce à une fresque digitale.

Paléospace
Avenue Jean Moulin
14640 Villers-sur-Mer
02 31 81 77 60
www.paleospace-villers.fr


21 - Côte d'Or

Jusqu’au 6 janvier 2019
Exposition "GRAINES"

Elles sont partout… Du petit-déjeuner au coucher, dans nos vêtements, dans notre alimentation, dans nos parcs et jardins… sans même y penser elles font partie de notre quotidien et sont un pilier de la biodiversité végétale.
Cette nouvelle exposition, très ludique, propose à tous les visiteurs de découvrir une grande variété de graines d’ici et d’ailleurs et de s’interroger sur leurs enjeux dans un contexte de changement climatique et sociétal.

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


Jusqu’au 31 mars 2019

Exposition de plein air
"IMPACTS ! HOMME-NATURE"

Venez découvrir les relations homme-nature au plus près du vivant !
De l’évolution du comportement animal à celui du climat et des milieux naturels, les chercheurs de Bourgogne et de Franche-Comté tentent de comprendre le rôle de l’Homme dans ces changements. Traversez ville, campagne et forêt et voyagez jusqu’aux pôles pour observer ces recherches in vivo !

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


25 - Doubs

Du 23 novembre 2018 au 22 avril 2019
Exposition « FROID »

Véritable plongée dans l’univers du froid, l’exposition met en scène les multiples facettes du froid et plonge le visiteur dans des univers différents :
vie quotidienne, milieux extrêmes, biologie, physique, chimie, recherche, technologie, science-fiction... et l’invite à expérimenter.

Saline royale
Grande rue
25610 Arc-et-Senans
03 81 54 45 45
www.salineroyale.com


41 - Loir et Cher

Jusqu'au 31 décembre
LES JARDINS DE CHAMBORD

Le château a retrouvé en 2017 ses jardins à la française du XVIIIe siècle avec six hectares et demi au pied de la façade nord du château : plus de 600 arbres, 800 arbustes, 200 rosiers, 15 250 plantes...

Office de Tourisme de Blois-Chambord
23 place du château
41000 Blois
02 54 90 41 41
www.bloischambord.com


61 - Orne

Du 13 octobre au 23 décembre
Exposition : "LES HAIES", Joël Auxenfans

Ecomusée du Perche
Prieuré de Sainte-Gauburge
61130 Saint-Cyr-la-Rosiere
02 33 73 48 06
www.ecomuseeduperche.fr


76 - Seine Maritime

Du 15 septembre au 15 décembre
Exposition "L’abbé Pierre photographe, un regard sur le monde"

L'exposition présente soixante-dix photographies inédites prises par l’abbé Pierre lui-même dans de nombreux pays. Elles témoignent de la vitalité des personnes pauvres dans le monde et dévoilent le regard lucide et plein d’amour.

Centre abbé Pierre - Emmaüs
Route d'Emmaüs
76690 Esteville
02 35 23 87 76
www.centre-abbe-pierre-emmaus.org

Lieux:

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