Ce qu’il faut savoir avant de commencer : La plupart des oiseaux et certains autres vertébrés se déplacent dans l’air.
Les membres supérieurs transformés en ailes permettent ce mode de déplacement.
Ce que l’on cherche à comprendre : Comment les vertébrés se déplacent-ils dans l’air? Quels sont les organes de déplacement dans l’air et leur rôle ?
1. Comment le canard et la chauve-souris se déplacent-ils dans l’air?
- Le vol du canard
Dans le vol du canard, on distingue 3 moments: l’envol, le vol, puis l’atterrissage. Au départ, le canard doit courir sur le sol pour acquérir une vitesse suffisante. Au moment de l’envol, les ailes sont relevées et les pattes ne touchent plus le sol. L’animal s’élève dans l’air.
Au cours du vol, le canard pousse sur l’air en abaissant ses ailes largement étalées. Puis il remonte ses ailes en les pliant. Ces mouvements se répètent
un grand nombre de fois : le canard pratique le vol battu (parce qu’il bat des ailes).
Quand un oiseau se maintient dans l’air sans bouger les ailes, en se laissant porter par les courants d’air qui montent, on dit qu’il pratique le vol plané. À l’atterrissage, l’oiseau redresse ses ailes en les poussant vers l’avant pour freiner sa chute. Il ramène son corps de la position horizontale à la position verticale. Ses pattes sont tendues vers l’avant: il se pose.
- Le vol de la chauve-souris
La chauve-souris est le seul mammifère capable de voler. Dès qu’il fait nuit, elle s’élance dans l’air et vole en battant rapidement des ailes.
La chauve-souris est tellement à l’aise dans l’air, qu’elle peut se lécher en cours de vol et raser la surface de l’eau pour boire.
2. Comment l’aile des vertébrés est-elle adaptée au vol?
- une d’appui sur l’air
Qu’est-ce qu’une aile ? Examinons les exemples ci-dessous.
L’aile de la chauve-souris est constituée d’une fine peau tendue entre le membre antérieur et le membre postérieur; elle est soutenue par quatre longs doigts mobiles de la main et attachée sur la queue.
L’aile de l’oiseau est constituée de plumes légères et imperméables solidement fixées sur le membre antérieur. Ce dernier comporte trois parties:
– le bras;
– l’avant-bras
– la main.
La main n’a que trois doigts dont un seul est long. Les articulations de la main sont rigides, non mobiles. La surface de l’aile est grande si on la compare à la taille de l’oiseau. Plus cette surface est importante, mieux l’animal s’appuie sur l’air.
- Caractéristiques des plumes de l’aile d’oiseau
La plume est imperméable à l’air, résistante et souple.
Les oiseaux lissent leur plumage en se servant de leur bec comme d’un peigne. La rémige doit opposer à l’air une surface continue, pour fonctionner de façon efficace
- Rôle du squelette
Le squelette d’oiseau est léger car certains os sont remplis d’air. Cela ne l’empêche pas d’être rigide plusieurs os sont soudés (par exemple les vertèbres du dos, les côtes et les os du bassin), et certaines articulations ne sont pas mobiles en tous sens (le coude et le poignet ne bougent que dans un seul plan). L’ensemble ne se déforme ni pendant le vol, ni à l’atterrissage.
- Rôle des muscles
Les muscles pectoraux représentent l’essentiel de la masse d’un oiseau tel que le canard. Ils sont fixés sur une expansion du sternum, le bréchet Ils sont très puissants.
Quand les grands pectoraux se contractent, l’aile est tirée vers le bas. Elle s’appuie et pousse sur l’air. Le corps est soulevé vers le haut. Quand les petits muscles pectoraux se contractent, l’aile est tirée vers le haut: elle ne prend plus appui sur l’air pendant quelques instants. Les grands et les petits pectoraux ont des actions inverses ce sont des muscles antagonistes. Pendant le vol battu, quand les uns sont contractés, les autres se relâchent et inversement: les mouvements sont coordonnés.
- Les forces mises en jeu
Pour voler, un animal doit vaincre deux forces: la résistance de l’air et la pesanteur ou force d’attraction terrestre. La première freine sa progression, la seconde l’entraîne vers le sol.
La force ascensionnelle propulse vers le haut et vainc l’attraction terrestre. La poussée propulse vers l’avant et vainc la résistance de l’air. Sur un avion, la force ascensionnelle résulte de la forme des ailes : l’air se déplace moins vite sur la face inférieure de l’aile que sur la face supérieure. La pression plus forte sous l’aile provoque la force ascensionnelle. Ce sont les moteurs de l’avion qui provoquent la poussée.
La poussée est obtenue par le battement des ailes de l’oiseau : au moment où l’aile s’abaisse, son extrémité s’incline, créant un courant d’air vers l’arrière qui pousse l’oiseau vers l’avant. L’inclinaison des plumes situées à l’arrière des ailes contribue à la poussée. La forme des ailes varie d’un animal à un autre. Les longues ailes du martinet sont adaptées au vol rapide. Les ailes courtes et larges du faisan favorisent un envol à la verticale.
- Des animaux différents, des caractères communs
Les animaux volants prennent tous appui sur l’air grâce à une surface souple et résistante, l’aile. Construites différemment, toutes les ailes ont cependant les mêmes qualités. Elles constituent une grande surface portante, imperméable à l’air, légère, rigide et actionnée par des muscles puissants.
Les muscles de l’aile de la chauve-souris sont puissants et solidement attachés sur une expansion du sternum, le bréchet. Comme chez l’oiseau, des muscles antagonistes provoquent l’abaissement ou l’élévation de l’aile.
L’ESSENTIEL
• Les vertébrés qui utilisent le vol comme moyen de locomotion sont les oiseaux et un mammifère, la chauve-souris.
• Le vol des oiseaux se compose de l’envol, du vol proprement dit et de l’atterrissage. Au moment de l’envol, l’oiseau prend appui sur le sol, les ailes étant relevées. Une fois dans l’air, il peut effectuer le vol battu et le vol plané. Pour se poser, il ramène le corps en position verticale, les pattes tendues vers l’avant.
• L’oiseau s’appuie sur l’air grâce à ses plumes légères et imperméables. De plus, les plumes sont assemblées de telle sorte que l’aile entière est totalement imperméable à l’air. Les grandes plumes appelées rémiges s’accrochent les unes aux autres par des barbules à crochets : l’ensemble forme une surface lisse qui ne laisse pas traverser l’air.
La chauve-souris possède une membrane tendue entre son corps et ses membres et qui constitue une grande surface portante.
• Les vertébrés capables de voler ont une forme aérodynamique et des membres antérieurs modifiés en ailes. Les oiseaux ont des épaules très mobiles, des os creux légers et des muscles pectoraux puissants. Les mouvements des ailes sont provoqués par la contraction et le relâchement alternés de muscles antagonistes.
