Comment les moustaches de phoque suivent leurs proies sous l'eau — Stratégie biologique

a brown and black speckled seal with brown eyes and white whiskers are illuminated by sunshine

Stratégie biologique

Comment les moustaches de phoque traquent leurs proies sous l'eau

Phoque commun

Lonny Lippsett

Image: Simone Scholten / Unsplash / Utilisation gratuite et non commerciale

Différencier le signal du bruit

L'environnement entourant tout système vivant est plein de signaux, tels que les odeurs, les sons, l'électricité, le magnétisme, etc. Trop de signaux à la fois peuvent être écrasants, ce qui rend difficile la localisation et la réaction à un signal particulier. Pour résoudre ce problème, les systèmes vivants doivent différencier tous les signaux, ou "bruits", afin de pouvoir se concentrer sur ceux dont ils ont vraiment besoin. Pendant la saison des amours, par exemple, les grenouilles mâles se rassemblent en grands groupes pour appeler les femelles. Malgré leur bruit collectif écrasant, les femelles sont capables de trouver un mâle particulier dont l'appel l'attire. En effet, les mâles utilisent des appels désynchronisés, permettant la reconnaissance individuelle.

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Naviguer dans le liquide

Les systèmes vivants qui se déplacent dans les liquides doivent contourner des obstacles physiques et trouver leur chemin d'un endroit à l'autre pour localiser les ressources ou les climats appropriés. De nombreux liquides sont plus denses que l'air, ce qui signifie qu'il s'agit d'un milieu plus épais à travers lequel les signaux doivent passer. D'autre part, les liquides ont tendance à mieux conduire certains signaux que l'air ou les solides. Les habitants liquides doivent utiliser des stratégies qui leur permettent de détecter et de suivre les signaux dans ce milieu dense. Par exemple, l'électricité se transmet bien dans l'eau et plusieurs organismes, tels que les anguilles électriques d'Amazonie, ont des organes qui détectent et utilisent des signaux électriques pour naviguer.

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Détecter le mouvement

La perception du mouvement est importante pour qu'un système vivant puisse sentir où il se trouve par rapport à un environnement en mouvement, ce qui est essentiel pour localiser les ressources ou s'orienter. Cela s'applique que l'environnement lui-même soit en mouvement (comme le mouvement de l'eau provenant d'un poisson à proximité) ou que le système vivant se déplace dans un environnement stationnaire (comme un oiseau volant dans les airs). Étant donné que le mouvement s'atténue sur la distance et que le coût de la perte de ces signaux de mouvement est élevé, les systèmes vivants doivent être assez sensibles à ces signaux. Par exemple, les grandes chauves-souris brunes qui volent rapidement ont des poils microscopiques, raides et bombés sur leurs membranes alaires qui agissent comme un réseau de capteurs pour surveiller la vitesse de vol et les conditions de circulation de l'air.

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Capturer, absorber ou filtrer les organismes

De nombreux systèmes vivants doivent sécuriser les organismes pour se nourrir. Mais tout comme un système vivant doit capturer sa proie pour survivre, sa proie doit s'échapper pour survivre. Cela se traduit par des stratégies de capture et d'évitement qui incluent la ruse, la vitesse, les poisons, les pièges construits, etc. Par exemple, une plante carnivore appelée sarracénie a des feuilles formées dans un tube qui recueille l'eau. Longs poils glissants à l'intérieur du tube face vers le bas. Lorsque les insectes pénètrent dans le tube à la recherche de nectar, ils perdent pied et glissent à l'intérieur, incapables de sortir et d'échapper au fait d'être mangés et digérés par la plante.

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mammifères

Classe Mammalia ("sein") : chauves-souris, chats, baleines, chevaux, humains

Les mammifères représentent moins de 1 % de tous les animaux sur terre, mais ils comprennent certaines des espèces les plus connues. Nous connaissons de première main certaines des caractéristiques qui rendent les mammifères uniques, comme avoir des cheveux, être capables de transpirer et produire du lait par les glandes mammaires. Une autre caractéristique partagée critique est un ensemble de dents hautement spécialisées. Contrairement aux requins ou aux alligators, par exemple, dont les dents ont généralement toutes la même taille et la même forme, les mammifères ont des dents de forme différente dans différentes zones de la mâchoire pour cibler des aliments spécifiques ou des stratégies de recherche de nourriture.

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Les moustaches du phoque commun sentent le sillage laissé par la nage des proies en annulant les signaux du mouvement du phoque.

Introduction

Dans les profondeurs sombres de l'océan, une vue perçante n'est pas si utile pour la chasse. Les dauphins et les baleines écoutent plutôt que de regarder. Les requins sentent littéralement et littéralement le sang dans l'eau et peuvent également détecter les signaux électriques faibles émis par les êtres vivants.

Les phoques communs (et probablement d'autres phoques et lions de mer) ont renforcé un autre sens de la sécurité des repas. Ils peuvent ressentir des mouvements très légers dans l'eau et suivre une trace laissée par le sillage des poissons qui nagent. Leur dispositif de guidage est leurs moustaches, dont la structure originale les rend parfaitement adaptées au travail dans l'eau.

A drawing shows the swirls in the water left by a fish as a seal approaches

Les phoques utilisent leurs moustaches pour «sentir» et suivre les «empreintes» des poissons.

La stratégie

Mais les moustaches sortent des animaux pour sentir leur environnement. Ils transmettent des signaux à un riche réseau de cellules nerveuses à la base des moustaches qui les rendent aussi sensibles que le bout des doigts. Les moustaches de chat ont environ 200 terminaisons nerveuses. Les moustaches de phoque commun, avec jusqu'à 1,500 XNUMX, sont encore plus finement réglées. Mais le vrai secret de leur succès est leur structure.

Si vous avez déjà vu des antennes à l'ancienne sur des voitures ou des drapeaux sur des vélos, vous remarquerez comment ils se balancent et flottent lorsque les véhicules se déplacent. Les courants d'air tourbillonnent autour d'eux, les faisant vibrer. (Le nom scientifique des moustaches est "vibrissae", qui vient du mot latin pour "vibrer".)

Vous vous attendriez à ce que les moustaches de phoque se comportent de la même manière lorsque les phoques nagent dans l'eau. Mais au lieu de cela, quelque chose de remarquable se produit : les moustaches coupent l'eau comme un couteau chaud dans le beurre, se tortillant à peine dans les vagues.

The face of a harbor seal is accompanied by a closeup view of a single whisker

La surface ondulée de chaque moustache de phoque est difficile à remarquer lorsqu'elle est vue en place, entourée de dizaines d'autres, mais la géométrie devient limpide lors d'un examen individuel.

La clé est leur forme. Les moustaches de phoque ne sont pas circulaires en coupe transversale, mais de forme ovale. Et leurs bords d'attaque ne sont pas droits, mais ont un motif ondulé d'entrée et de sortie. Cette conception structurelle neutralise l'action tourbillonnante de l'eau autour des moustaches, de sorte que les moustaches ne vibrent pas lorsque les joints bougent.

Au lieu de cela, ils restent immobiles et prêts à réagir aux perturbations générées par d'autres nageurs. Les moustaches vibrent de haut en bas, au-dessus et au-dessous des tourbillons venant en sens inverse de la façon dont un skieur slalom d'avant en arrière sur une pente d'obstacles venant en sens inverse.

Les poissons plus gros produisent des tourbillons plus gros et les poissons plus rapides en laissent plus dans leur sillage. En sentant ces tourbillons avec leurs moustaches, les phoques peuvent identifier avec précision la taille, la vitesse et la direction des cibles potentielles et suivre leur piste en aval, en un seul test 30 secondes après le passage d'une cible.

Le potentiel

Les ingénieurs copient déjà la conception des moustaches de phoque dans le but de développer des capteurs sous-marins. Ils pourraient être utilisés pour surveiller les poissons et les mammifères marins; suivre les panaches de déversement d'hydrocarbures qui s'écoulent ; découvrez les ondulations d'eau chaude émanant des sources chaudes du fond marin ; avertir des courants turbulents qui menacent les structures sous-marines ; et donner aux véhicules robotiques sous-marins une meilleure façon de naviguer. Ils peuvent également donner aux marines un autre moyen de détecter les navires et les sous-marins, qui sont devenus de plus en plus silencieux pour échapper aux méthodes traditionnelles de détection par sonar.