L’Eru Spécial sciences Février 2017 CHAUVE-SOURIS Tout savoir sur leur «" TECHNOLOGIE Des avancées spectaculaires EXPERIENCE Tester la science chez vous En quoi la chauve-souris a t'elle permis le perfectionnement des systèmes de localisation de l’homme? L’Histoire de la chauve-souris La chauve-souris, soit appelé chiroptère, est un mammifère connu depuis l’antiquité, à cette époque nous avions peur d’elle. Mais au fil du temps, les idées et la peur de l’inconnu ont évoluées, et de nombreux scientifiques ont commencé à s’intéresser d’un peu plus prêt à cet étrange animal. Mais le fait est qu’elle n’apparaît sous nos yeux que très rarement, et principalement la nuit. Nous en avons vite conclu que c’était un animal nocturne. Par conséquent! La question que tout le monde se posa était: Mais comment se guide-t-elle?! Peu d’animaux sont capables d’une telle prouesse, mais tous grâce à leur vue adaptée, ce qui fut évidemment la première hypothèse. Elle se vérifia assez vite véridique, mais pas pour toutes les chauvessouris. Car en 1791, Lazzaro Spallanzani, intrigué par la capacité de voler dans les ténèbres à grande vitesse sans aucune difficulté, fait une expérience qui consiste à bruler les yeux des animaux et à regarder si ils sont capables de voler au travers de fils très fins (reliés à des clochettes), pour prouver que cela était bien du à la vue et pas un autre sens. Incroyable, il s’avéra qu’elles passèrent le parcourt sans aucunes difficultés. Donc il réessaya en obstruant chaque sens, et quand le tour des oreilles arriva, les bêtes restèrent a terre. Alors les chauves-souris verraient–elles par les oreilles? Classé en deux familles, les microchiroptères et les mégachiroptères (ici micro). Seulement les premiers et quelques un des derniers sont capables d’écholocalisation. LAZZARO SPALLANZANI Biologiste italien de 1729 à 1799 Plus tard venue l’idée que les chauves-souris pouvait émettre des bruits inaudible par l’homme, appelé ultrason, et quelle serait capable de voir à travers eux quand ils revenaient vers elles. Vérifié en 1937 par Donald Griffin qui entend parler de l’invention du détecteur a ultrason par pierce. Il reproduit ensuite les expériences de Spallanzani et lui et ses collègue seront les premiers hommes a entendre les bruits émis par le mammifère. Donc les chauves-souris utilisent les ultrasons qu’elles produisent pour s’orienter dans l’espace. Il va appeler ce phénomène l’ « écholocation » : la localisation par l’écho. DONALD GRIFFIN Zoologiste américain de 1915 à 2003. Comment la chauve-souris est-elle capable de cela? Comment l’homme peut-il reproduire cela? Et le propre de l’homme est de s’inspirer de la nature pour pouvoir avancer scientifiquement, le bio mimétisme, c’est pourquoi nous pouvons nous demander: En quoi la chauve-souris a t'elle permis le perfectionnement des systèmes de localisation de l’homme? BIO MIMETISME: consiste à observer et étudier des processus propres à la nature pour développer et innover chez l'homme. ULTRASON: cf page n° ECHOLOCALISATION: cf page n° SOMMAIRE: En quoi la chauve-souris a t'elle permis le perfectionnement des systèmes de localisation de l’homme? objet de 6 mm de diamètre peut être détecté, ce qui est nettement plus précis. Plus un son est aigu, plus sa longueur d'onde est. Si un son est trop grave, et sa longueur d’onde trop grande, un objet de petite taille nemême pas touché par l'onde, et ne renverra donc pas d'écho, biensitué dans le champ sonore. L'onde passe au-dessus ou au-dessous de’objet, sans le toucher, le rendant «». Lors de la poursuite d’une proie, une chauve souris va émettre des cris de plus en plus proches au fur et à mesure qu’elle se rapproche de celle-ci, soit de fréquence plus en plus haute. Les chauves-souris ont donc avantage à émettre dans l’aiguobtenir une image précise de leur environnement et détecter lesles plus petites. Tout comme les êtres humains qui peuvent parler avec des tonalités différentes, les chauves-souris peuvent crier sur différentes octaves. De ce fait, elles possèdent un spectre de cri qui varie selon leur famille ou espèce, allant ainsi de l’audible jusqu’aux ultrasons. Leschauves-souris émettent des-sons par la bouche. Ce sont des vibrations de même nature que le son, mais de fréquence trop élevée (plus de 20 kHz à plusieurs centaines de mégahertz soit 10^6 hertz) pour que l'oreille humaine puisse la percevoir. Autrement dit, ce sont des sons trop aigus pour qu'on puisse les percevoir. L'écholocalisationune stratégie active utilisée par certains êtres vivants comme des chauves-souris dans le noir etcétacés dans l’eau. Elle a pour but de leur permettre de se repérer dans leur environnement en localisant et identifiant les éléments autour d’eux plus ou moins proches. Elle consiste à émettre des sons et à capter leur écho afin d’en déduire la distance qui les sépare de l’objet, et sa taille. On appelle aussi l'écholocalisation «biologique», car des sonars ont été créés par l'homme sur le même principe, utilisé artificiellement. L’Echolocalisation Une règle issue du domaine de’optique, mais transposable en acoustique, profère qu'un objet estpour autant que sa dimension atteigne le double de lad'onde émise. Une chauve-souris qui utiliserait des sons d'une fréquence de 20 kHz (Hertz est une unité de fréquence qui est équivalent au nombre d’événement par seconde), donc audible par l’homme, qui correspond à une longueur d'onde de 17 mm pourrai donc détecter un objet d'une trentaine de mm de diamètre. Une fréquence de 100 kHz correspond à 3,4 mm alors En vert: le cri En bleu: l'écho de l'onde qui rebondi Puisque chaque son engendre des échos, pourquoi la chauvesourisrecourt-elle aux ultrasons, plutôt qu'à des sons « ordinaires » quand elle chasse? L'origine de cette caractéristique est justifiée par une meilleure précision des ultrasons par rapport aux sons audibles par l’homme. Pourquoi les chauves souris utilisent-elles des ultra-sonspour la chasse? Les différentes fréquences émises par les espèces de chauve-souris Les chauves-souris émettent des cris qui ne durent que quelques millisecondes!! Un principe explique l'utilisation de sons aussi brefs: quand une chauvesouris émet un son, l'écho est plus faible que le son qu'il émet, ainsi un son en continu noiera son propre écho, concretement, elles ne peuvent pas émettre des ondes et en réceptionner en même temps. De ce fait les chauves-souris émettent des sons trèsafin d'éviter ce phénomène de chevauchement, pour que les sons soient les plus intelligibles possibles et chaque émission est suivie d'un intervalle qui permet à la chauve-souris d'en recevoir l'écho, avant d'émettre ànouveau. Le saviez-vous ? Pourquoi les chauves souris émettent par moments des sons de différentes fréquences? Certaines chauves souris adaptent leur sonar au contexte (elles utilisent des ondes FM, dites avec une fréquence modulée). En ouvrant grand leur bouche et en augmentant la fréquence de leur cri, ellesun faisceau permettant de "voir" plus loin et étroitement, ce qui permet de concentrer la puissance du signal dans une direction donnée,ainsi d’améliorer la précision de la direction de la cible; enl'inverse, elles émettent un faisceauplus large, qui sonde unezone plus étendue. Elles utilisent cela dans des situations qui ne nécessitent pas d’attention: dans les cas où elles ne chassent pas et ne sont pas entourées d’obstacles. Par conséquent, une chauve-souris chassant en pleineégétation doit émettre des cris particulièrement brefs pour que l’échosoit pas couvert. Par exemple, ses cris dureront 2–3 millisecondes, alors’ils sont environ deux fois plus longs chez les espèces de plein ciel. De plus, elle devra augmenter la fréquence de son cri pour l'adapter à sa situation: au repos, l'animal peut émettre environ 10 cris par seconde, 30 en vol, et 50en s'approchant d'un obstacle ou d'une proie . Comment la chauve-souris «-elle»? Les chauves-souris se servent des cordes vocales situées dans leur larynx pour produire des sons.Ces derniers passeront ensuite par les cavités nasales, bouches, lèvres ou par les narines et feuilles nasales. Le son pourra subir quelques transformations, puis être expulsé par les narines ou par la bouche, selon l’espèce, en direction de l’extérieur. Ces ondes se propagent dans l’air, puis se réverberent dans le sens contraire quand elles rencontrent un obstacle. Le trait rouge représente le trajet du son Comment entend-telle ces sons «»? C’est le même fonctionnement que chez l’homme. Quand le son arrive vers l’animal, les pavillons auditifs de l’oreille externe agissent comme des paraboles qui conduisent le son vers le conduit auditif, puis il fait vibrer le tympan, et les vibrations sont transmises par la chaine ossiculaire jusque dans la cochlée. L’écho est alors transmis au système nerveux qui analyse les ondes réceptionnées. La chauve-souris va en déduire la vitesse, la distance, la forme de l’obstacle en une fraction de seconde grâce à l’effet Doppler et à d’autres stratégies…(voir p) Anouk.D, et al.
