Communication animale

Communication animale
Cours du 8/10/10
Introduction
 Perception d’un signal
- Réception d’un stimulus
- Aboutit à une sensation (quand système nerveux développé)
 Communication
- Échange de signaux entre 2 organismes
 Émetteur et récepteur
- Essentiellement Intraspécifique, mais aussi interspécifique (fuite prédateur)
 Détection et codage d’un signal
- Récepteurs sensoriels
- Transduction
o conversion en message nerveux interprétable
o Récepteurs sensoriels
- Forte discrimination des stimuli
- Variation de la perméabilité membranaire
- Forte adaptation (accoutumance)
- En relation avec le système nerveux afférent
 Récepteurs sensoriels
 Sensibilité somatique extéroceptive
- Perception de signaux externes
o stato-acoustiques, tactiles, visuels, olfactifs
- Récepteurs périphériques
 Sensibilité viscérale ou intéroceptive
- Perception de stimuli internes
o Pression artérielle, taux d’O2
o Détection au niveau des viscères
 Signaux d’origine biologique
- Émission intentionnelle ou non, par des êtres vivants
- Origine physique ! (son, vibration, couleur)
 Signaux d’origine physique
- Liés à l’environnement
 Efficacité de propagation des signaux
- Variable selon milieu de vie
- Eau: lumière freinée et son accéléré
 Environnement = interface
- Dilution vs concentration
- Faciliter vs limiter la propagation
 4 types de signaux :
- Sonores
- Tactiles
- Visuels
- Chimiques
Perception/communication sonore
Audition importante dans le monde animal mais communication sonore peu répandue…
(insectes et vertébrés)

Contraintes du milieu vs lois physiques
Propriétés des sons
 Spectre vibratoire acoustique
- 3 groupes de fréquences:
o Infrasons: fréquence sons < 20 Hz (hertz)
o Sons audibles: 20 Hz < fréquence < 20 kHz
o Ultrasons: fréquence > 20 kHz (dauphin: 350 kHz !)
 Spectre vibratoire acoustique
Zone conversationnelle (1kHz, 20 à 60bB)
- Oreille humaine:
o Meilleure perception entre 1 et 3 kHz
o Intensité entre 10 et 100 dB (décibel)
- Exemples:
o infrasons : longues distances
 éléphants africains, (15-30 Hz)
 Baleines à bosse, (15-400 Hz), sur plus de 10 km (milieu marin, infrasons se transmettent
sur plus de 100 km)
o Ultrasons : courtes distances
 Chauve-souris
 Dauphin à bec étroit (Steno bredanensis), 350 kHz
 Paramètres du son
- Son: mouvement alternatif de compression et décompression d’un corps
- Onde sonore = courbe sinusoïdale
o figure
- Caractéristiques:
o Amplitude: volume sonore émis à la source
o Fréquence: nombre de cycles (oscillations) par seconde, exprimée en Hz. Inverse de la période
(1/T)
o Durée: temps pendant lequel se propage le son
 Son pur et son musical
- Son pur : onde sinusoïdale à fréquence unique
o Diapason
- Son musical : la fréquence résultante se décompose en fréquences
simples, multiples de la fréquence fondamentale f1 (harmonique 1)
o Fréquences > f1 = harmoniques d’ordre 2, 3, etc
o Harmonique = fréquence plus aiguë, multiple entier de la
fréquence fondamentale
- Dans la nature : sons musicaux

- Chant des oiseaux
 Les harmoniques entrent dans la composition du timbre
 Propagation des sons
- La vitesse (célérité, c=λ.f) dépend
o du niveau d’organisation moléculaire
 Gaz < liquide (atomes plus proches)
 Air sec à 0°C 331 m.s -1
 Air à 20°C 340 m.s -1
 Eau douce à 8°C 1435 m.s -1
 Eau de mer à 15°C 1500 m.s -1
 Bois 4000 m.s-1
 Verre 5000 m.s-1
o de la température
 Accélère les mouvements de molécules donc la propagation augmente avec la température
 Propriété utilisée par les éléphants: émettent leurs sons vers les couches atmosphériques
chaudes !
o de la présence d’obstacles naturels
 Ondes réfléchies, absorbées (ombre sonore), réfractées
 L’onde sonore franchira l’obstacle si sa λ est > L obstacle
 Chant où f=4kHz; λ=c/f=340/4000=8,5 cm
 Si branche d’arbre >8,5cm de diamètre, alors
le son est complètement réfléchi et/ou atténué
- L’onde sonore sera réfléchie en direction de la source si λ<
dimensions de la surface de l’obstacle
- L’onde sonore changera de direction (réfraction) quand elle traverse un milieu dont les propriétés physiques
modifient la célérité » Ex des éléphants
- Phénomènes d’atténuation
o L’intensité sonore décroît de façon exponentielle avec la distance
o Dépend aussi de la température, de l’humidité, de la nature du milieu
Conséquences biologiques
 Milieu de vie : pression de sélection ?
o Ex des martins-chasseurs africains
H. malimbus inféodée à un milieu ouvert (sons aigus)
H. badius vit dans un milieu fermé (forêt du Gabon, obstacles, sons
graves, λ=17-23cm)
Adaptations résultantes
Production des sons
 Communication sonore : peu d'animaux
 Apparition de manière indépendante

o Chez insectes et vertébrés
o Organes de production des sons
o Différentes techniques d'émission
 Stridulation, percussion, sifflements, sons vocaux
 Une grande diversité!
o Répertoire animalier divisé en
 Cris (brefs et répétés, transitoires)
 Et chants (structure élaborée, en refrains, phrases)
o Chez insectes:
 Vibrations, percussion, sifflements, sons vocaux
o Chez vertébrés:
 Sortie des eaux accompagnée par transformation de l'appareil respiratoire et apparition de
vocalisations
 Utilisation d'un résonateur
o Organe émetteurs couplés à des organes d'amplification (résonateur) 2fonctions principales:
 Filtre les fréquences émises
 Amplifie l'intensité sonore
 Vibrations entretenant les oscillations : phénomène de résonnance
Insectes
- Orthoptères : stridulation (râpe/ grattoir)
o Frottement aile – patte (fémur – élytre) chez le criquet. Il y a pleins de petites tubercules sur les
cuisses, c'est ce qui va lui permettre de frotter les élytres pour produire le son.
o Frottement aile – aile (élytre) chez les grillons et sauterelles mâles (dimorphisme sexuel). Seul les
mâles possèdent ces organes de stridulation pour appeler les femelles.
 Adaptation spécifique des courtilières (λ= 10cm) vs grillon (λ=7cm)
- Homoptères (piqueurs, suceurs) : cymbalisation
o Dispositif acoustique : cymbales chez les cigales.

Vertébrés
- Batraciens
o Libération d'air du sac vocal
 Vibration cordes vocales du larynx
 Pas de sortie d'air (chant sous l'eau possible)
- Reptiles
o Lézards et serpents
 Régression des cordes vocales
o Tortues et crocodiles
 Présence d'ébauches de membranes vibrantes chez certains
 Grognements et mugissements
- Oiseaux
o Présence de 2 appareils sonores
 Membranes tympaniformes externes et internes
o Organisation plus ou moins complexe suivant espèces
o Que internes chez les passereaux, les 2 chez les tourterelles
 Chants à 2 voix chez des manchots
o Organe vocal : syrinx. Il y a tout un tas de muscle qui sont capables de faire bouger le cartilage.
 Produit des sons pendant phase d'expiration
o Dilatation du sac aérien (P) et déformation membrane pendant inspiration
o Tension (T) s’opposant à la pression
 Flux d’air expiré engendre une succion (S) et les vibrations de la membrane
o Sons non syringiens (cygne)
 Circulation de l'air dans la trachée
 Sacs aériens servant de résonateurs (imitation voix humaine ou bruits environnants)
o Chant : répertoire très varié!
Vertébrés
- Mammifères : phonation vocale
- Homme :
o Appareil sonore : larynx (cordes vocales)
o Résonateurs : pharynx, cavités buccale et nasale
 Sélection et amplification de certaines fréquences
o Amplificateurs : poumons, cage thoracique, muscles
 Muscles dorsaux, abdominaux, inter-costaux