Dossier pédagogique

L ’énergie produit un travail.
Elle apparaît sous différentes formes :
chimique, électrique, thermique, sonore, mécanique…
Elle peut être stockée sous forme chimique.
Elle ne peut être détruite, mais elle peut être convertie
Le métabolisme d’un organisme comprend l’ensemble des réactions de
production (anabolisme) et de dégradation (catabolisme) de substances
L ’énergie est essentielle à la vie.
Les êtres vivants en dépensent quand ils grandissent ou
quand ils font un mouvement et elle est sans cesse
consommée par les réactions chimiques qui se passent au
niveau des cellules.
Le second principe fondamental de la physique
thermodynamique énonce que l’entropie du monde
extérieur (« le désordre ») doit augmenter lors des
réactions spontanées. Des réactions d’assemblage de
molécules simples en molécules plus complexes ne
peuvent donc avoir lieu spontanément: elles nécessitent
de l’énergie et n’en produisent pas.
L ’organisme fait face au coût élevé de la vie en tirant de
l’énergie de la dégradation des molécules qui constituent
son alimentation et en la stockant sous forme d ’autres
molécules chimiques. L ’énergie qui provient de la
dégradation des aliments est ainsi convertie en chaleur,
mouvements, synthèse de protéines, influx nerveux … .
Plus de la moitié de l’énergie
contenue dans les aliments se
fixe dans l’ATP, le reste est
dissipé sous forme de chaleur.
L ’une des formes de dégradation les mieux connues est la
respiration et nécessite de l ’oxygène. D ’autres formes de
dégradation ne font pas intervenir d ’oxygène, comme la
fermentation.
La respiration à proprement parler est distincte de
l ’inspiration, qui conduit aux poumons l ’oxygène transporté
ensuite aux cellules par le sang. L ’oxygène est nécessaire pour
briser les liaisons chimiques du glucose, nourriture cellulaire
provenant de la digestion des aliments, et pour produire
l ’énergie vitale aux cellules.
Globalement la respiration cellulaire est une réaction chimique
semblable à la combustion du bois. Néanmoins, toute l ’énergie
produite n ’est pas dissipée sous forme de chaleur. La plus
grande partie sert à construire une molécule énergétique,
l ’adénosine triphosphate (= ATP), stockée dans la cellule et
disponible à tout moment.
Les produits de la respiration sont l ’eau et le dioxyde de
carbone, deux déchets expirés.
Dans un organisme, les flux énergétiques sortants et
entrants doivent s’équilibrer : la quantité d’énergie reçue
doit couvrir la somme des énergies consommées pour la
production de nouveaux tissus, les réparations cellulaires,
le travail musculaire, l ’élimination dans les urines et les
fèces (excrétion), et l ’énorme quantité dissipée sous forme
de chaleur…
Pour accélérer les réactions chimiques du métabolisme animal,
les cellules bénéficient de diverses enzymes, protéines
facilitant
les
chemins
réactionnels
et
diminuant
l ’investissement initial en énergie. Néanmoins pour édifier une
molécule complexe à partir de réactifs plus simples, une
quantité minimale d’énergie est toujours requise.
Si le bilan des flux d’énergie entrants et sortants est
positif, l’organisme vivant prospère, grandit, fortifie et
fait des réserves.
Chez les animaux, les réserves d ’énergie stockée sous
forme chimique sont du glycogène dans le foie et de la
graisse sous la peau et autour des organes internes.
Si le bilan est négatif, l’organisme vit sur ses réserves
antérieures, les épuise puis dépérit éventuellement
jusqu’à la mort.
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
METABOLISME DE BASE
COMMUNICATION
gestuelle, sonore,
olfactive, tactile,
électrique,
lumineuse
Thermorégulation, respiration,
battements cardiaques,
régénération des tissus,
réparation des blessures
CROISSANCE
développement d’un organisme
de sa naissance à son état adulte
MOUVEMENTS
musculaires divers :
locomotion, fuite
battement de cils,
effort de
chasse
SECRÉTIONS
de toutes natures : gastriques,
olfactives, cutanées, hormonales
REPRODUCTION
MIGRATIONS
rapprochement des sexes
parades, manœ uvres de séduction,
défense du territoire, construction du nid
déplacements périodiques
de grande envergure
REPRODUCTION
gestation
soins parentaux
nourriture et protection des jeunes
Dessins : Pierre DEOM/LA HULOTTE, Anne -Marie MASSIN/FERN asbl, Véronique MAES-HUSTINX /ULG
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
Les animaux doivent manger pour survivre :
ils sont hétérotrophes.
Les régimes alimentaires et les façons de se
nourrir ont évolué pour s ’adapter au mode
de vie de l ’animal et à ses besoins.
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Les animaux herbivores
se nourrissent de végétaux.
Les végétaux sont des «producteurs»:
ils produisent du sucre grâce à l ’énergie
lumineuse du soleil (photosynthèse).
Les herbivores récupèrent une partie de l ’énergie
stockée dans les végétaux en les digérant.
2
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Les animaux insectivores et carnivores se nourrissent
d’autres animaux. Ce sont des « prédateurs ».
Ils consomment une partie de l’énergie
emmagasinée dans les autres animaux
en les digérant.
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La liste des animaux illustrés est donnée dans le document d’accompagnement.
Photos:
Michèle LONEUX (5, 6, 7, 8, 9, 14, 15, 22, 26, 28, 35, 36, 37)
Eric WALRAVENS (1, 2, 3, 4, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 29, 30, 31, 33, 34)
E. & M. WALRAVENS-LONEUX (24, 32)
Jean WIEME (10, 11, 12, 13)
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
L’énergie passe des producteurs d’aliments aux animaux consomma
teurs en une
série d’étapes appelées niveaux trophiques et représentées class
iquement par les
étages successifs d’une pyramide, plus ou moins élevée.
Beaucoup d ’animaux appartiennent en fait à plus d’un niveau trophique, car
leur régime alimentaire comporte à la fois des végétaux et desanimaux.
Parfois, le régime d ’un animal change au cours de sa vie : des espèces d’oiseaux
granivores ou phytophages sont insectivores pendant leur première période de vie,
lorsqu ’ils sont au nid et nourris par les parents.
Les consommateurs
tertiaires, souvent
appelés « superprédateurs », appartiennent
au quatrième niveau. Il peut y avoir plus de 4
niveaux, comme il peut y en avoir seulement 3,
selon les animaux impliqués.
5 : Exemple de réseau trophique forestier
4
Les herbivores sont mangés eux mêmes par des consommateurs
secondaires, généralement des
carnivores et des parasites, qui
constituent le troisième niveau
trophique.
3
Elles sont mangées par des
consommateurs primaires,
les animaux herbivores, qui
constituent le deuxième
niveau trophique.
Les niveaux trophiques d’une communauté peuvent être représentéspar un
schéma de chaîne alimentaire où l’on voit qui mange quoi.
Très souvent, les plantes et les animaux ne sont pas mangés parun seul
prédateur et ne dépendent pas d’un seul type de nourriture. Le schéma peut être
très complexe. Une représentation en réseau trophique est plus ppropriée
a
à la
réalité.
2
1
Les plantes vertes produisent des protéines et des sucres, à par tir de l’énergie lumineuse du
soleil et la convertissent ainsi en formes utilisables par d’aut res organismes. Elles constituent la
base, le premier niveau trophique de la pyramide, celui des producteurs.
A chaque niveau trophique, l’écosystème perd de l’énergie.
Lorsqu’il bouge et respire, tout organisme brûle de l’énergie,
produisant des déchets (D, excréments) et des produits de la
respiration (R), et une petite proportion seulement de l’énerg
ie
consommée est utilisée pour la croissance et la reproduction. D
e plus,
une partie des organismes d ’un niveau échappe aux animaux des
niveaux supérieurs et l’énergie correspondante est directement
transférée à des organismes décomposeurs (animaux, champignons,
bactéries… ).
La quantité d’énergie utilisable par un animal est donc
plus petite que celle disponible pour sa proie, d ’où une
représentation en forme de pyramide.
De la même façon, l’abondance des consommateurs dans
un milieu naturel dépend directement de l’abondance de
leurs ressources alimentaires, animales ou végétales.
Le soleil est le moteur de la vie… oui, mais :
Il existe des communautés animales qui ne
dépendent pas de l’énergie du soleil : ce sont
des communautés établies dans les grands fonds
marins, près d’évents hydrothermaux où l‘ eau
de mer s ’infiltre et rejaillit brûlante et
fortement minéralisée, enrichie notamment en
hydrogène sulfureux.
Dans ces communautés, la base de la pyramide
est constituée de bactéries chimiosynthétiques,
qui sont capables de tirer leur énergie de
l’oxydation de l’hydrogène sulfureux en soufre
minéral.
Les
bactéries
sont
la
proie
de
nombreux organismes filtrants dont certains
sont eux -mêmes la proie de poissons, de crabes,
et d ’autres prédateurs. Ensemble ils forment
une chaîne alimentaire unique, indépendante du
soleil.
Ces biocénoses vivent de l ’énergie thermale de
la planète. Elles ont été découvertes en 1977, au
large des Galapagos.
6
Photos : E. WALRAVENS (1, 2, 3, 4)
Dessins :
H. WILDERMUTH, Nature pile et face, Ed. L.E.P., 1989, Suisse (5
E. WALRAVENS /Collaborateur scientifique MuséeZoologie(6)
)
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
La taille d’un animal affecte beaucoup les pertes de chaleur à rtavers la peau.
Les petits animaux se refroidissent vite et doivent entretenir eur
l métabolisme
en mangeant sans cesse. Les oiseaux-mouches et les souris par exemple,
peuvent consommer toutes leurs réserves en un seul jour de jeûne
, car le
rapport surface/volume de leur corps est très élevé: ils évacuen
t beaucoup
d ’énergie en chaleur perdue.
Ceci explique que les petits
mammifères comme la musaraigne,
la souris, le campagnol, le mulot
doivent manger proportionnellement
plus que les gros mammifères..
Un éléphant mange chaque
jour l’équivalent de 7% de
son poids alors que la
musaraigne
et
les
mircomammifères
en
général doivent consommer
chaque jour 100% de leur
propre poids en nourriture..
Espèce
Si l ’on compare le rapport surface/volume d’espèces d ’une même
famille d ’animaux homéothermes vivant sous des climats chauds ou
froids, on constate d ’une part que les animaux des habitats froids
sont proportionnellement plus trapus (Loi de Bergmannn) que ceux
des milieux chauds, et d’autre part que ceux des habitats chauds ont
des extrémités plus longues : oreilles, pattes.
C ’est la cas pour des renards, des lièvres, des ours et pour sle
éléphants actuels comparés aux mammouths fossiles de Sibérie
1
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4
Exemples de ration alimentaire chez quelques animaux
Poids moyen/âge
Ration quotidienne
L’éléphant
Le gnou
Le mouflon
Le chameau
adulte
mâle adulte
40 kg
300 à 500 kg
100 à 300 kg/jour = 7% de son poids
3,12 kg/jour
7 kg/jour
10 à 20 kg/jour
Le marsouin
L’orque
Le cachalot
La baleine bleue
L’otarie
50 kg
adulte
adulte
adulte
adulte
4,5 kg/jour
2,5 à 5 % de son poids/jour
3 à 4% de son poids/jour
2 à 2,5 kg/jour
14% de son poids /jour
Le lion
Le renard roux
L’hermine
La belette
La pipistrelle commune
La musaraigne
Le hérisson
L ’écureuil roux
adulte
6-10 kg
adulte (110 à 280 g.)
55g (mâle) à 35g (femelle)
6,5g
adulte
adulte
250-380g
2,5 % de son poids/jour
500 g en moyenne(120 Kca)
70 à 170 g/jour
33% à 36% de son poids
jusqu ’à 3000 insectes /nuit
son poids /jour
c. 70 g/jour
c. 25% de son poids (55-80g)
La croissance des bois de Cervidés, et du cerf en particulier, e st un
exemple de phénomène de croissance qui demande beaucoup d ’énergie.
L’aspect des bois témoigne de la qualité du milieu où le cerf vit et s’est
approvisionné en nourriture, et de la santé de l’animal.
5
Le criquet pèlerin
2 g (mâle) à 3 g (femelle)
50% de son poids
L’anguille
Le requin citron
adulte
adulte
jusqu’à 25 % de son poids/jour
3 à 5% de son poids/semaine
Le guêpier d’Europe
Le cormoran
adulte (période de reproduction) 39 g/jour
adulte
son poids/jour
Suivant leur composition en glucides, lipides et
protéines, certains aliments sont plus riches
que d’autres en énergie.
La valeur énergétique des aliments se chiffre
en Joules/unité de poids. La (kilo)calorie est
une ancienne unité.
Les phénomènes de croissance demandent
beaucoup d ’énergie.
La nourriture donnée aux nouveaux-nés est
généralement très énergétique : lait maternel
chez les mammifères, insectes et petits
animaux chez les oiseaux.
6
Composition du lait maternel chez quelques mammifères
Animal
Glucides
Lipides
Protides
Anesse
Baleine
66 g/L
4 g/L
Femme
7 g/100g
Vache (lait cru) 4,6 g/100g
Photos : Eric WALRAVENS (1), Jean WIEME (2, 3)
Dessins Véronique MAES-HUSTINX /ULG (6) et tirés de :
M.P et A. MINELLI, Le cerf et les animaux d’Europe, Ed NATHAN, 1984 (5)
J. SHOSHANI, Les éléphants, Encyclopédie visuelle Bordas, 1993 (4)
11 g/L
200 g/L
17 g/L
95 g/L
4 g/100g
3,9 g/100g
1,2 g/100g
3,4 g/100g
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux (ULG)
C. Siemianow (HEC Rivageois)
Du point de vue de la température corporelle optimale, les
animaux se répartissent en deux groupes : ceux qui gardent leur
température à un niveau relativement constant par production
de chaleur interne, et ceux dont la température n’est pas
constante et dépend de sources de chaleur extérieures.
Les premiers sont des endothermes homéothermes comme les
mammifères et les oiseaux. La plupart des autres animaux
appartiennent au second groupe et sont des ectothermes
poecilothermes : reptiles, poissons, amphibiens, insectes…
L’expression « animal à sang froid » est tout à fait
incorrecte, car des animaux poecilothermes peuvent
avoir une température corporelle égale ou supérieure
à certains homéothermes quand il fait très chaud à
l’extérieur.
Lézard vivipare (femelle pleine), ectotherme typique
se chauffant au soleil.
La limite entre les deux groupes n’est pas nette, et on observe
des cas spéciaux de part et d ’autre. Par exemple certains
homéothermes ont une température variable qui s’abaisse la
nuit : c ’est la cas du paresseux.
Beaucoup d’animaux présentent diverses adaptations
physiologiques
pour
assurer
leur
thermorégulation,
spécialement dans les milieux de vie aux températures extrêmes:
zones nordiques très froides et zones désertiques. Mais chaque
fois que c ’est possible, c ’est d ’abord par leur comportement
que la plupart des animaux contribuent à réguler leur
température interne : se mettre à l ’ombre ou au soleil, se
mouiller, rechercher les courants d ’air ou les éviter, améliorer
son isolation thermique ou la réduire….
En dessous d’une température inférieure critique, l’animal
endotherme doit produire plus de chaleur et améliorer son
isolation pour compenser les pertes vers l’environnement. Au
dessus d ’une température supérieure critique, l ’animal doit
augmenter ses pertes de chaleur en haletant ou en suant. Entre
ces deux limites, l’animal se trouve dans son optimum
thermique.
De nombreux petits oiseaux et mammifères économisent leur
énergie interne en abaissant leur température corporelle de 10 à
15°C au moment de la journée où ils sont inactifs (la nuit par
exemple). Ce phénomène de torpeur superficielle leur permet
d ’importantes économies sur leurs réserves énergétiques.
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2
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Sphinx du Troëne Sphinx ligustri
5
Bourdon des champs Bombus pascuorum
3
6
Mésange boréale
Parus montanus
La mésange boréale Parus montanus , qui vit
même en hiver au -dessus du cercle arctique,
survit aux périodes de grands froids en
utilisant cette faculté de torpeur journalière.
Mais elle doit se nourrir dès le réveil et vit
« sur la corde raide ».
Pour produire de la chaleur, beaucoup d ’oiseaux et de
mammifères ont notamment recours au frisson : contraction de
muscles squelettiques sans mouvements, excepté un
tremblement.
Les
espèces
boréo-montagnardes
d’oiseaux
Tétraonidés, comme le tétras lyre (= petit coq de
bruyère), les lagopèdes et la gélinotte se sont adaptés
à passer la majeure partie des journées (et les nuits)
hivernales au repos dans des tunnels de neige qu ’ils
creusent et qui les abritent comme des « igloos ».
Leur métabolisme se réduit. Ils ne sortent que deux
fois par jour pour se nourrir, d’une nourriture bien
moins riche que celle qu’ils pouvaient trouver en
automne (baies et bourgeons d ’arbres et d ’arbustes)
et ils vivent en partie sur les réserves graisseuses
accumulées alors. Ils perdent donc petit à petit du
poids tout au long de la mauvaise saison.
Beaucoup d ’insectes comme les libellules,
les papillons, les scarabées, les abeilles sont
capables de contracter leurs muscles
thoraciques de façon à les amener à une
température de fonctionnement proche de
35 à 40°C, compatible avec le vol. La
température durant le vol doit rester élevée.
Les muscles du vol ont en fait une efficacité
métabolique de 20%, les 80% restant étant
dissipés en chaleur. Pendant le vol, la
chaleur dissipée entretient la T° de
fonctionnement; avant le vol, la chaleur
dissipée par les contractions assure
l ’indispensable préchauffage. Cette faculté
permet à ces insectes de voler même quand
la température de l’air et basse, tôt au
printemps (bourdons) et tard en automne,
et pendant la nuit, quand le soleil ne
chauffe plus (papillons de nuit comme les
sphinx). Une fourrure thoracique, présente
notamment
chez les sphinx et les
hyménoptères,
assure
une
isolation
thermique.
Les bourdons, au thorax bien isolé par une
fourrure dense, font partie des insectes
butineurs les plus précoces au printemps.
Les libellules, au vol très rapide,
apparaissent en plein été et chassent
aux heures chaudes.
Certains animaux endothermes entrent en hibernation lorsque les conditions de leur
environnement ne leur sont plus favorables (températures basses et nourriture rare,
généralement d ’octobre à avril). Ils vivent alors au ralenti, à l’économie, sur les
réserves d ’énergie graisseuse emmagasinées pendant la saison précédente. L
es
caractéristiques physiologiques des hibernants vrais sont la présence de tissu graisseux
« brun », une température corporelle maintenue aux alentours de 2 à 5 C,
° des
battements cardiaques très lents et un sommeil profond de longuedurée (plusieurs jours
à plusieurs semaines), entrecoupé de très courtes périodes de ré
veil pour s ’alimenter
(sur les réserves d’aliments emmagasinées) et excréter. Le métabolisme de ’
lanimal en
hibernation est à 1/30ème et même 1/50ème de son métabolisme bas
al.
Le hérisson Erinaceus europaeus, les chauves-souris, la marmotte Marmotta
marmotta, le lérot Eliomys quercinus, le grand hamster Cricetus cricetus sont de
vrais hibernants.
La T° du hérisson passe de 34°C en
été à 4-6°C en hibernation, et les
battements cardiaques passent de c.
190/minute à 20/minute; son rythme
respiratoire
passe
de
40-50
respirations/minute en été à 9
en
hibernation. Les jeunes des portées
tardives ne passent pas l’hiver s ’ils
n’ont pas atteint un poids d’au moins
400g avant d ’hiberner.
Vespertilion à moustaches
Myotis mystacinus
7
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Dans les régions où leur habitat est une zone
touristique de promenade ou de ski, ils sont dérangés
ou chassés des milieux d’hivernage ou de nourrissage
optimaux. Chaque dérangement, chaque fuite
occasionne des dépenses énergétiques supplémentaires
qu’ils ont du mal à compenser, d’autant que la quantité
de neige tombée ne leur donne pas toujours la
possibilité de se creuser un tunnel et qu’ils perdent
donc davantage d’énergie pour réguler leur
température.
Pour aider la conservation du petit coq de bruyère
dans les Hautes -Fagnes, il est impératif de rester sur
les pistes et chemins officiels, autorisés et balisés.
10
La T° du lérot en hibernation descend jusqu ’à 5°C, et
les battements cardiaques passent de c. 300/minute à
2,5 minute.
11
L ’ours brun Ursus arctos
est classé dans les faux
hibernants
:
il
dort
beaucoup,
mais
sa
température interne ne
descend que de 3 à 4°C; son
rythme cardiaque ralentit
de 44%.
Marmottes des Alpes Marmotta marmotta.
Photos : M. LONEUX ( 2, 7, 11 ) , Eric WALRAVENS (1, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10)
Dessin : Anne-Marie MASSIN /FERN asbl
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux (ULG)
C. Siemianow (HEC Rivageois)
Le mouvement joue un rôle essentiel dans
la vie des animaux. Tout animal utilise le
mouvement pour exploiter le milieu
externe et contrôler son milieu interne.
20
2
Il existe trois mécanismes : le mouvement amiboïde, le
battement des cils et des flagelles, et la contraction musculair e.
Tous les trois dépendent des mêmes protéines contractiles et
d ’une même source d ’énergie, mais leurs fonctionnements
diffèrent.
1
La fuite entraîne une consommation d ’énergie 7 fois supérieure par rapport au repos (calculé pour le cerf Cervus elaphus).
La contraction des muscles des Vertébrés, par
l ’action de l ’actine et de la myosine, est le
mécanisme le mieux compris des trois.
Les muscles striés volontaires des vertébrés sont
faits de cellules géantes de quelques dizaines de mm
de large mais de plusieurs cm de long, les fibres
musculaires. Ces cellules peuvent se contracter
et donc se raccourcir. Un muscle est constitué de
milliers ou de millions de fibres, et leur force
combinée lui donne sa puissance.
Les fibres reçoivent l ’énergie dont elles ont
besoin pour se contracter de la respiration
cellulaire. La plupart des fibres se contractent à
la suite d ’une excitation nerveuse.
Lors d ’une contraction musculaire normale et
habituelle, un nombre limité de fibres
musuclaires se contractent à la fois. Lors d ’une
crampe, le muscle se contracte soudainement
sans que l ’action soit voulue; un grand nombre
de fibres se contractent en même temps, et créent
une puissante contracture.
Muscles bandés, prêt à bondir, maître Renard a
entendu sa proie…
Hop! Il aura le campagnol.
5
4
3
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Les serpents rampent en ondulant leur corps.
Les raies donnent l ’impression de
voler lorsqu’elles nagent
6
Le rhinoceros, malgré sa masse de plusieurs tonnes, court aussi vite que la
girafe et que le loup : 45 à 50 km/h. Son coup de boutoir équivaudrait, du point
de vue énergétique, à celui d’une voiture d’une tonne lancée à 100 à l’heure.
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Le plus gros insecte coléoptère de nos contrées, le
Lucane cerf-volant (Lucanus cervus), est capable
de voler ! De jour, les animaux demeurent
généralement immobiles. C'est au début de la nuit
que les insectes s'activent. Ils volent d'un vol
lourd et bruyant, peu précis, au cours duquel le
corps est maintenu vertical.
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Au
bout
de
plusieurs
bonds
successifs, un orthoptère s ’arrête
parfois, pattes arrières s ’étendant
ou se mettant à vibrer spontanément,
comme sujettes à une crampe.
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12
Les mollusques rampent de façon rectiligne
sur leur sole pédieuse
Les ailes des libellules (17) battent
beaucoup plus vite et sont actionnées
par des muscles différents que celles
des autres insectes (18).
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19
Photos : M. LONEUX (1, 2, 7, 10, 15 ) Eric WALRAVENS (4, 5, 6, 11, 12, 13, 14, 1), Jean WIEME (3)
Dessins : Véronique MAES-HUSTINX /ULG (8), Anne-Marie MASSIN /FERN asbl (9, 20)
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
16
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dans l’air
Vitesse
Aeschne bleue femelle, Aeshna cyanea
libellule anisoptère
L ’espadon est le plus rapide des poissons ( 109 km/h
en accélération ).
2
Le faucon pèlerin Falco peregrinus
pourrait atteindre les 300 km/h
lors de son piqué d’attaque.
1
dans l ’eau
sur terre
6
3
Les aeschnes sont les insectes
volants les plus rapides et volent
à 98 km/h.
4
Les blattes sont les insectes
coureurs les plus rapides et
atteignent les 4,6 km/h. Cette femelle de
blatte américaine (Periplaneta americana)
porte une oothèque au bout de son abdomen.
7
4
Le guépard peut faire des pointes de près de 120 km/h,
sur 200 ou 300 m seulement.
L ’autruche peut courir à du 65 km/h.
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Endurance
en vol
à la course
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Le loup peut courir sur 20 km (25 à 50 km/h).
Saut
Le monarque est le champion des
invertébrés , il migre sur 3000 km.
Le kangourou rouge
franchit d’ un seul
bond la longueur d’un
autobus (13,5 m).
Les sternes parcourent 18.000
km lors de leur migration.
en hauteur
Les puces bondissent de 100 à 150 fois
leur taille (20 à 25 cm).
13
Les criquets et sauterelles sautent
assez haut mais le record est détenu par les
minuscules criquets Tétrix.
15
12
en longueur
Le Tétrix des clairières Tetrix undulata saute
jusqu ’à 100x sa taille : 1 m pour seulement 7 à 10
mm de long.
18
Haltérophilie
Le scarabée bousier peut porter jusqu’à 100
grammes.
14
Aviron
Le léopard
hisse à 4
mètres du sol
des proies de
60 kg.
16
17
Le gerris, sur l’eau, se déplace à 2 m/sec.
La liste des animaux présentés est donnée dans le document d’accompagnement.
Dessins : Pierre DEOM/ La HULOTTE (2), Véronique HUSTINX/ULg (18), Anne-Marie MASSIN /FERN asbl (1, 4, 9, 13, 15),
Photos : Michèle Loneux (5, 17), Eric Walravens (3, 8, 10, 11, 12, 14, 16), Jean Wieme (6, 7)
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux (ULG)
C. Siemianow (HEC Rivageois)
« Vivre, c’est se reproduire».
Depuis le déploiement de la queue du paon jusqu’aux luttes
entre mâles de lucanes ou de grands mammifères, les animaux
adultes mettent en œuvre toutes sortes de stratégies pour séduir
e
et s’assurer les faveurs d’un partenaire potentiel.
L’animal investit une bonne part d’énergie dans le
développement de parures nuptiales spectaculaires et dans de
nombreuses activités comportementales orientées vers la
reproduction : chants et appels divers, danses gestuelles et
parades nuptiales plus ou moins élaborées, combats de rivalité,
construction de nid, défense de territoire… Le but étant de
réussir à transmettre ses gènes à une descendance.
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1
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3
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5
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15
6
L ’accouplement des deux partenaires est l’aboutissement
des stratégies de rapprochement et de séduction. Ensuite
et selon les espèces, les deux parents se désintéressent du
sort de leur progéniture après la ponte, et même décèdent,
ou les deux s ’investissent dans la protection et l’élevage
des jeunes, ou l ’un des deux seulement se charge de
protéger les œufs et les jeunes.
Les parades, la construction des nids, la défense du
territoire, la fécondation et la ponte ne sont que les
premières étapes de la reproduction.…
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9
Une liste commentée des animaux photographiés
est donnée dans le document d’accompagnement.
24
Photos: M. Loneux (7, 8, 9, 12, 23), E. Walravens (1, 2, 4, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 24, 25, 26) et J. Wieme (3, 5, 6, 19).
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Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
Chez certains animaux, l ’activité de reproduction se
borne aux phases de rapprochement des sexes et à
l ’accouplement et la fécondation des œufs émis par la
femelle. Ils ne s’occupent pas de la réussite de leur
reproduction. Certains meurent même après s ’être
reproduits. C ’est souvent le cas chez les insectes.
D ’autres au contraire s’investissent à des degrés divers
dans le deuxième temps de la reproduction : la naissance
et la survie des jeunes. Ils ont souvent peu de jeunes à la
fois et ne se reproduisent pas nécessairement chaque
année (éléphants, baleines,… ).
1
Aider le ou les jeunes à survivre et se développer est un
investissement pour l’avenir de l ’espèce qui demande pas
mal d ’énergie de la part du ou des parents impliqués.
Outre la protection contre les prédateurs, ils assurent
l ’approvisionnement en nourriture et même en chaleur.
Lorsqu ’un seul parent est impliqué, c ’est le plus souvent la
femelle : l ’autruche et le phalarope sont deux espèces
illustrant le contraire chez les oiseaux; l ’alyte accoucheur
est un exemple d ’exception chez les amphibiens .
2
La majorité des reptiles pondent des
œufs qu’ils déposent dans un sol
relativement meuble ou une crevasse
protégée et dont ils ne s’occupent
plus : tortues, serpents, sauriens.
Quelques espèces toutefois veillent sur
le nid et aident les jeunes à éclore : les
pythons, les cobras, le crocodile du
nil…
En Europe, trois espèces de reptiles
sont ovovivipares et ont pu ainsi
coloniser les milieux plus frais des
latitudes nord : le lézard vivipare
Lacerta vivipara, la vipère péliade
Vipera berus et l ’orvet Anguis
fragilis.
6
Groupe de femelles lézards vivipares se chauffant au
soleil. Leurs flancs élargis montrent qu’elles sont
pleines et donneront bientôt naissance à des jeunes
bien développés. L ’exposition au soleil active le
métabolisme et favorise le développement des
embryons qu ’elles portent.
La gestation des jeunes chez les animaux vivipares et la
production de lait pour leur allaitement chez les
mammifères se font évidemment sur le métabolisme
énergétique de la femelle.
3
Tous les cas et les degrés d’investissement existent
dans le règne animal.
La plupart des invertébrés et des vertébrés dits
« inférieurs » appartiennent à la première catégorie, et la
plupart des oiseaux et des mammifères appartiennent à la
deuxième. Mais on trouve des exceptions dans tous les
groupes.
C ’est chez les mammifères que l ’investissement en temps
est maximum puisque certaines espèces, dont l ’homme,
s ’occupent de leurs jeunes pendant de très nombreuses
années.
7
4
5
La reproduction des amphibiens
passe par un stade aquatique.
Les adultes s ’accouplent et
pondent mais ne s’occupent pas
de leur progéniture.
Une exception en Europe : le
crapaud
alyte
accoucheur
Alytes obstetricans. Il doit son
nom au fait que le mâle se
charge des chapelets d ’œufs et
les garde enroulés autour de ses
pattes jusqu ’à l ’éclosion des
têtards. Il vit caché dans les
trous de vieux murs pendant la
journée, et va humidifier
régulièrement ses œufs si l‘air
est trop sec.
8
Chez les oiseaux, les deux parents
sont souvent responsables de
l’élevage des jeunes ensemble.
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12
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11
Ce n ’est pas le cas, par exemple,
pour le tétras lyre ou petit coq de
bruyère, emblème des Hautes-Fagnes,
où la femelle assure seule l’élevage de
la couvée.
13
14
Dessin: Dr Franz MÜLLER, Fulda (D)
Araneus diadematus, Épeire diadème juste avant
de pondre, l ’abdomen distendu
Dolomedes fimbriatus, Dolomède avec son cocon
17
15
A. diadematus, même femelle juste après la ponte
Tégénaire gardant ses cocons. On distingue de
petites araignées prêtes à sortir
Les araignées sont des mères admirables .
Celles qui transportent leur cocon accroché
dans les chélicères ne se nourrissent plus
jusqu’à l’émancipation des jeunes. Certaines
meurent après cette épreuve.
Pisaura mirabilis, Pisaure femelle gardant la
nursery de ses jeunes
Lycoses femelles, l ’une avec son cocon accroché aux
filières, l’autre transportant ses jeunes éclos sur le dos.
18
16
La liste des animaux photographiés est donnée dans le document d ’accompagnement.
Photos: M. LONEUX (12), E. WALRAVENS (1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), J. WIEME (4, 5)
19
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Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
Certains animaux effectuent de grands
déplacements saisonniers d’une zone
d’hivernage vers une zone de
reproduction : ces déplacements sont
appelés migrations.
2
Tout le monde sait que beaucoup
d ’oiseaux sont de grands migrateurs.
Les hirondelles, les cigognes,
les oies et les grues sont
certainement les plus
connues en Europe.
9
1
4
Un oiseau migrateur recherche les conditions météo les plus ava ntageuses pour
voyager : ciel clair, vents favorables. Par très mauvais temps, il doit trouver un
milieu qui lui convienne pour reprendre des forces.
En vol, il a besoin d ’environ 12 fois plus d ’énergie qu ’au
repos . Il lui faut régulièrement faire le plein d
’énergie.
Son carburant c ’est la graisse. Un petit oiseau peut
accumuler 30 à 40% de son poids normal en graisse,
stockée sous forme de coussinets sur le ventre et la
poitrine.
Ces réserves doivent être régulièrement reconstituées.
Elles sont de précieuses provisions pour le voyage en
raison de leur forte capacité énergétique pour un faible
poids. Sur son trajet, l ’oiseau migrateur doit donc
disposer de haltes bien pourvues en nourriture
correspondant aux exigences de son espèce : la qualité de
l ’offre alimentaire sur les lieux de halte est très
importante. Ces lieux doivent en outre être tranquilles,
éloignés de terrains de loisirs et de chasse, car chaque
fuite d ’un oiseau dérangé entraîne une déperdition
d ’énergie.
Lors des haltes, les oiseaux migrateurs sont capables
d ’augmenter leur capacité d ’absorption alimentaire de
40%. En 4 à 10 jours, le plein de graisse est accompli. La
consommation d ’insectes permet une reconstitution des
réserves lipidiques plus rapide que celle de baies.
Parmi les insectes migrateurs, les
papillons sont les plus étudiés.
En Amérique du Nord, le Monarque
Danaus plexippus (9 ) est le plus
célèbre: il fut le premier lépidoptère
dont on a pu vérifier qu’il ne faisait
pas un voyage à sens unique. Ces
papillons se rassemblent en grappes
par milliers sur certains arbres de
leurs sites d ’hivernage (carte 10: Sud
des Etats-Unis et Mexique).
5
7
8
6
Exemples de distances parcourues par certains oiseaux migrateurs en un an :
Bergeronnette grise Motacilla alba
Rouge-gorge
Alouette des champs
Étourneau
Bergeronnette
Caille
Rossignol
Coucou
Milan noir
Grue cendrée
Hirondelle de cheminée
Cigogne
Sterne arctique
11
Rougegorge Erithacus rubecula
3
Belgique— Région méditerranéenne occident.— Belgique
Belgique— Ouest de la France— Belgique
Belgique— Espagne/Afrique du Nord— Belgique
Belgique— Afrique du Nord— Belgique
Belgique— Afrique du Nord— Belgique
Belgique— Sud du Sahara— Belgique
Belgique— Afrique tropicale— Belgique
Belgique— Afrique occidentale— Belgique
Scandinavie— Afrique du Sud— Scandinavie
Belgique— Afrique du Sud— Belgique
Belgique— Afrique du Sud— Belgique
Arctique— Antarctique— Arctique
1.600-3.000 km
1.000 km
3.000-4.000 km
4.000 km
4.000 km
7.000 km
12.000 km
12.000 km
20.00-24.000 km
18.000 km
18.000 km
34.000 km
10
En Belgique, un groupe d ’étude des papillons
migrateurs s’est constitué et fonctionne grâce à un
réseau de collaborateurs bénévoles qui communiquent
leurs observations de terrain.
13
12
Les papillons « vrais » migrateurs remontent jusqu’à chez nous en
provenance des régions méditerranéenne, subtropicale et tro picale,
et ne peuvent résister à la rigueurde nos hivers. Leur présence dans
notre pays est toujours la conséquence d’un vol migratoire.
Ce sont, par exemple, le Vulcain ( Vanessa
atalanta ), la Belle -Dame ( Vanessa
cardui ), les piérides jaunes comme le
Souci ( Colias crocea ) et le Soufré ( Colias
hyale).
Beaucoup d’autres animaux que des oiseaux effectuent des migrations.
Parmi les mammifères terrestres citons les éléphants, gnous, zèb
res, bisons et
rennes (ou caribous, carte 14), des chauves
-souris d ’Amérique du Nord et
d ’Europe (notamment la noctule en Europe); parmi les mammifères m
arins, les
baleines, qui vont d ’une zone de reproduction à une zone de nourrissage
généralement polaire (carte 15) et les pinnipèdes (dont les mors
es); parmi les
reptiles, les tortues marines; des poissons dont les plus connussont les saumons
et les anguilles, et même des insectes, dont le criquet pèlerin (dit « criquet
migrateur ») et certains papillons (voir ci-contre).
Vulcain
Le caribou (Rangifer tarandus)
parcourt 10.000 km entre les forêts
de conifères au sud et les Barren
Grounds s ’étendant au delà du
cercle polaire.
Parmi ceux aux mœurs généralement
nocturnes, citons le Sphinx du liseron
(Agrius convolvuli ), le Sphinx tête -demort (Acherontia atropos ), le Moro sphinx ( Macroglossum stellatarum ), le
Gamma ( Autographa gamma ).
Moro-sphinx
17
Belle-Dame
18
Gamma
19
16
14
15
Pour en savoir plus:
• WWF Panda n°17, 1986 : Migrateurs sans frontières, trimestriel Janvier-Février- Mars 1986
• Dernières nouvelles, Feuille de contact trimestrielle du groupe « Etude des Papillons Migrateurs de Belgique », Marcel GILLARD Editeur, site internet http://perso.infonie.be/pap.mig/
Dessins d ’après :
•Otto VON FRISCH , Les migrations des animaux, Ed. Flammarion, 19 69, 127 pp. (3, 7, 10)
• Pierre-Henry FONTAINE, Les baleines de l’Atlantique Nord, biologie et écologie, Ed. Multimondes (Ste.- Foy, Québec, Canada), 1998 (15)
• Barry COX, D.P. MOORE, Ph. WHITFIELD, Le grand livre du monde vivant, Ed. Nathan et Club France Loisirs, 1990 (14)
Photos : Michèle LONEUX (1, 10), Eric WALRAVENS (2, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19)
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Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
Crapaus pélodyte Pelodytes
Rainette méridionale
punctatus
Hyla meridionalis
4
3
Les animaux utilisent les sons comme moyens de communication.
1
C ’est chez les oiseaux que les sons
sont les plus diversifiés et mélodieux.
Certains oiseaux sont des virtuoses
en la matière et produisent des
chants extrêmement musicaux. Ils
chantent au printemps pour attirer
la femelle et marquer leur territoire.
2
6
5
Crapaud calamite Bufo calamita
Les Amphibiens Anoures (grenouilles et crapauds), utilisent un ou
deux « sacs vocaux » comme caisses de résonance. Les chants
choraux des grenouilles vertes (genre Rana ), des rainettes (genre
Hyla), des crapauds verts et des crapauds calamites portent à des
centaines de mètres.
Grenouilles vertes Rana
esculenta
Sittelle torchepot
Sitta europaeaa
Pouillot véloce Phylloscopus collybita
Rainette méridionale Hyla meridionalis,
au sac vocal particulièrement dilaté
Mais des mammifères comme les baleines à fanons (Cétacés Mysticè tes) et des singes
gibbons (Primates) produisent également des chants mélodieux. Le s cris sonores sont
largement utilisés par les mammifères.
Les fréquences de sons produits et utilisés par les animaux ne s ont
pas toujours toutes audibles par les différentes espèces cohabit ant
dans le même milieu, l ’homme y compris. Toutefois, la gamme des
fréquences perçues par un animal est plus grande que la gamme de s
fréquences dans laquelle il émet (schéma ci -dessous).
Rainette
Rougegorge
Chauves-souris
Dauphins
Chat
Chien
Homme
Gamme d ’émission
Gamme de réception
50-8000 Hz
2000-13000 Hz
10000-120000 Hz
7000-120000 Hz
760-1520 Hz
450-1080 Hz
85-1100 Hz
50-10000 Hz
250-21000 Hz
1000-120000 Hz
150-150000 Hz
60-65000 Hz
15-50000 Hz
20-20000 Hz
L ’espèce humaine entend les fréquences
qui vont de 20 à 20.000 Hz (en
arrondissant), avec des différences
selon l’âge : les plus jeunes entendent
mieux les sons de plus grande
fréquence, c ’est-à-dire les sons aigus.
Par référence à sa propre perception,
l ’Homme appelle ultrasons les sons
émis à une fréquence de plus de
20.000Hz et infrasons les sons dont la
fréquence est plus petite que 20 Hz.
La sensibilité de l ’oreille humaine
varie avec la fréquence du son. Elle est
maximale pour les sons de 1000 à 4000
Hz. Cette différence de sensation
s ’accroît avec l ’âge. Enfin, nous ne
sommes sensibles aux infrasons que
s ’ils dépassent un niveau d ’intensité
de l ’ordre de 60 décibels.
Les micromammifères (campagnols,
mulots, musaraignes) émettent des
sons très aigus et des ultrasons
auxquels leurs prédateurs (renard,
chat, chouettes…) sont sensibles.
Ils se font repérer par leurs cris…
Crapaud persillé
Pelodytes punctatus
7
Fréquence (Herz) (échelle logarithmique)
Le crapaud commun
(Bufo bufo) et la
grenouille
rousse
(Rana temporaria)
émettent des sons
plus discrets : ils
gonflent simplement
leur
gorge
pour
chanter et n ’ont pas
de réel sac vocal.
8
9
10
Grande sauterelle verte
Tettigonia viridissima , femelle
Grillons domestiques Acheta domestica
Couple de criquets des adrets
Chorthippus apricarius,
mâle stridulant
Parmi les insectes qui émettent dans
l ’audible, citons les cigales et les
Orthoptères. (criquets, sauterelles, grillons et
courtilière). Les mâles stridulent émettent un
chant bien spécifique en période de
reproduction (en été) pour attirer les femelles.
Grillon des champs Gryllus campestris,
chantant à l ’entrée de son terrier
Pour le chercheur, ces chants constituent un
bon moyen de recenser les différentes espèces
d ’un milieu, exactement comme le chant des
oiseaux permet de les recenser au printemps.
Grillons des bois Nemobius sylvestris,
mâle, goutte de sperme et femelle
La plupart des chants d ’insectes
s ’étendent largement dans les
ultrasons.
Les
troupeaux
de
baleines
communiquent dans l’eau par des
chants sous -marins dont les fréquences
s’étendent sur une gamme très large de
sons audibles et d ’ultrasons, et même
vers les infrasons pour certaines
espèces.
Les troupeaux d ’éléphants d ’Afrique utilisent
des infrasons pour communiquer entre eux.
Certains poissons émettent des sons dont les
plus basses fréquences se situent à la limite des
infrasons (16 -20 Hz).
Les chiens sont sensibles aux ultrasons et on les
dresse parfois à venir à l ’appel d ’un sifflet à
ultrasons.
16
11
13
12
Un autre large champ d’application des sons est
l ’utilisation d ’ultrasons comme système de
repérage par les chauves -souris et les Cétacés
Odontocètes (baleines à dents) pour visualiser
les proies et les obstacles dans leur milieu
environnant :
• sonar des dauphins et autres mammifères
marins Odontocètes
• système d ’écholocation des Chiroptères
(chauves-souris).
Pipistrelle émettant ses cris
15
14
Pipistrelle commune Pipistrellus pipistrellus au repos
Campagnol roussâtre Clethrionomys glareolus
A la différence des Orthoptères qui
émettent leurs sons en frottant deux
parties de leur corps (aile et patte ou
ailes ensemble), les cigales émettent
des sons en faisant vibrer leurs
« cymbales », composées de milliers
de fibres rigides placées devant une
cavité de résonance, de chaque côté
de l’abdomen. Le son amplifié ainsi est
très puissant.,
17
Petite cigale de montagne Cicadetta montana
Photos : M. LONEUX (1, 2, 10), Eric WALRAVENS (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)
Dessins : Anne-Marie MASSIN, FERN asbl
Chez les chauves-souris, l ’émission se fait par la
bouche, la réception par les oreilles, parfois
considérablement agrandies d ’ailleurs (cas de
l ’Oreillard, dessin sup. droit). Certaines
émettent aussi un peu par le nez.
Les rhinolophes ou « fers-à-cheval » émettent
uniquement par leur nez, foliacé en forme de
selle et adapté à cette fin (dessins ci-contre).
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M. Walravens-Loneux
Les poissons sont les seuls vertébrés capables de produire des
décharges électriques. On connaît plus de 100 espèces de poissons
capables de produire de l’électricité, mais quelques-uns seulement
sont assez puissants pour affecter l’homme et les gros animaux.
Les poissons qui envoient de fortes décharges électriques ont
tendance à les émettre uniquement quand l’occasion se présente,
alors que ceux qui émettent faiblement le font en permanence.
La plupart des poissons électriques vivent en mer. Parmi eux, les
torpilles et les raies, poissons cartilagineux, souvent benthiques.
Toutes les espèces de torpilles possèdent, de part et
d’autre de la tête, deux organes réniformes capables de
produire des décharges électriques soit au gré de
l’animal, soit en réponse à une excitation extérieure
(stimulus).
Il est possible que les décharges soient utilisées dans
un but défensif et offensif: les torpilles étourdissent
leurs proies (petits poissons, mollusques et crustacés)
puis les dévorent calmement.
c
Les torpilles, comme la torpille électrique Torpedo torpedo ,
et la torpille ou tremble Torpedo marmorata (maximum 1,5
m de long), ont le corps presque discoïde, une queue courte et
une peau lisse et sans piquants. Elles vivent, comme les raies,
sur les fonds marins dans les mers chaudes et tempérées, le
plus souvent enfouies sous le sable. Les petites espèces ne
dépassent guère 30 cm ( Narcine brasiliensis ), la plus grande
peut atteindre près de 2m de long ( Torpedo nobiliana )
La tension la plus élevée mesurée chez une torpille
avoisine les 220 volts; mais en général, quand l’animal
n’est pas dérangé, la tension est régulière et
considérablement plus faible, de l’ordre de 60 volts.
Les organes électriques des
torpilles dérivent de muscles
branchiaux. Ils se composent
de petites plaques entassées
les unes sur les autres en
colonnes ( a), exactement
comme une pile de Volta. On
peut en trouver 500000 dans
chaque organe ( b, c)
Chez l’énorme torpille Torpedo nobiliana , qui peut
peser 90 kg et mesurer 1,80m, il peut y avoir plus d’un
millier de piles, composées chacune de plusieurs
centaines de plaquettes. Si elles étaient connectées en
série, elles produiraient des voltages considérables,
mais de nombreuses plaquettes sont reliées en
parallèle, ce qui augmente la puissance au détriment
du potentiel. On a mesuré une valeur de 300 volts.
b
a
1. Torpedo sp.
La queue des raies (famille des Rajidés )
est pourvue d’organes de nature
musculaire qui produisent de faibles
décharges électriques (4 volts seulement).
Ces
faibles
décharges
joueraient
notamment un rôle au cours de la parade
nuptiale de ces animaux.
2. Raie brunette Raja undulata
3. Raie Raja sp. vue par dessous
En eau douce, les poissons mormyres sont très
intéressants du point de vue utilisation de
décharges électriques.
Ces poissons largement répandus dans les
lacs et rivières d’Afrique sont le plus souvent
benthiques et se nourrissent de vers, d’insectes
et de mollusques. Certains ont un museau en
forme de trompe d’éléphant.
Les muscles de leur pédoncule caudal
fonctionnent comme des organes électriques et
produisent un champ continu de faible
décharges de féquences variables qui
enveloppent le corps du poisson. Le cervelet
des mormyres est très gros et contient des
centres récepteurs d ’électricité.
L ’ensemble du système fonctionne un peu
comme un radar, détectant les distorsions du
champ électrique provoquées par la proximité
de proies ou d ’obstacles.
Les mormyres sont donc bien adaptés à la
recherche de nourriture dans les eaux troubles
et obscures qui constituent leur habitat
naturel.
L ’anguille électrique ( Electrophorus electricus ) est l’espèce
électrique la plus puissante en eau douce. Elle vit dans les
fleuves et rivières du continent sud -américain. Ses décharges
atteignent 500 à 650 volts et pourraient foudroyer un cheval.
Elle possède 3 organes électriques situés le long de ses flancs:
deux sont utilisés pour les décharges défensives, tandis que le
troisième, plus faible, joue le même rôle que les organes des
Mormyridés.
Un autre poisson électrique d ’eau douce puissant est le
poisson-chat électrique d ’Afrique ( Malapterus electricus, non
illustré ), qui peut envoyer des décharges d ’environ 350 volts.
Electrophorus electricus
Gymnotus carapo
4. Gymnarchus niloticus
Le gymnote strié ou poisson -couteau Gymnotus carapo
ressemble beaucoup à l ’anguille électrique, mais ses
décharges sont très faibles.
5. Gnathonemus petersi
Dessins d’après :
• Peter J. WHITEHEAD, 1976, Ainsi vivent les poissons , coll. Ainsi vivent les animaux, éd. Elsevier, Paris, 165 pp.
• Franco DE CARLI, 1976, L ’univers inconnu des poissons en couleurs , éd. Elsevier Séquoia, Paris- Bruxelles, 255 pp.
Photos : Christian MICHEL/Aquarium (1, 4, 5); E. WALRAVENS (2, 3)
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M. Walravens-Loneux
L ’occurrence de la bioluminescence parmi les animaux
invertébrés est presque aussi diverse que les animaux euxmêmes.
Parmi les vertébrés, elle est produite essentiellement chez les
poissons. La mer est le siège de la majorité des
manifestations lumineuses.
La relative rareté de la bioluminescence chez les animaux
terrestres ou d’eau douce n’est pas vraiment expliquée.
La production de lumière sert généralement de moyen de
communication.
1
Lumière émise par la femelle
du Vert luisant Lampyris
noctiluca. Le mâle de cette
espèce n’a pas d’organes
lumineux
Les insectes luminescents les plus faciles à voir sont des
Coléoptères Cantharoïdes de la famille des Lampyridés. La
majorité des espèces de cette famille ont des organes
photogènes. Il en existe près de 2000 espèces de par le
monde, dont les vers luisants (lampyres) et les lucioles.
Le nom de « ver luisant » est donné en rapport avec l ’aspect
vermiforme de la femelle, alors que le mâle ressemble bien à
un coléoptère, ailé et capable de voler.
Les Lampyridés ne mangent pas, ou peu, à l ’état adulte,
mais les larves sont prédatrices et se nourrissent
d ’escargots et de limaces.
Tous les stades de développement, des œufs aux
adultes sont capables d ’émettre de la lumière,
mais c ’est la femelle adulte qui produit la
lumière la plus forte. Ses organes lumineux sont
situés sur la face ventrale de ses trois derniers
segments abdominaux, et sont composés d ’une
couche de luciférine sur un fond réfléchissant
composé de minuscules cristaux.
La lumière est produite par l ’oxydation de la
luciférine, grâce à une enzyme (luciférase), et
nécessite de l ’oxygène et de l ’eau. La lumière
émise est vert-bleu et presque toute l ’énergie
chimique est convertie en lumière : il n ’y a
qu ’une faible production de chaleur. La
fonction de la lumière émise par la femelle est
d ’attirer les mâles.
2 Vert luisant Lampyris noctiluca femelle
3
Accouplement de vers luisants Lampyris noctiluca
4
Larve de ver luisant Lampyris noctiluca
Semblable à la femelle, mais avec des taches rondes jaunes sur l es
côtés du corps
Mâle du Petit ver luisant Lamprohiza splendidula
5
Vue ventrale de la larve de ver luisant
Femelle du Petit ver luisant Lamprohiza splendidula
8
Lumière émise par la femelle du
Petit vert luisant Lamprohiza
splendidula
6
7
Vue ventrale du mâle de Petit ver luisant,
montrant ses segments abdominaux luminescents
Les adultes (imago) du Petit ver luisant ne se nourrissent pas.
Les mâles meurent après l ’accouplement, les femelles vivent encore quelques jours et pond ent leur
œufs dans le sol. Les larves sont très plates, gris foncé, resse mblant à des cloportes. Elles
mangents presqu’uniquement des escargots.
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Pleurobrachia pileus
Animal marin pélagique en forme de petite
groseille transparente atteignant 3 cm de
diamètre. Il appartient à l’embranchement des
Cténaires ou Cténophores, est carnivore et se
nourrit d ’autres animaux planctoniques. La
masse de gelée transparente qui forme l ’essentiel
du corps est irisée et lumineuse.
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La nuit, au cours de leur vol de parade nuptiale, les lucioles m âles émettent des
éclairs auxquels les femelles, posées au sol ou sur la végétatio n, répondent. Le
dialogue entre mâle et femelle, étudié sur différentes espèces a méricaines et
asiatiques, est codé par la durée des éclairs, le nombre d ’impulsions dans le
signal, et la fréquence des impulsions. La caractéristique la pl us importante des
signaux émis par la femelle de chaque espèce est le temps qu ’elle met pour
répondre aux éclairs du mâle. Ces caractéristiques dépendent éga lement de la
température ambiante.
En Amérique du Nord, les femelles de certaines autres espèces d e lucioles (genre
Photuris ), prédatrices, répondent aussi aux signaux émis par les mâles d ’autres
espèces (genre Photinus) et attirent, pour les dévorer, les mâles qu’elles ont
ainsi leurrés.
Chez les poissons, la lumière est émise de façon
intermittente au niveau d’organes lumineux appelés
photophores. Il s’agit soit de cellules glandulaires,
soit de dépressions particulières occupées par des
bactéries lumineuses symbiotiques.
Les poissons à photophores glandulaires sont par
exemple les Stomatoïdés, comme le poisson démon
Chauliodus sloani, et les Mictophidés ou poissonslanternes, comme le Maurolicus muelleri.
Les poissons à bactéries lumineuses sont des
Macruridés et quelques espèces de morues abyssales.
L ’association symbiotique apporte oxygène et
nourriture aux bactéries, et lumière au poisson.
L ’utilité de la lumière émise n’est pas très claire :
chez les Macruridés, on estime qu’elle joue un rôle
au cours des danses nuptiales. Elle pourrait servir
également à la reconnaissance entre individus d’une
même espèce, ou comme appât pour certains poissons
pêcheurs (Cératioïdés).
Disposition des photophores chez quelques poissons
lumineux : (1) squale, (2) Acropoma sp., (3) Sternoptyx,
(4) Searsia, (5) baudroie des profondeurs, (6)
Saccopharynx , (à droite) Anomalops katopteron, chez
qui les organse situés sous les yeux peuvent soit
apparaître, soit se rétracter.
Printemps des Sciences
Musée de Zoologie
15 Mars 2002
M. Walravens-Loneux
Photos : Eric WALRAVENS
Dessin : d’après P. WHITEHEAD, Ainsi vivent les poissons, Ed. Elsevier Sequoia, 1976