Comment les colibris volent-ils à travers des espaces trop étroits pour leurs ailes?

Les colibris sont des acrobates naturels, qui tordent leurs ailes de manière à voler en arrière et à l'envers, contrairement à tout autre oiseau (SN : 13/01/16). De nouvelles vidéos à grande vitesse montrent maintenant comment, en utilisant un peu de gymnastique aérienne, les colibris peuvent également se glisser à travers des espaces plus étroits que leur envergure.

La plupart des oiseaux peuvent plier leurs ailes au poignet, rapprochant les ailes arquées de leur corps pour se frayer un chemin à travers une végétation dense comme les branches. Mais les ailes des colibris ne sont pas aussi flexibles. Comme les ailes sortent directement du corps d'un colibri, passer par des espaces étroits nécessite une manœuvre délicate.

Les colibris d'Anna (Calypte anna) volent de côté pour passer par des trous trop petits pour leurs ailes rigides, rapportent des chercheurs le 9 novembre dans le Journal of Experimental Biology. Pour éviter de heurter les côtés d'un trou, les oiseaux bougent aussi leurs ailes en volant à travers un espace étroit plutôt que d'utiliser toute l'amplitude de mouvement pour chaque battement d'ailes. Après avoir navigué avec succès à travers l'obstacle plusieurs fois, les oiseaux changent de technique en aplatissant leurs ailes contre leur corps et en passant par les trous comme une balle.

"C'est une nouvelle vision de la capacité étonnante des colibris", déclare Bret Tobalske, un biomécanicien de l'Université du Montana à Missoula qui n'a pas participé à la recherche. Le vol de côté pour se déplacer dans des espaces étroits est "assez remarquable" et met en évidence la singularité des colibris parmi les oiseaux, dit-il.

Les résultats pourraient aider les ingénieurs à développer des véhicules aériens ou des robots adaptés à la navigation dans des espaces restreints et complexes. Les colibris sont parmi les meilleurs volateurs de la nature et sont doués pour se souvenir de leur environnement spatial, explique Bo Cheng, un ingénieur mécanique de l'Université de Pennsylvanie qui n'a pas participé à l'étude. Mais "l'état de l'art des drones n'a pas encore atteint la capacité de vol des colibris", dit-il. Le battement rapide des ailes des colibris - environ 40 battements par seconde pour un colibri d'Anna - donne aux oiseaux un contrôle précis sur le vol, et l'ingénierie doit suivre.

Parce que les ailes des colibris sont si rigides, le biologiste Marc Badger s'est souvent demandé comment les oiseaux faisaient face aux obstacles et aux espaces étroits. Alors qu'il était étudiant diplômé à l'Université de Californie, Berkeley, il observait les petits oiseaux boire du nectar d'un distributeur. Parfois, les individus se poursuivaient les uns les autres à travers les branches d'un buisson voisin sans encombre. "Et cela m'a fait réfléchir, comment diable font-ils ça ?"

Lui et ses collègues ont capturé quatre mâles colibris d'Anna sauvages et les ont entraînés à voler entre deux distributeurs à l'intérieur d'une enceinte de vol fermée. Une fois que les oiseaux se sont habitués au dispositif, l'équipe a introduit des obstacles avec un trou d'un diamètre allant de 6 à 12 centimètres, équivalent à environ la moitié ou la totalité de l'envergure d'un colibri.

Pour l'œil humain, les colibris volant d'un distributeur à l'autre apparaissaient comme des flous sur les écrans d'ordinateur monitoring l'enceinte, explique Badger, désormais ingénieur chez Aescape, une société de robotique thérapeutique basée à New York. Mais les caméras à grande vitesse placées sur le côté et en dessous du trou ont montré que les oiseaux utilisaient d'abord le vol de côté pour se faufiler à travers des espaces étroits. Ensuite, chaque oiseau passait en plongeant à travers le trou.

"Ce fut une révélation choquante de voir l'avancée latérale", déclare Robert Dudley, physiologiste à UC Berkeley. Il pensait que les colibris utiliseraient simplement le style balistique, en aplatissant les ailes contre leur corps, comme le font de nombreux passereaux. "Mais de ralentir puis aller de côté sans perdre d'altitude était un comportement nouveau qui n'avait jamais été observé auparavant."

Il n'est pas clair si les colibris ont appris les techniques de navigation en laboratoire ou s'ils les ont apportées avec eux en utilisant des stratégies innées, explique Badger. Mais les quatre oiseaux ont commencé par le vol de côté et ont ensuite changé pour la technique en forme de balle, ce qui pourrait suggérer que les mêmes tactiques sont utilisées dans la nature.

On ignore également pourquoi les colibris pourraient utiliser l'une ou l'autre technique. Il est possible que le vol de côté offre une flexibilité pour faire demi-tour autour des obstacles qui pourraient cacher des prédateurs comme les chats, explique Badger. Mais comme les ailes continuent à battre, les plumes peuvent également heurter des objets et les casser. "Une histoire que je me raconte", dit Badger, "c'est que une fois qu'ils ont une idée de ce qui se trouve de l'autre côté et une idée de leur environnement, alors ils passent à cette technique balistique pour éviter les conséquences."

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