Le Saviez-Vous ► Pourquoi les manchots n’ont-ils pas froid aux pieds ?

À – 40 C, il faut des bonnes bottes et doubler de bas, s’il faut rester dehors pour un certain temps. Les manchots eux, sont capables de supporter des froids extrême grâce à la forme de leur corps, la disposition de leurs poils et bien sûr leur graisse et leur système sanguin
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Pourquoi les manchots n’ont-ils pas froid aux pieds ?

 

Les manchots empereurs n’ont jamais froid au pied grâce à la circulation sanguine.

© SUPERSTOCK/SUPERSTOCK/SIPA

Par Anne-Sophie Tassart

“Pourquoi les manchots n’ont-ils pas froid aux pieds ? ».

Des animaux capables de survivre à des températures frôlant les -40°C

Malgré le changement climatique, l’hémisphère austral reste une région où il vaut mieux éviter de marcher pieds nus, en tout cas si on est humain. Car pour les manchots, nul besoin de chausser des bottes. Ces oiseaux sont capables de résister à des températures allant jusqu’à -40° C. Prenons le manchot empereur par exemple : ses plumes courtes et raides disposées en diagonale s’imbriquent les unes dans les autres, ce qui crée une structure « coupe-vent » imperméable à l’eau. De plus, sa silhouette particulière lui permet de retenir la chaleur.

Car l’animal possède un corps fusiforme et « des organes périphériques – ailerons, queue – petits par rapport à sa taille », expliquait Christophe Barbraud, chercheur CNRS au Centre d’études biologiques de Chizé et conseiller scientifique du film de Luc Jacquet La Marche de l’empereur, à Sciences et Avenir dans un précédent article.

La surface corporelle de cet oiseau s’en trouve grandement diminuée par rapport à d’autres oiseaux du même gabarit. La surface d’échange avec l’air froid extérieur est donc réduite. En outre, ces animaux possèdent une épaisse couche de graisse sous la peau.

Concernant les pieds, c’est un système sanguin bien particulier qui leur évite de geler. Il repose sur un transfert de chaleur entre les artères et les veines adjacentes. Le sang qui remonte vers le coeur est réchauffé par la chaleur de l’artère voisine alors que celui qui arrive en sens inverse est déjà refroidi. Cela évite une déperdition atmosphérique de la chaleur à cause du contact avec le sol, tout en conservant les pieds à une température supérieure de 0,4 ° à 1,9 °C à celle extérieure.

https://www.sciencesetavenir.fr/

Deux manchots intrigués par une caméra

Un organisme australien en charge d’étudier l’environnement en Antarctique, une scène insolite. Deux manchots se sont filmé involontairement. C’est une caméra a été laissé sur place par un chercheur qui visitait une colonie de manchots. La curiosité de ses oiseaux marins a fait le reste. En effet, un manchot empereur a trébuché et allumé l’appareil
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L’extrême en vidéo : le manchot chute mais est incassable !

Les manchots portent bien leur nom, ils sont très agiles sur l’eau, mais sur la terre ferme, ils sont tellement maladroit que s’en est drôle. Qu’ils chutent, qu’ils glissent peut importe, aucune égratignure.
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L’extrême en vidéo : le manchot chute mais est incassable !



Par Delphine Bossy, Futura

Il glisse sur les plaques de verglas, tombe du haut des rochers, chute dans l’eau glaciale, atterrit sur ses congénères… Sur les côtes, le manchot connaît bon nombre de gamelles, mais se redresse presque toujours sans une égratignure ! L’animal est robuste et parfaitement adapté à son environnement, tout à fait hostile pour l’Homme.

En voici la preuve en vidéo.

Les manchots sont parfaitement adaptés à leur environnement extrême, même s’ils ont parfois l’air quelque peu gauche. Dotés d’ailes ne leur permettant plus de voler, ces oiseaux sont plus marins que terrestres, et ont parfois quelques difficultés à se déplacer sur le continent. Bien que dans les eaux australes ils soient d’épatants plongeurs, ces quelques images donnent du sens à leur nomination de « manchot ». Pleine d’humour, voici une compilation des plus belles chutes de manchots filmées durant la réalisation du projet Waddle All the Way.

Entrez la légende de la vidéo ici

Une compilation des meilleures chutes de manchots au cours du tournage de Waddle All the Way. © JohnDownerProd, YouTube

La vidéo décryptée : des pieds qui ont pourtant inspiré l’Homme

Ces images, au caractère cruellement humoristique, sont extraites d’un projet produit conjointement par les chaînes Discovery et BBC. L’objectif était de filmer les colonies de manchots empereurs, de gorfous sauteurs et de manchots de Humboldt de la façon la plus intime possible. Pour cela, le réalisateur John Downer, accompagné d’une équipe de cameramen, a développé quelque 50 caméras camouflées en manchots hyperréalistes. Le projet est de taille : l’équipe a fabriqué des robots de manchots empereurs, debout ou sur le ventre, équipés de caméras dans les yeux, des gorfous sauteurs articulés capables de se déplacer et de se redresser après une chute, etc. Certains disposent même d’œufs équipés de caméra ! Le mimétisme est si réussi que quelques manchots se seraient grandement intéressés à leurs homologues robots.

Dans cette compilation, les oiseaux des eaux australes semblent maladroits. Pourtant, pas une seule de ces chutes n’est fatale : l’oiseau tombe, mais se redresse presque toujours aussi rapidement. Il faut donc bien le reconnaître, ces animaux sont excellemment adaptés aux rudes conditions australes. Les trois espèces sont de grandes plongeuses. Le manchot empereur est le meilleur, capable de plonger à plus de 300 m de profondeur et de remonter en quelques minutes à la surface. Ses os sont extrêmement solides et peuvent supporter 40 fois la pression atmosphérique. Les autres oiseaux (ou l’Homme) subiraient de terribles barotraumatismes pour le même type de plongée. Une petite chute, comme dans la vidéo, semble donc dérisoire.

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  Le transfert de chaleur de l’artère à la veine dans le corps du manchot a inspiré l’Homme, qui s’est servi de ce système pour construire des radiateurs. © http://www.ornithomedia.com

  Par ailleurs, s’il ne semble pas toujours bien tenir dessus, le manchot est doté de pieds hors du commun. Le manchot empereur peut connaître sur le continent antarctique des températures inférieures à -40 °C, et pourtant ses pattes ne gèlent pas. Elles servent de couveuse pour les œufs et permettent au manchot de maintenir sa température corporelle à 39 °C. En effet, la circulation du sang, allant du cœur vers les pieds, peut entraîner une perte de chaleur vers l’atmosphère au niveau de la peau. Pour éviter cela, le manchot dispose d’un véritable échangeur de chaleur à contre-courant. Les artères et les veines adjacentes ont des courants sanguins de sens opposés. L’artère amène du sang chaud dans les pieds, et la chaleur du sang dans l’artère est transférée au sang circulant dans la veine. Le sang dans le pied du manchot est alors relativement frais, ce qui évite une déperdition de chaleur trop importante.

  L’après-vidéo : manchots ou gorfous, mystérieux à bien des égards

  Sur les côtes, les pattes du manchot sont de formidables outils thermorégulateurs : sous l’eau, ce sont des gouvernails. Leurs ailes servent quant à elles de nageoires. Toute la morphologie de cet animal est adaptée au milieu aquatique : le manchot empereur par exemple est capable de se propulser hors de l’eau à 10 km/h en moyenne. La solidité des os lui permet de piquer jusqu’à au moins 300 m de profondeur, sans barotraumatisme et même sans avoir de problèmes de décompression au diazote. Sa manière de procéder reste mystérieuse.

  

  John Downer a présenté quelques-uns des robots-caméras qui lui ont permis de réaliser le documentaire Waddle All the Way. De gauche à droite, un gorfou (équipé d’une caméra dans l’œil, et d’un œuf-caméra), un manchot empereur glissant sur le ventre, un manchot de Humboldt avec un œuf-caméra et un gorfou articulé capable de se redresser s’il tombe. © Capture d’écran, BBC

  Pour le projet Waddle All the Way, l’équipe de John Downer a également construit des robots-manchots plongeurs. C’est une petite révolution, car sous l’eau, le manchot disparaît rapidement s’il aperçoit un cameraman. Pour ce documentaire, le manchot empereur nageur dispose d’une caméra, et nage comme ses homologues vivants. Il en est de même pour observer les éclosions. Pour ne pas stresser les oiseaux, l’équipe a posé des caméras en forme d’œuf, qui ont ensuite été remplacées par des robots de bébés manchots. Le projet a duré plus d’un an, et 1.000 heures ont été enregistrées au total. Les manchots empereurs ont été observés 330 jours consécutifs, ce qui fait de cette surveillance la plus longue jamais réalisée. Au-delà de la robustesse de ces oiseaux, ces vidéos devraient donc éclairer sur bien des caractéristiques comportementales encore ignorées à ce jour.

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  Publiée toutes les deux semaines sur Futura-Sciences, la chronique L’extrême en vidéo décrypte des phénomènes naturels ou des exploits humains à couper le souffle. La nature déchaînée, mystérieuse ou étonnante, et les Hommes qui risquent leur vie pour l’explorer seront les thèmes de ces séquences spectaculaires que nous analyserons avec l’œil du scientifique.

  https://www.futura-sciences.com

Comment les manchots empereurs résistent-ils au froid polaire ?

Pour le manchot empereur, la saison des amours est pendant les pires températures à l’Antarctique. Des températures oscillant -40 C pouvant aller pendant des vents à 250km/h ressentir une température de – 200 C. Pourtant les mâles manchots réussissent à garder leur chaleur pendant la couvaison pendant plusieurs jours, et ce, sans manger. Malheureusement pour eux, les changements climatiques pourraient avoir des répercussions sur eux pouvant aller jusqu’à disparaitre
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Comment les manchots empereurs résistent-ils au froid polaire ?

Forme du corps, plumage, système sanguin : le manchot empereur a tout prévu pour éviter au maximum les déperditions de chaleur. ©SUPERSTOCK/SUPERSTOCK/SIPA

Par Morgane Kergoat

Les manchots empereurs survivent quatre mois en Antarctique sans se nourrir… ni geler, même par – 40° ! Leur secret : une isolation thermique à toute épreuve et une organisation sociale millimétrée.

NUMÉRIQUE. Cet article est extrait du magazine hors-série de Sciences et Avenir n°181. 

SURVIE. Il choisit l’hiver comme saison des amours et l’Antarctique comme lieu de reproduction… autrement dit, l’environnement le plus froid qu’il puisse trouver sur Terre. Les températures moyennes y descendent jusqu’à – 40°C au mois de juin, durant la longue nuit polaire. Et lorsque le blizzard souffle sur la côte à 250 km/h, la température ressentie est de -200°C ! Comment le manchot empereur, Aptenodytes forsteri, parvient-il à survivre dans cet enfer ? Son secret réside dans toute une série d’adaptations anatomiques, physiologiques et comportementales qui lui permettent notamment de maintenir sa température corporelle en dépensant un minimum d’énergie.

Le plumage du manchot : un coupe-vent chaud et imperméable

Comme tout animal à sang chaud, il dispose d’une zone de neutralité thermique : une fourchette de températures extérieures entre lesquelles son organisme ne lutte ni contre le froid, ni contre le chaud… et ne consomme donc aucune énergie pour sa régulation thermique. Alors que chez l’homme, cet écart est très mince (entre +25°C et +30°C),

« il s’étend, chez le manchot empereur, de -10°C a? +20°C », soulignent les auteurs d’une récente étude franco-écossaise.

D’après les scientifiques, cette insensibilité au froid est essentiellement assurée par le plumage. Le manchot est l’oiseau qui présente la plus grande densité de plumes par centimètre carré de peau. Courtes et raides, elles sont disposées en diagonale et s’imbriquent les unes dans les autres, ce qui crée une structure « coupe-vent » imperméable à l’eau. Des images infrarouges montrent que la température du plumage externe est égale à celle de l’air ambiant. Les seuls points plus chauds – traduisant un échange thermique entre l’air et le corps et donc une perte de chaleur – sont les yeux et une partie des ailerons, ainsi que, dans une moindre mesure, le bec et les pieds.

Des pieds qui ne gèlent pas

En outre, la silhouette de ce gros oiseau contribue à limiter les déperditions de chaleur :

un corps fusiforme et « des organes périphériques – ailerons, queue – petits par rapport à sa taille« , explique Christophe Barbraud, chercheur CNRS au Centre d’études biologiques de Chizé et conseiller scientifique du film de Luc Jacquet La Marche de l’empereur.

Cela confère au manchot empereur une surface corporelle inférieure (de 15 % à 30 %) à celle d’autres oiseaux du même gabarit… Et donc une surface d’échange réduite avec l’air froid extérieur.

Par ailleurs, comme tous les manchots, l’empereur dispose d’une épaisse couche de graisse sous la peau (2 à 3 cm) et d’un système de circulation sanguine particulier grâce auquel non seulement ses pieds ne gèlent pas, mais maintiennent leur température corporelle.

Comment ? Par un transfert de chaleur entre les artères et les veines adjacentes. Le sang qui remonte des pattes vers le cœur est réchauffé par la chaleur émanant de l’artère voisine. Et celui qui arrive dans le pied est déjà refroidi (ce qui évite une déperdition atmosphérique de la chaleur au contact du sol).

 « Ainsi, ses pieds sont maintenus à une température supérieure de 0,4 ° à 1,9 ° à la température extérieure », précise Christophe Barbraud.

TORTUE. Reste que tout ceci ne suffirait pas si l’oiseau n’avait développé une ultime stratégie : la thermorégulation sociale. Au cœur de l’hiver, les femelles retournent en mer afin de reconstituer leurs réserves énergétiques. Les mâles, qui couvent les œufs pendant leur absence, se serrent alors les uns contre les autres afin de se tenir chaud. Ils forment une « tortue » de plusieurs centaines d’individus qui changent constamment de place pour éviter que les mêmes restent exposés au froid.

« Sur un mètre carré, on trouve cinq ou six manchots compressés, détaille Christophe Barbraud. Les appareils de mesure ont relevé au centre de la formation une température de + 34 °C quand il faisait -35 °C à l’extérieur. »

Les manchots acquièrent très tôt ce comportement : on le retrouve dans les crèches, ces regroupements de poussins qui ont lieu notamment lorsque les parents s’absentent pour se nourrir en mer.

Lait de jabot

La femelle est donc la première à partir en quête de nourriture après la ponte ; elle n’a alors rien mangé depuis deux mois. Mais la capacité à jeûner du mâle est encore plus impressionnante puisqu’il peut tenir 120 jours. Passé ce délai, il se met en route pour regagner la mer et se nourrir à son tour… que sa compagne ait ou non pris le relais. À ce moment, il a perdu près de la moitié de son poids et s’approche dangereusement du seuil létal : 18 kg. Il lui reste alors une toute petite réserve d’énergie sous forme de nourriture non digérée dans l’estomac (lait de jabot) et de graisse corporelle. Il donne ce « lait » à son poussin afin d’assurer sa survie en attendant le retour de sa mère. Et puisera dans la graisse pour accomplir à son tour son retour à la mer (qui, l’hiver, est à plusieurs dizaines de kilomètres, car la côte a gelé). Mais le festin de l’empereur risque d’être de courte durée. Selon les travaux menés par Christophe Barbraud et son équipe, soutenus par l’Institut polaire français, le réchauffement climatique aura un impact très fort sur ses proies, entraînant une raréfaction du krill et des poissons mangeurs de krill. En effet, cette crevette d’eau froide disparaît en même temps que la glace de la banquise.

« Et l’on observe que certaines populations ont diminué depuis plusieurs années. L’une d’entre elles a déjà disparu », avertit le chercheur.

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