LIVRE III

Si nous portons notre attention surTeau, nous trouvonà qu'elle est un milieu moins dense que la terre et considérablement plus dense que Tair. Comme cet élément, en vertu de sa fluidité, cède facilement à une pression extérieure, il s'en suit qu'une certaine relation existe entre lui et la forme, la dimension et le poids de Tanimal qui y chemine.

Les animaux qui s'y meuvent le plus vite, sont ceux qui ont à peu près la même densité, ou sont un peu plus lourds, et sont munis de surfaces étendues, que par une habile courbure ou torsion (car l'une implique l'autre), ou par une contraction et une extension soudaine, ils appliquent en tout ou en partie pour obtenir le maximum de résistance dans un sens, le minimum de déplacement dans Tautre, Le changement de forme, et les mouvements particuliers de la surface natatoire sont rendus néces-

saires par ce fait, signalé pour la première fois par Sir Isaac Newton, que les corps ou les animaux se mouvant dans l'eau ou dans l'air, éprouvent une résistance sensible, qui est plus ou moins grande suivant la densité proportionnelle, la ténacité du fluide, la forme, la superficie et la vitesse de l'animal. . •

Pour obtenir le degré de résistance et de non-résistance nécessaire à la progression dans Teau, la nature, qui n'est jamais en faute, a imaginé quelques expédients extrêmement ingénieux — les animaux Syringogrades qui avancent en suçant et en rejetant alternativement l'eau dans laquelle ils sont immergés, — les Méduses par une contraction et une dilatation rhythmique de leur disque en forme de champignon, — les Rotifères ou animalcules à roues par une action vibratile de leurs cils, qui, suivant le Professer Quekett, se tordent sur leurs pédicelles de manière à diminuer et à augmenter l'étendue de la surface présentée à l'eau, comme il arrive dans le maniement d'une rame. Un procédé très-analogue est employé par le Ptéropode, que Ton trouve en nombre infini dans les mers septentrionales, et qui, d'après Eschricht, emploie des appendices en forme d'aile situés près de la tète comme une double pagaie, semblable dans son aspect général à celle aujourd'hui en usage chez les Groenlandais. Cependant le mouvement caractéristique adopté dans l'immense majorité des cas est celui que Ton voit ordinairement chez le poisson (fig. 29 et 30).

Il consiste, comme le savent mes lecteurs, en un mouvement curviligne, en coup de fouet ou de fléau, de la queue largement étalée qui oscille de côté et d'autre du corps, dans quelques cas avec une vitesse et un pouvoir

NATATION DU PUiïSON 91

immenses. Les muscles chez le poisson sont, comme on l'a expliqué, arrangés le long de la colonne vertébrale, et consliLuent le volume de l'animal, ceci formant une loi que lorsque les extrémités manquent, comme dans le

lalma ulor) nigunt 1 loiiir. On ohwrvsra qua . deux conrhei, l'une vers Ja lète, l'nut» -ren l> lomon <it (dmlriblemsnl dupnUe pour fendra

serpent d'eau, ou sont rudimentaires comme chez le poisson, le lepidosiren >, le protée et l'axoloti, les muscles

' Le lepidosiren eat muni de deux corps effilés, flexibles, rameu2, qui dépendent de la partie antérieure veQtrale4e ranimai,

Ui PUOCJUE8810N SUtt L'EAU LT DANS L'EAU

du trono sont très-développés. Dans de tels cas, le fardeau de la looomotion tombe surtout, sinon entièrement, sur la quuue et lu portion inférieure du corps. On voit bien TolT^t de cette loi dans la métamorphose du têtard, où |0N rnuHûloH du trono et de la queue se modifient, et où la quouo elle- mémo disparaît quand les membres de la grenouille mmt tout à fait développés. La même loi domine Amn (^ortuiuK oxemplea où les extrémités antérieures sont (Mitnimr^tlvoinent puri^Uteti, mais trop petites pour nager («uttnu^ ihm la balt^lna, le marsouin, le dugong et le laiimnlln, ^t 0(4 lea extrdmitd» antérieures et postérieures ^nUliiia (^ U l^tU, lualtt ti^«-réduit6d comme chez le crommiIiIM) It^ (iKnh 0t lu mdumandre. La baleine, le marsouin, Im ilii(SMMtf Pi \p lanmntin emploient leurs membres an- K^li^MI'ii \m\V ià*<J(juUlbrer, se retourner, mais leur grand MitiHUti {\p loouumtlun étant la queue. On peut en dire f^i4i4ht ilu urooudile, du triton et de la salamandre, qui ne jEîM ^^l'vent de leurs extrémités que d'une manière tout à f^H secondaire par rapport à leur queue. Les mouvements purticuliers du tronc et de la queue appUqués à la natation se voient dans les meilleures conditions chez le poisson, et doivent être maintenant brièvement décrits .

Natation du Poisson, de la Baleine, du Marsouin, etc. — Suivant Borelli ^ et tous ceux qui ont écrit depuis ce temps , le poisson en nageant fait vibrer sa queue de

la sirène ayant dans la même région deux paires de membres rudimenlaires garnis de quatre doigts impairfaits, tandis que le prêtée a i>es extrémités antérieures armées chacune de trois doigts et une très-faible extrémité postérieure terminée par deux doigts. 1 Borelli, a De motu animalium , » planche 4, ûg. 5. ^ vol. in 4". Rome, 1680.

chaque côté d'une ligne donnée, absolument comme un gouvernail est mis en oscillation par le mouvement de sa barre. La ligne dont il est question, correspond à Taxe du poisson, quand il est en repos et son corps droit, et au parcours suivi par le poisson quand il nage. Il représente donc l'axe du poisson et Taxe du mouvement. Selon sa théorie, la queue, quand elle se courbe ou se fléchit pour faire ce que Ton appelle le coup d'arrière ou non efficace, s'éloigne avec force de la ligne imaginaire, sa surface courbée, concave, mordante, étant dirigée vers l'extérieur. Lorsque, d'autre part, la queue s'étend pour faire ce que l'on appelle le coup efficace ou d'avant elle se presse vers la ligne imaginaire, sa surface convexe ou non-mordante étant dirigée intérieurement.

FiG. 31. — NutatioQ da Poisson. — D'après Borelli.

Quand la queue du poisson frappe dans la direction a i, on dit que la tête du poisson voyage dans la direction c h. Quand la queue frappe dans le sens g e, on dit que la tête voyage dans le sens cb; ces mouvements, lorsque la queue s'agite avec une vitesse suffisante, font mouvoir le corps du poisson suivant la ligne d cf. L'explication est satisfaisante en apparence ; mais une analyse attentive de la natation du poisson vivant me porte à la croire incorrecte. Selon cette opinion , communément admise , la queue

éprouverait une plus grande résistaiitCe pendant le coup d'arrière, c est-à-dire pendant que la queue s'écarte de Taxe du mouvement {d c f] que pendant le coup d*avant, ou lorsqu'elle s'étend et se rapproche de Taxe du mouvement. C'est une conséquence de ce que la surface concave de la queue s'applique à l'eau pendant ce qu'on appelle le coup d'arrière ou inefficace, et la surface convexe pendant ce que Ton appelle le coup d'avant ou efficace. C'est juste l'opposé de ce qui arrive effectivement, et ce qui a conduit Sir John Lubbock à déclarer qu'il y avait une période i-endant laquelle Taclion de la queue ramenait le poisson en arrière, ce qui est évidemment erroné. Il y a encore une difficulté. Quand la queue du poisson est poussée dans le sens g e, la tête ne se meut pas dans la direction c b, comme on le dit, mais dans la direction c h, le corps du poisson décrivant Tare de cercle, a c h. C'est un fait d'observation. Si un poisson au repos force tout d'un coup sa queue d'un côté et courbe son corps , le poisson décrit dans Teau une courbe correspondante à la forme prise par le corps. Si la concavité de la courbe du corps est dirigée vers le côté droit, le poisson nage dans une courbe vers ce côté. A cela il n'y a pas d'exception, comme chacun peut facilement s'en convaincre en observant les mouvements d'un poisson rouge dans un vase. L'observation et Texpérience m'ont convaincu que quand un poisson nage, il ne projette jamais son corps suivant une courbe simple, comme celle de la fîg. 31, p. 93, mais toujours en une double ou figure en 8 comme on le voit dans la fig. 32 i.

* C'est seulement quand le poisson veut se retourner qu'il force son corps à parcourir une courbe simple.

La double courbe est nécessaire pour permettre au poisson de présenter une surface convexe ou non mordante (c) à Teau pendant la flexion (coup d'arrière des auteurs), quand il éloigne avec force la queue de Taxe du mouvement, et une surface concave ou mordante (s) pendant Textensi^n (coup d'avant ou coup efficace des auteurs), ou la queue est poussée avec une énergie croissante vers Taxe du mouvement (a b) ; la résistance

FiG. 32. — Natation de l'Esturgeon. D'après natare. Comparez aux iig. 18 et 10, p. 54 et 56 ; fig. 23, p. 62, et fig. 64 à 73, p. 192, 195 et 199. — Originale.

occasionnée par une surface concave comparée à celle d'une convexe étant dans le rapport de deux à un. La courbe double ou complémentaire suivant laquelle le poisson force son corps en nageant, est nécessaire pour corriger la tendance de la tête du poisson à se mouvoir dans la même direction ou du même côté que celui où se tourne la queue. Dans la natation, le corps du poisson décrit un parcours ondulé, mais cela ne peut avoir lieu que quand la tête et la queue du poisson voyagent dans des directions opposées et sur les côtés d'une ligne droite donnée, comme on l'a représenté fig. 32. Les parties antérieures et postérieures du poisson occupent alternativement les positions indiquées par de etw v; le poisson

oscillant de chaque côté d'une ligne donnée, et glissant par un mouvement sinueux et ondulé.

J'ai représenté le corps du poisson comme replié en deux courbes, parce qu'il n'y en a jamais moins. Je les ai appelées courbes céphalique (d) et caudale (c) à cause de leurs positions respectives. Dans les poissons à long corps tels que les anguilles, le nombre des courbes s'accroît, mais en tout cas les courbes vont par paires et sont complémentaires. Les courbes caudales et céphaliques nonseulement se complètent Tune l'autre, mais encore se servent mutuellement de support, la courbe céphalique avec l'eau quelle contient formant le point d'appui de la caudale et vice versa. Le poisson en nageant frappe avec sa queue d'un côté et de l'autre, absolument comme une rame frappe d'un côté et de l'autre quand on godille. Elle décrit donc une figure en forme de 8 dans l'eau (e fg hijkl de la fig. 32). Pendant chaque coup ou mouvement latéral la queue est étendue, puis fléchie. Elle s'étend et sa courbe se réduit en se rapprochant de la ligne a b (fig. 32), se fléchit et forme une nouvelle courbe, quand elle s'éloigne de la ligne en question. La queue agit efficacement comme propulseur pendant l'extension et pendant la flexion, de sorte que, strictement parlant, la queue n'a pas de coup de retour ou coup inefficace. Les termes d'efficace et d'inelficace employés par les auteurs ne peuvent s'appliquer que dans un sens comparatif et restreint : la queue opère toujours, mais est un propulseur moins efficace quand elle se fléchit ou se courbe, que quand elle s étend ou se redresse. Mais dirigeant toujours la concavité de sa queue (s et () vers l'axe du mouvement (a b) pendant l'extension, et sa convexité (c et v) loin de cet

axe (a b) pendant la flexion , le poisson exerce la plus grande quantité de puissance propulsive avec la moindre quantité de glissement. Dans Textension de la queue, la courbe caudale se réduit à mesure que la queue se rapproche de la ligne a b. Dans la flexion, se forme une nouvelle courbe {v) pendant que la queue s'éloigne de la ligne ab. Tandis que la queue passe des en f, la tête passe de d en w. Il y a donc une période qui doit être fort courte où les courbes céphalique et caudale cessent d'exister, où le corps du poisson est droit et peut avancer sans obstacle. Les différents degrés de résistance éprouvés par la queue en décrivant ses mouvements en forme de 8, sont représentés par les courbes de diverses dimensions, ^A 0^» ^J 6t ^^U^ig- 32, p. 95). Les courbes e/'indiquent la résistance éprouvée parla queue pendant la flexion quand elle s'éloigne à droite de la ligne ab. Les courbes gh indiquent la résistance éprouvée par la queue quand elle s'étend et se rapproche de la ligne ab. Cela constitue une demi-vibration ou oscillation de la queue. Les courbes ij indiquent la résistance éprouvée par la queue lorsqu'elle est une seconde fois fléchie et éloignée de la ligne ab vers la gauche. Les courbes kl indiquent la résistance éprouvée par la queue lorsqu'elle est une seconde fois étendue et rapprochée de la ligne ab. Cela constitue une vibration complète. Ces mouvements se répètent en succession rapide, aussi longtemps que le poisson continue à nager en avant. Ils varient seulement quand le poisson veut se retourner; dans ce cas la queue donne des coups simples soit à gauche soit à droite suivant que le poisson veut tourner à gauche ou à droite. La résistance éprouvée par la queue dans les positions ef et ij, est diminuée parce que

PfTTIOaEW. 7

la queue est légèrement comprimée, parce qu'elle se meut plus lentement et parce que le poisson tourne autour de son grand axe de manière à présenter obliquement la queue à l'eau. La résistance éprouvée par la queue dans les positions gh et kl, s'accroît parce que la queue s'étale, qu'elle se meut avec plus d'énergie, et parce que le poisson tourne sur son grand axe de manière à présenter le plat de la queue à l'eau. Les mouvements de la queue se ralentissent quand elle s'éloigne de la ligne ab, et s'accélèrent quand elle s'en rapproche. Ce n'est pas tout. Quand la queue s'éloigne lentement de la ligne ab, elle laisse derrière elle un courant, qui rencontrant la queue lorsqu'elle revient avec une vitesse croissante vers la ligne ab, accroît énormément la prise de la queue sur l'eau et par suite son pouvoir propulseur. On peut dire que la queue agit sans frottement et produit précisément la quantité de courants qui lui apporte la plus grande surface d'appui. Sous ce rapport la queue du poisson est infiniment supérieure comme organe propulseur à toutes les formes d'hélice imaginées jusqu'à présent. L'hélice à présent employée dans la navigation cesse d'être effective lorsqu'elle est poussée au delà d'une certaine vitesse. L'hélice formée par la queue du poisson, en vertu de son action réciproque et de la manière dont alternativement elle évite et saisit l'eau, devient plus effective à mesure qu'augmente la rapidité de ses vibrations. Les remarques que nous faisons en ce moment sur la queue et l'eau sont également vraies à propos de l'aile et de Tair. La queue et l'aile agissent d'après un principe commun. On peut donc établir une certaine analogie entre l'eau et l'air comme milieux et entre la queue et les extrémités, comme

instruments de locomotion. Il suit de là que l'eau et Fair subissent l'action de courbes ou de pressions ondulatoires émanant dans un cas de la queue du poisson, dans l'autre de l'aile de l'oiseau, les courbes réciproques et contraires en lesquelles se projettent la queue et l'aile en nageant et en volant constituant les hélices mobiles ou vis, qui, pendant leur action, produisent l'espèce et le degré précis de pression appropriés aux milieux fluides, et auxquels ils correspondent avec la plus grande promptitude. Le corps du poisson tout entier est en action quand il nage; mais comme la queue et la partie inférieure du tronc sont plus libres dans leur mouvement que la tète et la partie supé* rieure, qui sont plus rigides, et parce que les tendons d un grand nombre de muscles s'insèrent dans la queue, les oscillations sont plus grandes dans la direction de cette dernière. Les mouvements musculaires se propagent en ondes spirales d'avant en arrière ; et les ondes de force réagissent sur l'eau et font glisser le poisson en avant suivant une série de courbes. Puisque la tôte et la queue, comme on l'a dit, voyagent toujours suivant des directions opposées, et que le poisson alterne ou change constamment de côté, il décrit en réalité une courbe ondulée. Ces remarques peuvent être facilement vérifiées par l'observation de la natation de l'esturgeon dont les mouvements sont particulièrement lents et réfléchis. Le nombre des courbes suivant lesquelles le poisson se projette en nageant, s'accroît chez les poissons à long corps, comme les anguilles, et diminue chez ceux dont le corps est court ou comparativement dépourvu de flexibilité. D'après la diminution proportionnelle des courbes suivant lesquelles le corps se projette pendant la natation, le degré de rota-

tion des nageoires ou de la queue augmente, quelques poissons comme le maquereau se servant de la queue beaucoup à la manière d'une hélice de bateau à vapeur. On peut ainsi dire que le poisson entraîne l'eau en deux directions, c'est-à-dire d'arrière en avant par une torsion ou mouvement hélicoïdal de son corps autour de son grand axe, et latéralement en faisant décrire à ses portions antérieure et inférieure des courbes opposées. Les nageoires pectorales et autres quand elles agissent, le font aussi suivant des courbes, leur mouvement, comme dans le corps lui-même, se transmettant en ondes spirales ; et il est digne de remarque que l'aile de l'insecte, de la chauve-souris et de l'oiseau obéit à des impulsions semblables, l'aile étant, comme je vais le montrer à présent, un organe essentiellement spiral.

La torsion des nageoires pectorales se voit bien chez la perche commune (Perça fluviatUis) et encore mieux dans TEpinoche {Gasterosteus spinosus) , qui fréquemment, la dernière surtout, nagent seulement avec leur aide ^ . Dans l'Epinoche les nageoires pectorales sont si délicates et se pUent avec tant de vigueur qu'elles peuvent échapper à l'œil, surtout quand elles sont en mouvement. L'action des nageoires peut se renverser à volonté, de manière que ce n'est pas chose rare que de voir l'épinoche avancer la queue la première. Les nageoires sont tournées ou tordues et leur marge libre animée de mouvements spiraux qui ressemblent de près à ceux qui animent les ailes des insectes 2.

*■ Les Syngnathes ou poissons tubes nagent surtout par les ondulations de leur nageoire dorsale.

' Si l'on doit regarder les nageoires pectorales comme les ho-

La rotation du poisson autour de son grand axe se voit

dans les meilleures conditions, chez le requin et l'ealur-

mologu^s des exlrémiléa antérieures (ce qu'elles sont incontes lablement), il n'est pas étODDant dy retrouver clairement les mouvements rolatoirea qui sont observables dans les extrémités des quadrupèdes et si pleinement développés dans les ailes des chauves -souri s et des oiseaux. •< Les muscles des nageoires pectorales, remarque le professeur Owen, quoique très-petits, peu nombreux et simples quand on les compare à ceux des membres homologues des vertèbres plus élevés, Eufdsent cependant pour tous les mouvements requis des nageoires, — les élevant, abaissant, avançant, et par un coup oblique, les apposant encore prônes et aplatis sur les côtés du corps. Les rayons ou doigts à la (ois des pectorales et des ventrales (celles-ci analogues des extrémités postérieures] peuvent s'écarter et se rapprocher, et les membranes intermédiaires s'étaler ou se replier. • — Op-cit., vol. I,

geon, dont le premier a besoin de se tourner de côté pour saisir sa proie, et chez les syngnathes dont les mouvements sont exceptionnellement lents. La torsion de la queue est parfois bien marquée dans la natation de la salamandre. Chez les remarquables mammifères, la baleine ^, le marsouin, le lamantin et le dugong (fig. 38, 34 et 35), les mouvements sont strictement analogues à ceux du pois-

Fig. 35. — Squelette de Dugong. Dans ce curieux animal les extrémités antérieures sont plus développées que dans le lamantin et le marsouin, et ressemblent à ce qu'on trouve dans le phoque, Tours marin et le morse, elles servent à maintenir l'équilibre et à tourner, la queue étant le véritable instrument de propulsion. La colonne vertébrale ressemble beaucoup à celle d'un poisson et permet à la queue de fouetter dans une direction verticale. — Comparez à la fig. 29, p. 91. — D'après Dallas.

son, la seule différence étant que la queue agit de haut en bas ou verticalement au lieu d'agir latéralement. Les extrémités antérieures, qui chez ces animaux sont relativement parfaites, tournent sur leurs grands axes, et s'appliquent obliquement ou non obliquement à Teau , pour aider à l'équilibre et aux détours. La natation est accomplie presque exclusivement par la queue et la moitié inférieure du tronc, la queue de la baleine exerçant un prodigieux pouvoir.

Il en est tout autrement chez les raies dont les mem-

1 Voyez « Remarques sur la natation des Cétacés, & par le Dr Mûrie. Procès verbaux de la Soc. Zool., 1865, p. 210.

bres surtout servent à la progression, et battent l'eau à fort peu près comme les ailes d'un oiseau battent l'air. Chez le castor la queue est aplatie tranversalementcomme , chez les mammirêres précédents, mais, en nageant, il la ' fait agir latéralement comme les poissons. La queue de l'oiseau qui est aussi comprimée de bas en haut peut se tordre obliquement et quand elle est dans cette position faire l'office d'un gouvernail.

Natation du phoque, de i'ours marin et du morse. — Chez le phoque, les extrémités antérieures et postérieures sont plus parfaites que chez la baleine, le marsouin, le dugong et le lamantin; la forme générale et le mode de progression (si l'on tient compte de ce fait qu'ils nagent à l'occasion sur le dos) sont essentiellement semblables à ceux du poisson.

Le Phoque (/-««o faiida. Mull

eilrémilé. .oit pla. s»ade. qi

JB ehfli le minoDlD et

DmpuuioiBs. 33at3«, p. 101

. - OriQinaU.

On rencontre dans la natation du phoque une particularité sur laquelle je crois bon d'appeler l'attention. Quand la portion inférieure et les extrémités postérieures du corps de ces êtres sont fléchies et creusées, comme il

arrive pendant le coup de retour ou le moins effectif, les pieds naturellement étendus sont plus ou moins complètement serrés ou pressés l'un contre l'autre, afin de diminuer rétendue de la surface présentée à Teau, et comme conséquence, de réduire la résistance produite. Les pieds sont ouverts au plus haut degré pendant l'extension quand est donné le coup le plus efficace, et dans ce cas, présentent leur maximum de surface. Ds forment de puissants propulseurs, à la fois pendant la flexion et l'extension.

L'appareil natatoire du phoque est donc beaucoup plus compliqué que celui de la baleine, du marsouin, du dugong et du lamantin, la queue natatoire de ces animaux étant par sa nature incapable de compression latérale i. Il semblerait que les organes natatoires des phoques (chez lesquels les pieds s'ouvrent et se ferment comme chez les oiseaux nageurs) sont à ceux des mammifères en général, ce,que les plumes des ailes de l'oiseau (celles-ci aussi s'ouvrent et se ferment pendant le vol) sont à la membrane continue formant Faile de l'insecte et de la chauvesouris.

Les extrémités antérieures ou pattes palmées du phoque ne servent pas à la natation, mais seulement à l'équilibre et aux changements de position. Quand ils sont ainsi employés, les pieds de devant s'ouvrent et se ferment quoique dans une étendue moindre que ceux de derrière; la résistance et la non-résistance nécessaires étant assurées par une rotation partielle et une inclinai-

^ Dans quelques exemples, la nageoire caudale du poisson est, comme on Va déjà dit, plus ou moins comprimée pendant le coup de retour, la compression et la torsion de la queue ayant lieu synchroniquement