VOL DES OISEAUX

Toute la face antérieure du thorax de l'oiseau est occupée par des masses musculaires puissantes, et surtout par un grand muscle qui , d'après ses attaches au sternum , aux côtes et à l'humérus, est l'analogue du grand pectoral de l'homme et des mammifères ; son rôle est visiblement d'abaisser l'aile avec force et rapidité, et de prendre sur l'air le point d'appui nécessaire à soutenir, ainsi qu'à mouvoir, toute la masse du corps. Au-dessous du grand pectoral, se trouve le i^ectoral moyen qui a pour action de relever l'aile. Enfin, extérieurement, le •petit 'pectoral^ accessoire du grand, se porte da sternum à l'humérus.

Puisque la force d'un muscle est proportionnelle au volume de cet organe, en voyant que les muscles pectoraux représentent 1/6^ environ du poids total de l'oiseau, on comprend tout de suite que c'est à ces puissants organes qu'est dévolu le rôle principal dans l'acte du vol.

Borelli a voulu déduire du volume des pectoraux la force dont ils sont capables; il a cru pouvoir conclure que la force employée par l'oiseau pour voler égale 10,000 fois son poids. Nous ne réfuterons point l'erreur de BoreUi; assez d'autres se sont chargés de la combattre, en cherchant à substituer aux évaluations du physiologiste Italien des chiffres dont l'exactitude ne serait guère plus facile à prouver. Les contradictions si grandes qui existent entre les différentes estimations de la force musculaire des oiseaux tiennent à ce que ces tentatives de mesures étaient prématurées.

C'est ainsi que Navier, d'après des calculs qui n'avaient pour point de départ aucune donnée fournie par l'expérience, s'est cru autorisé à admettre que les oiseaux fournissaient un travail mécanique énorme : 17 hirondelles dépenseraient le travail d'un cheval-vapeur. « Autant vaudrait, » dit spirituellement M. Bertrand, « prouver par le calcul que les oi- « seaux ne peuvent pas voler, ce qui ne laisserait pas d'être a compromettant pour les mathématiques. »

Ailleurs, nous voyons Cagniard-Latour admettre, en vertu d'une théorie, que l'aile s'abaisse 8 fois plus vite qu'elle ne se relève. L'expérience prouve, au contraire, que l'aile de l'oiseau remonte plus vite qu'elle ne descend.

Evaluation de la force musculaire de l'oiseau. — C'est sous forme de travail qu'on doit aujourd'hui mesurer les forces mécaniques. Il faut pour cela connaître : d'une part la résistance que l'aile éprouve à chaque instant de ses mouvements, et d'autre part, le chemin qu'elle fait parcourir à cette résistance. Une telle mesure suppose préalablement connue la résistance de l'air contre le& surfaces de diverses courbures qui se meuvent avec différentes vitesses; elle suppose également connus les mouvements de l'aile avec leur vitesse et leur direction à chaque instant.

Ce problème sera peut-être le dernier dont nous puissions espérer la solution; mais nous pouvons dès maintenant étudier, à d'autres points de vue, la force des muscles de l'oiseau, et apprécier quelques-uns des caractères de cette force.

Ainsi, on peut obtenir expérimentalement une mesure de l'effort maximum que développent les muscles de l'oiseau. Cette mesure pourra bien ne pas correspondre à l'effort réel qui est effectué pour le vol, mais elle nous empêchera de tomber dans des estimations exagérées.

Si les estimations de Borelli et même celles de Navier étaient justes, on devrait trouver aux muscles de l'oiseau une force statique très- considérable. L'expérience montre que les muscles de l'oiseau ne semblent pas capables d'efforts plus énergiques que ceux des autres animaux.

Expérience. — Une première expérience fut faite sur une buse. L'animal chaperonné fut étendu sur le dos, les ailes fixées sur la table par des sacs remplis de grenaille de plomb. — L'apphcation du chaperon plonge ces animaux dans une sorte d'hypnotisme pendant lequel on peut faire sur eux toute espèce d'opérations, sans qu'ils trahissent aucune douleur. — On mit à nu le grand pectoral et la région humérale, on lia l'artère et on désarticula le coude en faisant l'ablation de tout le reste de l'aile. Une corde fut fixée à l'extrémité de l'humérus et, au bout de la corde, on plaça un plateau dans lequel on versa de la grenaille de plomb. Le tronc de l'oiseau étant parfaitement immobilisé , on excita le muscle

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par des courants induits interrompus ; pendant que se produisait la contraction artificielle , un aide versait la grenaille de plomb, jusqu'à ce que la force de raccourcissement du muscle fût surmontée. A ce moment, le poids supporté était de 2 kilogrammes 380 grammes.

Si l'on tient compte de l'inégale longueur des bras de levier de la puissance et de la résistance, on trouve que le muscle pectoral avait dû produire un effort total de 12 kil. 600 grammes, ce qui correspondait à une traction de 1298 grammes pour chaque centimètre carré de la coupe transversale du muscle.

Un pigeon placé dans les mêmes conditions a donné , comme effort total, un poids de 4,860 grammes, ce qui, d'après la section transversale de son muscle, portait environ à 1 ,400 grammes l'effort que pouvait développer chaque faisceau musculaire d'un centimètre carré de section.

Admettons que l'excitation électrique, employée dans ces expériences pour faire contracter les muscles, développe un effort moindre que celui que la volonté commande, il n'en est pas moins vrai que ces valeurs, plus faibles que celles qu'on obtient, en général, sur les muscles des mammifères , dans les mêmes conditions , n'autorisent point à admettre chez l'oiseau une puissance musculaire spéciale.

Enfin, s'il était permis d'invoquer, dans cette estimation les lois de la thermo-dynamique, on pourrait affirmer que l'oiseau ne doit pas développer, dans le vol, un travail bien considérable. Tout travail, en effet, nepouvant s'effectuer que par une consommation de substance , si l'acte de voler constituait une grande dépense de travail, on devrait constater une notable diminution du poids d'un oiseau lorsqu'il revient d'un long voyage. Rien de pareil ne s'observe. Des personnes qui élèvent des pigeons voyageurs nous ont fourni sur ce point des renseignements d'où il résulte qu'un oiseau qui a traversé, d'un seul vol, un espace d'une cinquantaine de lieues (ce qu'il fait, paraît-il, sans prendre de nourriture), pèse à peine quelques grammes de moins qu'au départ. Il serait intéressant de reprendre ces expériences avec des mesures rigoureuses.

Be la rapidité des actes musculaires chez l'oiseau. — Une des particularités les plus frappantes de l'action des muscles de l'oiseau est la rapidité extrême avec laquelle la force s'engendre dans ces muscles. Parmi les différentes espèces animales sur lesquelles nous avons déterminé les caractères de l'acte musculaire, l'oiseau est, après l'insecte, celui qui a donné les mouvements les plus rapides.

Cette rapidité est une condition indispensable du vol. En effet, l'aile qui s'abaisse ne peut trouver sur l'air un point d'appui suffisant, qu'autant qu'elle semeutavecune grande vitesse. La résistance de l'air, au-devant d'un plan qui le refoule, croit sensiblement en raison du carré de la vitesse avec laquelle ce plan se déplace. Il ne servirait de rien à l'oiseau d'avoir des muscles énergiques, capables de produire un travail considérable, si ces muscles n'imprimaient à l'aile que des mouvements lents ; leur force ne trouverait pas à s'exercer, faute de résistance, et aucun travail ne pourrait être produit. Il en est autrement des animaux terrestres qui courent ou rampent sur le sol, avec une allure plus ou moins rapide suivant la nature de leurs muscles, mais qui, en définitive, utilisent toujours leur force musculaire à cause de la parfaite résistance du point d'appui. Chez les poissons déjà, le besoin de rapidité dans les mouvements se faisait sentir, l'eau dans laquelle ils nagent résiste plus ou moins, suivant la vitesse avec laquelle la queue ou les nageoires la repoussent; aussi, l'acte musculaire est-il bref chez les poissons , mais il l'est beaucoup moins que chez les oiseaux qui se meuvent dans un milieu bien plus mobile encore.

Pour comprendre la production si rapide du mouvement dans les muscles de l'oiseau, il faut se rappeler que ces mouvements sont liés à des actions chimiques, produites dans la substance même du muscle, où elles engendrent , comme dans nos machines , la chaleur et le mouvement. Or il faut admettre quf ces actions naissent et se propagent plus facilement dans les muscles des oiseaux que chez toute autre espèce animale. C'est ainsi que les ' différentes poudres de guerre présentent des durées variables dans leur déflagra-

tion, et par suite, impriment des vitesses très-différentes aux projectiles qu'elles lancent.

Enfin, la forme du mouvement présente, chez les différentes espèces d'oiseaux, des particularités que nous avons déjà signalées. On a vu, chapitre VIII, comment varient les dimensions des muscles pectoraux, suivant que les battements de l'aile doivent avoir beaucoup de force ou beaucoup d'étendue; nous ne reviendrons pas sur ce sujet.

Forme de Voiseau. — Tous ceux qui se sont occupés de l'étude du vol des oiseaux ont insisté, avec grande raison, sur la forme de ces animaux qui les rend éminemment propres au vol. Ils y ont vu les conditions de stabilité parfaites dans le milieu aérien. Ils ont bien compris le rôle de ces grandes surfaces que forment les ailes et qui peuvent, parfois, a^^ir comme un parachute, pour produire une descente très-lente de l'animal ; tandis que, d'autres fois, ces surfaces glissent sur l'air, et, suivant l'inclinaison de leur plan, permettent à l'oiseau de descendre très- obliquement, de s'élever même, ou de planer en tenant ses ailes immobiles. Des observateurs sont allés jusqu'à admettre que certaines espèces d'oiseaux avaient, dans le vol, un rôle tout passif, et que hvrant leurs ailes au souffle du vent, ils lui empruntaient une force capable de les diriger en tout sens et contre le vent lui-même. Il nous semble important de discuter, en quelques mots, ce point capital de la théorie du vol.

La stabilité de l'oiseau a été bien expliquée; il n'y a rien à ajouter aux remarques qui ont été faites à ce sujet. L'attache des ailes se fait précisémentau point le plus élevé du thorax, et, par conséquent, lorsque les ailes déployées prennent un point d'appui sur l'air, tout le poids du corps se trouve placé au-dessous de cette surface de suspension. On sait, en outre, que dans le corps lui-même, les organes les plus légers : les poumons et les sacs aériens, sont en haut ; que la masse intestinale, déjà plus dense, est située plus bas; enfin, que les muscles thoraciques, si volumineux et si lourds, occupent le point inférieur du système. Ainsi, la

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partie la plus lourde est placée le plus bas possible audessous du point de suspension.

L'oiseau qui descend, les ailes déployées, présentera donc toujours sa région ventrale en bas, sans avoir besoin de faire des efforts d'équilibre ; il prendra cette attitude passivement : comme la prend un parachute abandonné dans l'espace, comme la prend aussi le volant qui retombe sur la raquette.

Mais cette chute verticale est. un cas exceptionnel : l'oiseau qui se laisse tomber est presque toujours animé d'une vitesse horizontale préalable ; il glisse donc obliquement sur l'air, comme glisse tout corps léger et à grande surface placé dans les conditions de stabilité qui viennent d'être indiquées. M. J. Pline a très-bien étudié les différentes sortes de glissement qui peuvent alors avoir lieu ; il les a même reproduites au moyen de petits appareils qui imitent l'insecte ou l'oiseau quand ils volent sans agiter leurs ailes.

Que l'on prenne une feuille de papier de forme carrée, et

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Fig. 90. — Représentant : à gauche, un appareil de planement équilibré par deux masses égales placés aux extrémités de la tige qui est logée dans le fond de l'angle dièdre. Cet appareil tombe verticalement comme l'indiquent les positions successives de la tige munie de deux masses. — A droite, on voit le même appareil muni d'une seule masse. La chute est parabolique, ainsi que le montre la trajectoire ponctuée.

qu'on la ploie par le milieu, de manière à former un angle dièdre très-obtus (fig. 90); puis au fond de cet angle, fixons avec un peu de cire une tige de métal munie de deux

masses de même poids; on aura un système stable dans l'air. Si le centre de gravité passe exactement par le centre de figure, en abandonnant cet appareil dans l'espace , on le verra tomber verticalement , la convexité de son angle étant tournée en bas.

Si l'on enlève l'une des deux masses, de manière à déplacer le centre de gravité , l'appareil, au lieu de tomber verticalement, suivra une trajectoire oblique et glissera sur l'air d'un mouvement accéléré (fig. 90 moitié droite).

La trajectoire parcourue par ce mobile sera située dans un plan vertical, si les deux moitiés de l'appareil sont bien symétriques; dans le cas contraire, elle s'infléchira du côté où l'appareil, coupant l'air, trouve le plus de résistance. Ces effets, bien faciles à comprendre, sont identiques avec ceux que produit, dans la marche d'un navire, la résistance du gouvernail. Ils peuvent aussi se produire dans le sens vertical ; de sorte que la trajectoire de l'appareil peut être une courbe à concavité supérieure ou inférieure, suivant le cas.

Tout corps mince qui est courbé, tend à glisser sur l'air suivant la direction de sa propre courbure.

Fig. 01. — Oq a relevé le bord postérieur des deux plans de l'angle dièdre. Après une cbate desceodaale parabolique, l'appareil remonte, ainsi que la trajectoire ponctuée.

Si, dans notre petit appareil, nous relevons le bord postérieur ou le bord antérieur des plans latéraux, nous verrons,

à un moment donné de sa chute oblique, l'appareil remonter contre la pesanteur, mais perdre bien vite son mouvement de translation (fig. 91). Que s'est-il passé?

Tant que le mobile, dans sa chute, n'a eu que peu de vitesse, l'effet de sa courbure est resté insensible, parce que l'air ne présente de résistance aux surfaces qu'en raison de la vitesse dont elles sont animées. Mais lorsque la vitesse a été assez grande, un effet de gouvernail s'est produit, qui a relevé l'extrémité antérieure du mobile et lui a imprimé une direction ascendante. Alors la pesanteur qui était la force accélératrice du glissement de l'appareil dans l'air est devenue retardatrice : à mesure que le mobile s'élevait, il a perdu sa vitesse et est arrivé à l'immobilité. Après cela, une rétrogradation a commencé, puis une remontée en arrière , de façon que l'appareil est arrivé sur le sol par oscillations successives.

Enfin si l'on donne au mobile une légère concavité par en bas, l'inverse se produit : on voit (fig. 92), à un certain

Fig. 92. — La partie postérieure du plan de l'angle dièdre a été recourbée en bas. Après une chute parabolique, le mobile prend une marche descendante très-rapide.

moment, la trajectoire s'infléchir brusquement en bas et le mobile frapper le sol avec une grande violence. Dans ce second cas, au moment où l'etfet de gouvernail s'est produit, la direction nouvelle s'est trouvée favorisée par la

pesanteur qui a précipité la chute, tandis que, tout à l'heure, elle ralentissait la remontée.

Nous avons insisté sur ces effets, parce qu'ils se produisent fréquemment dans le vol des oiseaux. Ils sont signalés dans les anciens traités de fauconnerie qui décrivent les évolutions des oiseaux chasseurs. Sans remonter plus haut, on trouve dans Huber (1) la description de ces mouvements curvilignes des faucons, auxquels on donnait le nom de passades, et qui consistaient en une descente oblique de l'oiseau suivie d'une ressource ou remontée (du latin resurgere).<i L'oi- « seau, dit Huber, emporté par sa propre vitesse, irait tou- « cher la terre et s'y fracasser, s'il n'usait de certaine faculté c( qu'il a de s'arrêter au plus fort de sa vitesse et de se porter « droit en haut, au degré nécessaire pour être à même de « faire une seconde descente. Ce mouvement suffit, non- « seulement pour arrêter sa descente , mais encore pour le « porter, sans qu'il fasse aucun effort, aussi haut que le ni- « veau d'où il est parti. »

Assurément, il y a de l'exagération à dire que l'oiseau remonte sans faire d'effort actif, ju squ'au niveau d'où il est parti ; la résistance de l'air doit éteindre une partie de la force qui a été acquise pendant la chute et qui doit se transformer en remontée. On voit cependant que le phénomène de la ressource est bien constaté par les observateurs, et qu'il a été considéré par eux comme un acte en quelque sorte passif, dans lequel l'oiseau n'a pas à dépenser de force musculaire.

'Le planemenl présente, dans certains cas, une grande analogie avec les phénomènes décrits précédemment. Lorsqu'un oiseau, un pigeon par exemple, a parcouru une certaine distance en battant des ailes, on le voit suspendre tout battement pendant quelques instants et glisser sur l'air, soit horizontalement , soit en s' abaissant ou en s'élevant. Le planement descendant est celui qui présente la plus longue durée ; en effet, ce n'est qu'une chute extrêmement ralentie, mais dans laquelle la pesanteur entretient le mou-