DES VARIÉTÉS QUI S'OBSERVENT DANS LE VOL DES OISEAUX

Les diverses espèces d'oiseaux présentent des différences dans leur manière de voler. — Différences que présente le vol d’un oiseau, suivant l'instant où on l’observe. — Conditions expérimentales dans lesquelles on peut faire voler des oiseaux. — Influence du vent, absolu ou relatif, sur les caractères du vol ramé. — Du vol sans coups d'ailes. — Identité des effets du vent dans tous les genres de vol. — Il est utile de distinguer le vol plané du vol à voile. — Le mécanisme du cerf-volant éclaire celui du vol sans coups d’ailes. — Moyen d'analyser, avec précision, les différents actes du vol sans coup d'ailes.

$ 169. Les diverses espèces d'oiseaux rameurs présentent des différences dans leur manière de voler. — La simple observation montre que chaque espèce d'oiseaux a son type de vol | caractéristique, fort difficile sans doute à définir, mais qu'un | œil exercé reconnaît d’'instinct. Avec les moyens d'analyse dont | nous disposons maintenant, il faudra que les différents types du | vol se caractérisent d’une manière aussi nette que les formes anatomiques d’après lesquelles se différencient les espèces d'oiseaux. Rien ne saurait être plus fructueux pour l’intelligence du mécanisme du vol, que ce rapprochement des caractères fonctionnels et des caractères anatomiques.

La photographie instantanée saisit, et fixe en même temps, le caractère de la fonction et celui de l'organe qui l’accomplit; elle permet donc la comparaison la plus importante, celle qui anime, en quelque sorte, la morphologie et lui donne sa signification véritable.

Parmi les différentes méthodes basées sur l’emploi de la photographie instantanée, il s’agit de choisir la plus parfaite, celle qui s'applique le mieux au but que nous nous proposons.

La photochronographie sur champ obscur est la plus simple, mais elle ne donne que les images d'oiseaux blancs et n’a parconséquent que des applications restreintes.

L'analyseur photochronographique à bande sans fin ($ 100) permettra d'opérer sur tout oiseau, quelle qu’en soit la couleur et quel que soit le fond devant lequel il vole. Cet instrument présente, en outre, l'avantage de donner un nombre d'images distinctes bien plus grand que la photochronographie ordinaire, et par conséquent de saisir plus complètement les différences qui existent chez les diverses espèces dans les phases d’un battement d’aile.

Mais il ÿ à trop peu de temps que j'ai réalisé cet appareil, et

le nombre des applications que j'en ai pu faire est encore trop restreint pour se prêter à la comparaison des types du vol chez

les différents oiseaux rameurs : une telle étude exigera un long travail.

On peut toutefois, en comparant les images de différentes espèces d'oiseaux, montrer que tous les rameurs exécutent les mêmes actes, dans un battement d'ailes, à part la fréquence des battements et peut-être la durée relative de leurs différentes phases.

Les types qui vont être représentés ci-après sont au nombre de six (fig. 144 à 149). Les uns appartiennent à des oiseaux franchement rameurs, le Pigeon et le Canard, ou à des espèces capables de faire de longs planements en glissant sur l'air, comme le petit Héron blanc et le Héron aigrette. Les autres enfin se rapportent à des oiseaux qui pratiquent le vol à voile,

soit par les grands vents, comme le Goéland, soit par des vents très modérés, comme le Pélican ‘.

Canard (photogravure).

Fig. 144. — Pigeon (dix imagespar seconde).

Fig.

L'échelle au bas de la figure représente la longueur d’un mètre.

| 1. C'est grâce à l’obligeance de mes amis, A. Milne Edwards et A. Geof- | froy Saint-Hilaire, que j'ai pu étudier ces oiseaux qui appartenaient, les

La plupart de ces figures ont été reproduites par la gravure: elles ne sont donc pas assez fidèles pour se prêter à une analyse

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ig. 147, — Héron aigrette (vol ascendant puis horizontal).

Fi

uns au Muséum d'histoire naturelle, les autres au Jardin zoologique d'acclimatation.

rigoureuse, mais elles donnent une idée de la variété d’aspects que présentent certaines espèces, à divers instants du vol ramé.

Fig. 148. — Goéland, vol horizontal (dix images par seconde).

De la comparaison de ces différents types de vol ressort, tout d'abord, l'impression de différences ; puis, peu à peu, on arrive à

Fig. 149, — Pélican (vol descendant).

saisir, à travers ces dissemblances superficielles, de profondes analogies, et l’on trouve toutes sortes de transitions entre les types fonctionnels. De sorte que l’axiome de Linné : Natura non facit saltus, domine aussi bien la physiologie comparée que la

morphologie.

$ 170. Différences que présente le vol d’un oiseau, suivant l'instant où on l'observe. — Aux particularités qui sont liées à la conformation spéciale de chaque espèce s’en ajoutent d’autres, non moins importantes, qui tiennent à l'effet que l’oiseau veut obtenir. Le vol change de caractères à chaque instant ; les mouvements des ailes ne sont pas les mêmes à l'essor, en plein vol et au moment de l'arrêt. On a vu $ 23 que, dans le vol du Pigeon, l'œil peut déjà saisir certaines différences qui se produisent à ces divers instants et qui consistent en un déplacement de l’angle d'oscillation des aïles: Les mouvements du vol changent également, suivant que l'oiseau veut monter ou descendre; accélérer, ralentir ou arrêter son vol.

La photochronographie, avec le nouvel appareil analyseur, donnera certainement, sur les caractères du vol, tous les renseignements nécessaires. Mais une condition préalable pour aborder ces intéressantes études sera de disposer d'oiseaux bien apprivoisés que l’on puisse faire voler à sa guise, dans toutes sortes de circonstances. Jusqu'ici, je n’ai pu réaliser ces conditions; je ne puis done montrer au lecteur que les rares exemples des variétés ordinaires du vol ramé qui se sont produites au-devant de mes appareils.

On voit (fig. 150) un Pigeon qui volait en montant. L'oiseau s'élevait d'abord sous un angle de 20° environ, puis tendait à monter davantage. A la fin de la phase représentée, l'axe du corps se redressait presque verticalement; le vol lui-même tendait à prendre une direction verticale, car le Pigeon allait se poser sur le toit d’un hangar au-devant duquel on le faisait voler t,

1. Si l'on suit la série des attitudes successives du Pigeon dans cette figure, on voit qu’elles se succèdent dans l’ordre inverse de la suite naturelle des phases d’un coup d’aile. Cela tient à la différence de fréquence

La figure 151 montre les phases de larrêt d’un Canard qui va se poser sur le sol. Du commencement à la fin de cette figure,

Fig. 150. — Pigeon, vol ascendant ; les images successives se suivent dans l'ordre inverse du mouvement réel.

on voit changer l’inclinaison du corps. Oblique déjà dans la première image, parce que déjà l’oiseau tendait à descendre et

Fig. 151. — Coups d’aile d’arrèt d’un Canard.

à ralentir sa vitesse, l'axe du corps est bientôt vertical, puis se renverse en arrière, dans l’avant-dernière image, quand les qui existe entre les éclairements de l'appareil photographique et les coups

d'ailes de l'oiseau. Ce phénomène a été expliqué $ 101 à propos de la stroboscopie.

pattes arrivent en contact avec le sol. A partir lé &et instant. l'axe du corps bascule en avant et le Canard sait projeté le bec contre terre, s’il ne courait pendant un ceraim temps, en même temps quil éteint sa vitesse au moyen.tes battements d'arrêt dont il a été question précédemment.

Nous pouvons maintenant définir ces battement; d'arrêt. Comparons en effet la première image à la quatrième fig. 151), nous trouvons la même phase du coup d’aile : la fn de l’abaissement; mais la direction du mouvement est bien lifférente dans les deux cas. Le coup d’aile est donné presque verticalement dans la première image, presque horizontalement dans la quatrième. De sorte que la composante verticale qui, dans le premier cas, soutenait l'oiseau contre la pesanteur, se transforme. dans le second, en une composante dirigée d’avant en arrière et dont l'effet est nécessairement d’éteindre la vitesse du vol. En mème temps, la composante horizontale qui, tout à l'heure, propulsait l’oiseau, a maintenant changé de sens et, s’exerçant de bas en haut, a pour effet d'empêcher une chute trop brusque sur le sol.

Les mouvements de l’essor présenteront aussi de curieuses particularités : il sera intéressant d'assister aux différentes manœuvres par lesquelles l'oiseau tend à acquérir de la vitesse, avant de battre des ailes. L'étude de l'essor, aussi bien que celle du plein vol, exigera l'emploi d'oiseaux apprivoisés.

D'après quelques essais, bien insuffisants encore, ilm’a semblé

que oiseau qui s'envole d’un perchoir se comporte tout autrement que celui qu'on laisse tomber d’une certaine hauteur. Dans le premier cas, il commence par relever activement ses ailes; dans le second, il les laisse relever par l'air dont la pression s'exerce de bas en haut.

$171. Conditions expérimentales dans lesquelles on peut faire voler des oiseaux. — L’essence de la physiologie expérimentale est de changer les conditions dans lesquelles une fonction se produit, afin de voir quels changements s’ensuivent du côté de la fonction elle-même.

Certains auteurs ont pratiqué, sur les oiseaux, des expériences qui ont donné d'importants résultats. Mouillard a rogné les rémiges d’un Pigeon, de manière à réduire de moitié la largeur de ses ailes : il transformait ainsi, au point de vue des formes, un oiseau rameur en un voilier. A la suite de cette mutilation, il vit changer le type du vol : le Pigeon ne volait que très difficilement par les temps calmes ; mais, comme on lui avait donné les formes d’un Procellaria, il volait plus aisément quand le vent soufflait en tempête.

A titre de contre-épreuve, Mouillard augmenta la surface des ailes d’un autre Pigeon. Il recourut, pour cela, au procédé par lequel les fauconniers adaptent des rémiges neuves à leurs oiseaux mutilés. Le Pigeon dont la voilure avait été ainsi augmentée fut visiblement gèné dans son vol.

J'ai fait autrefois des expériences d’un autre ordre sur des oiseaux dont j'inscrivais les battements d'ailes. Ces oiseaux étaient chargés de poids graduellement croissants et l’on voyait, sous cette influence, augmenter la fréquence et l'étendue des coups d'ailes. Une Buse peut encore voler avec une charge de 125 grammes, un Pigeon avec une charge de 60 grammes.

Il sera important de reprendre ces expériences, en analysant d'une manière exacte les modifications qui surviennent dans les mouvements du vol, soit lorsqu'on change la forme ou l'étendue des ailes, soit lorsqu'on charge l'oiseau de poids plus ou moins lourds. On pourra même combiner, de différentes facons, les modifications des surfaces et des poids ; enfin, placer ces poids de diverses manières, de façon à changer la position du centre de gravité de l'oiseau.

L'observation montre déjà qu'en enlevant une proie plus ou moins pesante, les Rapaces s'élèvent sous des angles plus faibles : Audubon raconte que l’Aigle pècheur ne peut s'élever que sous un angle très aigu, lorsqu'il a saisi un poisson.

C’est dans les expériences de ce genre qu'on trouvera les éléments les plus précieux pour étudier le problème mécanique du vol, avec toutes les variétés qu'il comporte.

$ 172. Influence du vent absolu ou relatif sur les caractères du vol ramé. — C’est encore à des expériences du même genre qu'il faudra recourir, pour déterminer l'influence du vent absolu ou relauf sur les caractères du vol ramé. Soit qu’on laisse un oiseau s'envoler par un grand vent ou dans le courant d’air d’un puissant ventilateur, soit qu’on le lance avec une certaine vitesse en air calme, on sait ($ 158) que l'aile trouve, dans ces conditions, un appui plus solide. En effet, dans son abaissement, l'aile rencontre à chaque instant des masses d’air nouvelles qui n’ont encore subi aucun déplacement vertical et qui, pour cette raison, présentent à son choc leur résistance d'inertie.

Or ces conditions se rencontrent dans deux cas : soit quand l’oiseau, dépourvu de vitesse, est orienté contre un vent plus ou moins rapide, soit lorsque, dans l’air calme, il est animé de vitesse et par conséquent se trouve plongé dans un vent relatif pareil à celui que l’on sent, quand on passe la tête par la portière d’un vagon en marche.

L'oiseau rameur utilise sans cesse le vent. Il recherche le vent absolu pour s'envoler ou pour atterrir, et dans ces deux cas, s'oriente du côté d'où vient le souffle de l'air ($ 27). Il utilise aussi le vent re/atif dans maintes circonstances : en plein vol, il s'en sert pour la relevée de ses ailes, ou bien, s'il a acquis une vitesse suffisante, il se laisse glisser sans coups d'ailes et dépense sa force vive à se soutenir sur l’air.

Les mêmes actes s'observent done, d'une manière intermittente, dans le vo/ ramé, et d'une manière continue dans /e vol sans coups d'aile. {1 sera question, au chapitre prochain, de ce genre de vol; nous en pouvons maintenant chercher l’explication mécanique.

$ 178. Du vol sans coups d'ailes. —- Les plus anciens observateurs entrevoyaient la théorie mécanique du vol ramé, puisque, depuis Aristote, on rencontre cette explication : que l'oiseau se soutient et se propulse en refoulant l’air en bas et en arrière.

Mais, pour ceux qui voyaient les oiseaux se soutenir sans battements d'ailes, il fallut d'autres explications. On les cher-

cha d’abord dans une mystérieuse propriété des êtres vivants.

Ainsi Galien, qui Le premier a indiqué le vol sans coups d'ailes, supposait que le poids du corps était neutralisé par une fension psychique. Bélon prétendait expliquer ce genre de vol par la répugnance de l'air à la légèreté de la plume. Aldrovande, voyant l’Aigle planer, les ailes étendues et immobiles, attribuait à celles-ci un mouvement tonique, en lutte contre la pesanteur.

Toutes ces tentatives d'explication ne satisfaisaient personne ; ceux qui n'avaient pas vu l’Aigle ou le Vautour voler à voile se bornaient à nier l'existence de ce genre de vol; ceux qui l'avaient vu supposaient qu'il se produisait, dans Les plumes de l'oiseau, quelque mouvement que l’œil ne peut apercevoir : comme si des mouvements insaisissables à la vue pouvaient trouver sur l'air une résistance efficace.

L'invention des aérostats fit croire, un moment, qu'on avait l'explication du vol sans coups d'ailes; on supposa que l'oiseau, rendu plus léger que l'air, s'élevait sans efforts à la façon d’un ballon.

On attribuait la cause de cette légèreté spécifique à l’échauffement et à la dilatation de l'air contenu dans les mailles du duvet, dans les tuyaux de ses plumes, dans ses sacs pulmonaires, dans ses os. Tout cet air, disait-on, soumis à la haute température du corps, s'allégeait comme l'air échauffé d’une montgolfière ; l'oiseau, plus léger que le milieu ambiant, sy soutenait sans efforts. Quant aux battements du vol ramé, ils devaient avoir pour effet d'imprimer au vol des directions variées, et parfois de servir d’appoint à la force ascensionnelle, lorsqu'elle n'était pas suffisante.

Aujourd'hui que les changements de densité de l'air sont bien connus, on ne peut plus admettre cette théorie. En effet, La part réelle de l’allégement d’un oiseau par l’échauffement de l'air qu'il renferme, c’est-à-dire l’effet aérostatique de cet échauffement, est négligeable”.

4. En admettant qu’un oiseau de 5 kilogrammes contienne dans les cavités de ses plumes et de ses organes intérieurs un litre d'air, ce qui est

En revanche, l’action mécanique de l’air contre le plan incliné de l'aile, ainsi que les effets de la pesanteur et de l’inertie de l'animal, paraissent suffire pour expliquer le mécanisme du vol sans coup d’aile, de même que ces actions ont expliqué déjà certains actes du vol ramé.

$ 174. Identité des effets du vent dans tous les genres de vol. — Dans le mécanisme du vol sans coups d'ailes, on retrouvera les mêmes effets du vent que dans le vel ramé. Les mêmes lois numériques président certainement au partage de la pression de l'air en deux composantes, dont l’une ou l’autre prédomine, suivant l’angle que la surface de l’aile forme avec la direction du vent. Plus on approfondit la nature des divers genres de vol, plus on voit combien ils se ressemblent en somme : on assiste même, quand on regarde certains oiseaux, au passage graduel d’une allure à l’autre, sans qu’on puisse saisir précisément l’instant où finit le vol ramé et où commence le vol à voile. Quand un Goéland, par exemple, monte en battant des ailes vers les régions où souffle le vent, on Le voit d’abord décrire des orbes dans lesquels une partie du trajet circulaire est parcourue sans battements et l’autre avec des battements d’ailes. Ceux-ci devienment de plus en plus rares, à mesure que le vent devient plus fort, et finissent par disparaître tout à fait. L'action du vent qui, dans le vol ramé, ne soutenait l’oiseau que d’une manière discontinue et qui avait besoin d’être secondée par Les battements des ailes, finit par devenir suffisante pour fournir tout le travail du vol.

Toutefois, malgré ces ressemblances, il est indispensable, pour la clarté du sujet, de distinguer le vol ramé du vol sans coup d'ailes; bien plus, il me paraît nécessaire de scinder le vol sans coups d’ailes en deux sous-genres distincts : Le vo/ plané et le vo/ a voile.

exagéré; que cet air atteigne la température de l'oiseau, c’est-à-dire 40°, tandis que l'air ambiant serait au-dessous de zéro, de manière à créer un écart de 50° entre la température intérieure et extérieure, l'oiseau ne serait allégé que d'environ 20 centigrammes.

$ 175. Il est utile de distinguer le vol plané du vol à voile. — D'Esterno a fort bien montré que si l’on a longtemps nié l'existence du vol à voile, c’est-à-dire du vol par la seule action du vent, cela tient à ce qu’on a confondu ce genre de vol avec le planement ou glissement sur l'air. |

Le planement est un acte femporaire, qui peut se produire même par un temps calme; le vol à voile peut être continu, mais exige pour se produire l’existence d’un vent plus ou moins fort ($ 9). Le planement s’observe chez tous les oiseaux ; le vol à voile n'appartient qu'à certaines espèces assez rares dans nos pays. Enfin, le planement se produit avec le vent relatif, le vol à voile avec Le vent absolu.

À ces titres divers, il y a lieu de distinguer le vol plané du vol à voile; le premier, de beaucoup le plus simple et le mieux connu, nous occupera tout d’abord.

$ 176. Le mécanisme du cerf-volant éclaire celui du vol sans coups d'ailes. — On peut enlever un cerf-volant dans deux conditions bien différentes : soit quand le vent souffle avec force, soit dans un air tout à fait calme. Dans le premier cas, il suffit d’attacher la corde à un piquet fiché en terre; le cerf-volant s'élève et est soutenu à une certaine hauteur où il reste fixe quand la brise souffle avec égalité. En air calme, le cerf-volant s'élève aussi, quand un coureur, l’entrainant par sa corde, crée un vent relatif sous l'appareil.

Dans ces deux cas, si le cerf-volant se maïntient à une hauteur constante, c’est que l’une des résultantes de la pression de l’air, celle qui s'exerce contre la pesanteur, est précisément égale au poids de l’appareil, tandis que la résultante horizontale est neutralisée par la traction de la corde.

Mais avant d'atteindre cet état d'équilibre, et tant qu'il s'élève du sol, le cerf-volant éprouve, de la part de l'air, des pressions incessamment changeantes, suivant l’angle sous lequel il présente sa surface à l’action du vent. Au début, quand le plan frappé par l'air est à peu près vertical, l'effet du vent s'exerce presque tout entier horizontalement, et la corde est fortement

Marey. — Vol des oiseaux. 19

tendue, tandis que la composante verticale suffit à peine à soulever l’appareil'. À mesure qu’il s'élève, le cerf-volant fait un angle plus petit avec la direction du vent; il tire de moins en moins sur la corde, jusqu'au moment où il atteint sa hauteur maxima. Que le vent souffle avec plus de force, ou que le coureur accélère

sa vitesse, Le cerf-volant montera encore plus haut; il s’abaissera, au contraire, si la vitesse relative de l'air diminue. Enfin, à vitesse égale de l’air, les forces qui agissent sur le cerf volant auront des valeurs différentes suivant la manière dont sera attachée la corde, car l’angle sous lequel la surface se présentera

au vent variera avec ce mode d'attache.

Ainsi, la vitesse de l’air par rapport à la surface qu'il rencontre, l'angle que fait cette surface avec la direction du vent relatif, telles sont les conditions qui interviennent pour faire varier l’action des forces, horizontale et verticale, sur un cerfvolant. Les mêmes influences agissent sur les ailes de l'oiseau, quand il les tient déployées, soit qu'il se lance avec vitesse dans un air calme, soit que, immobile par rapport au sol, il présente ses ailes au souffle du vent. Dans les deux cas, les composantes de la pression de l'air agiront sur la masse de l'oiseau comme sur celle du cerf-volant : l’une verticalement contre la pesanteur, l’autre horizontalement. Et comme aucun lien matériel ne résiste à cette dernière force, elle agira sur la masse du corps, pour en modifier la vitesse.

$ 177. Moyen d'analyser avec précision les différents actes du vol sans coups d'ailes. — L'absence de données précises sur les différents actes du vol sans coups d'ailes est la cause principale pour laquelle ce genre devolestencore incomplètement expliqué. On a vu au chap. I, $ 18, que l'observation des oiseaux est insuffisante puisque, dans le même acte, le vol par orbes circulaires, divers observateurs disent avoir vu des choses bien différentes. Pour les uns, l'oiseau s'élève dans la partie du cercle

4. On a vu 8 139 comment la résistance de l'air se partage proportionnellement au sinus et au cosinus de l'angle que forme un plan incliné avec la direction du vent.