DES VARIÉTÉS QUI S'OBSERVENT DANS LE VOL

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 Tobserve. — 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 lorgane qui Taccomplit ; elle permet donc la comparaison la plus importante, celle qui animer 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 niieux 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.

lu 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 y a 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 mômes 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,

VARIÉTÉS DU VOL DES OISEAUX, soit par les grands venis, comme le Goéland, soit par des vents très nindépi'S. comnip l>? Pi'lican '.

uns au Muséum d'bistoire naturelle, les autres au Jardin zoologique d'à ctimatation.

VARIÉTÉS OU VOL DES OISEAUX. S8t

rigoureuse, mais elles donnent une idée de lu variélé d'aspects que présenlont cerlaiiies espèces, à divers iiistnnls du vnl rnmiK

De la comparaison de ees dilféreuls types de vol lessorl, tout d'abord, l'impression de différences ; puis, peu à peu, on arrive à

il 282 LE VOL DES OISEAUX.

saisir, à travers ces dissemblances superficielles, de profondes analofries, et l'on trouve toutes sortes de transitions entre les types fonctionnels. De sorte que Taxionie de Linné : Natura non facit saillis^ domine aussi bien la physiologie comparée que la morphologie.

§ 170. Différences que présente le vol d*un oiseau» suivant rinstant où on Tobserve. — 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 mênies à l'essor, en plein vol et au moment de Tarrt^t. 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 ailes. Les mouvements du vol changent également, suivant que l'oiseau veut monter ou descendre ; accélérer, ralentir ou arrêter son vol.

La photochronograpliie, 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 donc 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. 130) 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 îiUait se poser sur le toit d'un hangar au-devant duquel on le faisait voler*.

1. Si l'on suit la série des attitudes successives du Pifîeon dans cette fi^'uro, on voit qu'elles se succèdent dans Tordre inverse de la suite naturelle des phases d'un coup d'aile. Cela lient à la différence de fréquence

VARIÉTÉS nu VOL DES OISEACX.

La figure 131 montre les phat se poser sur le sol. Du c

Je l'arrél d'un Canard qui va >nt h la liu Je cette figure,

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

kjt ralentir sa vitesse, l'axe du corps est bientôt vertical, puis lee renverse en arrière, dans l'avant-dcmièro image, quand les

entre les éclairemeats de l'appareil plioto^raphique et les coups (le l'oiseau. Ce phénomène a élé expliqua i 101 à propos de la ttro-

pattes arrivent en contact avec le sol. A partir de cet instant, Taxe du corps bascule en avant et le Canard serait projeté le bec contre terre, s'il ne courait pendant un certain temps, en même temps qu'il éteint sa vitesse au moyen des battements d'arrêt dont il a été question précédemment.

Nous pouvons maintenant définir ces battements d'arrêt. Comparons en effet la première image à la quatrième (fig. 151), nous trouvons la même phase du coup d'aile : la fin de rabaissement ; mais la direction du mouvement est bien différente 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 même 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, il m'a semblé que l'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 gêné 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 façons, 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 : Auduboti raconte que l'Aigle pécheur 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 relatif 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 Vient 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 Tair (§ 27). Il utilise aussi le vent relatif 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 donc, d'une manière intermittente, dans le vol ramé^ et d'une manière continue dans le vol sans coups d'aile. Il sera question, au chapitre prochain, de ce genre de vol ; nous en pouvons maintenant chercher l'explication mécanique.

§ 173. 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-

clia 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 tension psychique. Bélon prétendait expliquer ce genre de vol par la répugnance de l'air à la légèreté de la plume. Aldrovande, voyant r 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 \Ti 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 réchauffement 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, s'y 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 réchauffement de l'air qu'il renferme, c'est-à-dire l'effet aérostatique de cet échauffement, est négligeable*.

1. 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 Tair contre le plan incliné de Taile, ainsi que les effets de la pesanteur et de Pinertie 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 vol 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 parait nécessaire de scinder le vol sans coups d'ailes en deux sous-genres distincts : le vol plané et le vol à 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, Toiseau 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 Ton a longtemps nié Texistence 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 Tair.

Le planement est un acte temporaire, qui peut se produire même par un temps calme; le vol à voile peut être continu^ mais exige pour se produire Texistence 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.

A 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'entraînant par sa corde, crée un vent relatif sous l'appareil.

Dans ces deux cas, si le cerf- volant se maintient 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'efifet du vent s'exerce presque tout entier horizontalement, et la corde est fortement

Marbt. — Vol des oiseaux. 19

tendue, tandis que la composante verticale suffit à peine à souIe ver Tappareil *. A mesure qu'il s*élève, le cerf-volant fait un angl plus petit avec la direction du vent; il tire de moins en moins su la corde, jusqu'au moment où il atteint sa hauteur mauma. Qv le vent souffle avec plus de force, ou que le coureur aocélèi sa vitesse, le cerf-volant montera encore plus haut; il s'abais sera, au contraire, si la vitesse relative de Tair diminue* Enfin à vitesse égale de l'air, les forces qui agissent sur le cerf volan auront des valeurs différentes suivant la manière dont sera atta chée la corde, car l'angle sous lequel la surface se présenter au vent variera avec ce mode d'attache.

Ainsi, la vitesse de l'air par rapport à la surface qu'il rencoB tre, l'angle que fait cette surface avec la direction du ver relatif, telles sont les conditions qui interviennent pour fair varier l'action des forces, horizontale et verticale, sur un cerf volant. Les mômes influences agissent sur les ailes de l'oiseau quand il les tient déployées, soit qu'il se lance avec vitesse dan un air calme, soit que, immobile par rapport au so], il présent ses ailes au souffle du vent. Dans les deux cas, les composante de la pression de l'air agiront sur la masse de l'oiseau comm sur celle du cerf-volant : l'une verticalement contre la pesanteur l'autre horizontalement. Et comme aucun lien matériel ne ré siste à cette dernière force, elle agira sur la masse du corps pour en modifier la vitesse.

§ 177. Moyen d'analyser avec précision les différents actei du vol sans coups d'ailes. — L'absence de données précise: sur les différents actes du vol sans coups d'ailes est la causi principale pour laquelle ce genre de vol est encore incomplëtemen expliqué. On a vu au chap. I, § 18, que l'observation des oiseau: est insuffisante puisque, dans le même acte, le vol par orbes cir culaires, divers observateurs disent avoir vu des choses hier différentes. Pour les uns, l'oiseau s'élève dans la partie du cerch

1. On a vu § 139 comment la résistance de l'air se partage proportion* nelleraent au sinus et au cosinus de l'angle que forme un plan incliné avec la direction du vent.

qu'il parcourt contre le vent, tandis que d'autres ont cru le voir descendre dans ce cas et monter, au contraire, lorsqu'il cède au vent.

Il ne saurait être impossible de déterminer exactement ce qui se passe dans ces circonstances. Ce problème est identique à celui que les géomètres résolvent à chaque instant, lorsqu'ils ont à mesurer la hauteur ou la distance d'un point inaccessible. Or, quand on sait déterminer la position qu'occupe, dans l'espace, le coq immobile qui surmonte un clocher, il suffit d'appliquer la même méthode un certain nombre de fois, pour déterminer la série des positions qu'occupe, à des instants successifs, un oiseau qui plane ou qui vole à voile. Toute la difficulté consiste à réaliser en un temps très court chacune de ces déterminations géométriques, afin de pouvoir les répéter à courts intervalles de temps.

Voici la méthode que j'ai proposée autrefois, mais que les circonstances ne m'ont pas encore permis de mettre en pratique :

« Dans un lieu où des oiseaux se livrent au vol à voile, supposons deux observateurs séparés l'un de l'autre par une distance connue. Chacun d'eux est muni d'une chambre noire sur le verre de laquelle l'oiseau peint son image qui se déplace en sens divers. Chaque observateur tient à la main un style électrique dont la pointe écrivante est actionnée à des intervalles de temps égaux, par les clôtures et ruptures alternatives d'un circuit commun. A un moment donné, chacun des observateurs commencera à suivre le mouvement de l'image de l'oiseau sur le verre, avec la pointe de son style ; à un autre moment, tous deux cesseront de tracer.

« A la fin de l'expérience, les deux glaces porteront des images, formées de courbes ponctuées dans chacune desquelles l'écartement des points sera plus ou moins grand, suivant la vitesse ou la direction du vol. En combinant ces images prises de points de vue différents, on pourra construire géométriquement la trajectoire de l'oiseau, suivant les trois dimensions de l'espace. Sur cette figure en relief supposée construite, l'écartement des

points exprimera les différentes valeurs de la vitesse de Foiseau aux divers instants de son parcours. »

On n'aura ainsi que la trajectoire de Toiseau, et sa vitesse aux différents points de son parcours. Pour connaître les attitudes qu'il présente en ces points, il faudra recourir à la photographie ; quelques images instantanées achèveraient de donner les renseignements nécessaires. Et puisqu'il ne s'agira plus de saisir des actes rapides, comme dans le vol ramé, on pourra employer un objectif à long foyer, donnant de grandes images sur lesquelles on appréciera avec facilité les changements d'attitude de l'oiseau.