Les randonnées en montagne sont revigorantes. L’air pur et les vues dégagées peuvent rafraîchir l’âme, mais l’air raréfié présente un défi supplémentaire pour les oiseaux de haute altitude. « Toutes choses étant égales par ailleurs, les ailes des oiseaux produisent moins de portance dans l’air de faible densité », explique Jonathan Rader de l’Université de Caroline du Nord (UNC) à Chapel Hill, aux États-Unis, ce qui rend le maintien en altitude plus difficile.
Mais cela ne semble pas les décourager. Les oies à tête barrée, les grues et les barges à queue rousse ont enregistré des records d’altitude de 6 000 m et plus. Alors comment parviennent-elles à prendre leur envol lorsque l’air raréfié n’offre que peu de portance ? Il est possible que les oiseaux vivant à haute altitude volent simplement plus vite pour compenser la faible densité de l’air, mais il n’est pas certain que les oiseaux qui vivent naturellement à des altitudes très diverses, du niveau de la mer aux plus hauts sommets, puissent ajuster leur vitesse de vol pour compenser la raréfaction de l’air.
« Les vautours à tête rouge sont communs dans toute l’Amérique du Nord et habitent une altitude de plus de 3 000 m », explique Rader. C’est pourquoi lui et Ty Hedrick (UNC-Chapel Hill) ont décidé de découvrir si les vautours à tête rouge (Cathartes aura) résidant à différentes altitudes volent à des vitesses différentes en fonction de leur altitude.
Ils publient la découverte dans Journal de biologie expérimentale que les urubus à tête rouge volent plus vite en altitude pour compenser le manque de portance causé par le vol dans l’air raréfié.
Le duo a d’abord dû choisir des lieux situés à plusieurs milliers de mètres d’altitude. Ils ont donc commencé à filmer les vautours volant dans la décharge locale du comté d’Orange (à 80 m au-dessus du niveau de la mer). « Des vautours sur une décharge… qui l’aurait deviné ? », rigole Rader.
Ils se sont ensuite installés dans l’État d’origine de Rader, le Wyoming, visitant Alcova (1600 m) avant de se retrouver sur le campus de l’Université du Wyoming à Laramie (2200 m).
À chaque endroit, le duo a installé trois caméras synchronisées avec une vue dégagée sur un arbre qui abritait une colonie de vautours de dinde, prêts à filmer les vols des vautours en 3D alors qu’ils rentraient chez eux à la fin de la journée.
« Le Wyoming est un endroit réputé pour être venteux et sujet aux orages l’après-midi », explique Rader, se rappelant avoir été chassé du toit du bâtiment des sciences biologiques de l’Université du Wyoming par les tempêtes et le vent brouillant les films des oiseaux en vol tandis qu’il faisait trembler les caméras.
De retour en Caroline du Nord, Rader a reconstitué 2 458 vols d’oiseaux tirés des films, calculant leur vitesse de vol avant de la convertir en vitesse de l’air, qui variait de 8,7 à 13,24 m/s. Il a également calculé la densité de l’air à chaque endroit, en se basant sur les mesures de pression atmosphérique locales, enregistrant une variation de 27 %, de 0,89 kg/m3 à Laramie à 1,227 kg/m3 à Chapel Hill.
Après avoir tracé sur un graphique les densités de l’air au moment du vol en fonction de la vitesse des oiseaux, Rader et Hedrick ont pu constater que les oiseaux volant à 2 200 m à Laramie volaient généralement environ 1 m/s plus vite que ceux de Chapel Hill. Les urubus à tête rouge volent plus vite à des altitudes plus élevées pour rester en l’air. Mais comment parviennent-ils à ces vitesses aériennes plus élevées ?
Rader est retourné aux films de vol, à la recherche du mouvement de haut en bas qui indiquerait le moment où les oiseaux battaient des ailes. Cependant, lorsqu’il a comparé la quantité de battements d’ailes de chaque oiseau avec les différentes densités de l’air, les vautours de haute altitude ne battaient pas plus d’ailes que les oiseaux plus proches du niveau de la mer, de sorte qu’ils ne modifiaient pas leurs battements d’ailes pour contrer les effets de la faible densité de l’air.
Au lieu de cela, il est probable que les oiseaux de 2 200 m d’altitude volaient plus vite simplement parce qu’il y a moins de traînée dans l’air raréfié pour les ralentir, ce qui permet aux vautours de Laramie de voler plus vite que les oiseaux de Chapel Hill pour compenser la génération d’une portance moindre dans une densité d’air plus faible.
Plus d’information:
Les vautours à tête rouge adaptent leur vitesse à la densité de l’air, Journal de biologie expérimentale (2024). DOI: 10.1242/jeb.246828