Locomotion

Les animaux ont développé une incroyable variété de façons de se déplacer. Il y a des animaux sans pattes; des animaux avec un appendice qui sert de « jambe » (escargots, palourdes); des animaux avec deux, quatre, six ou huit pattes; des animaux avec des dizaines de pattes; même des animaux avec des centaines de pattes. Il y a des animaux qui bougent constamment et des animaux qui restent au même endroit pendant toute leur vie adulte. Il y a des animaux qui nagent délibérément et des animaux qui dérivent partout où les courants les emmènent. Les animaux glissent, rampent, voltigent, glissent et nagent. Certains animaux passent toute leur vie sous terre, tandis que d’autres passent presque toute leur vie dans les airs. Ce sont tous différents modes de locomotion animale.

La locomotion n’est pas la même chose que le mouvement. Tous les animaux bougent, mais tous les animaux ne se déplacent pas. En éthologie, ou l’étude du comportement animal, la locomotion est définie comme un mouvement qui entraîne une progression d’un endroit à un autre. Les animaux qui passent la totalité ou presque de leur vie adulte au même endroit sont appelés sessiles. Les animaux qui se déplacent sont appelés mobiles.

La locomotion a évolué pour améliorer le succès de l’animal à trouver de la nourriture, à se reproduire, à échapper aux prédateurs ou à échapper à des habitats inadaptés. En règle générale, l’animal utilise le même mode de locomotion pour toutes ces fonctions, mais il existe des exceptions. Par exemple, un calmar nage normalement vers l’avant ou vers l’arrière en ondulant (agitant rythmiquement) des ailerons en forme de nageoire sur les côtés de son corps. Cependant, lorsqu’il est surpris, le calmar expulse l’eau à travers une buse et se jette vers l’arrière. Les crevettes ont un comportement similaire. Ils nagent normalement en utilisant des appendices modifiés appelés swimerettes. Lorsqu’ils évitent un prédateur, ils contractent leurs puissants muscles de la queue et reculent rapidement dans l’eau. Même certains animaux normalement sessiles utilisent des formes brutes de locomotion pour échapper aux prédateurs. Les pétoncles peuvent battre leurs coquilles ensemble pour produire une sorte de propulsion à réaction. Certains cnidaires (comme les anémones de mer) peuvent se libérer de leur point d’attache, puis utiliser un mouvement ondulatoire pour s’éloigner d’un prédateur lent.

Principes de locomotion

La locomotion peut être passive ou active. Chacun a ses avantages et ses inconvénients. La locomotion passive est la forme la plus simple de locomotion animale. Ce comportement est exposé par les méduses et quelques autres animaux. Dans cette forme de locomotion, l’environnement assure le transport. L’avantage est qu’aucun effort musculaire n’est requis. L’inconvénient de ce type de locomotion est que l’animal est au gré du vent et des vagues. Il va là où le courant l’emmène. Une forme quelque peu différente de locomotion passive est présentée par le remora (le nom de diverses espèces de poissons de la famille des Echeneidae). Les Remora s’attachent (sans danger) à un poisson ou à une tortue de mer plus gros et vont ainsi partout où va l’animal le plus gros. Cependant, les remora sont parfaitement capables de nager seuls.

La plupart des animaux présentent une locomotion active à un certain stade de leur cycle de vie. Pour se déplacer délibérément d’un endroit à l’autre, les animaux doivent disposer d’un moyen de propulsion et d’un moyen de contrôler leur mouvement. Dans la plupart des cas, les animaux utilisent une sorte de tissu musculaire attaché à une structure pour se contracter et générer la force nécessaire pour se déplacer. Ce muscle pourrait être attaché à un os de la jambe, faisant sauter l’animal, comme chez une grenouille, ou il pourrait contracter une chambre, provoquant un jet d’eau pour propulser l’animal, comme chez un calmar. La quantité, le type et l’emplacement des contractions sont contrôlés par un système nerveux. Le système nerveux peut être aussi simple que le réseau nerveux de l’hydre ou aussi complexe que le système nerveux humain élaboré et hautement spécialisé. Le contrôle du système nerveux produit des mouvements rythmiques des appendices ou du corps qui entraînent la locomotion.

La locomotion active peut être appendiculaire ou axiale. Dans la locomotion appendiculaire, divers appendices tels que les pattes, les ailes et les palmes interagissent avec l’environnement en poussant ou en battant pour produire la force propulsive. La locomotion axiale se produit lorsque l’animal modifie la forme de son corps pour obtenir un mouvement. Par exemple, les calmars contractent leur grande cavité corporelle et expulsent de force l’eau à travers une buse, produisant une forme de propulsion par réaction. Les anguilles produisent des ondulations rythmiques sur toute la longueur de leur corps. Les sangsues étirent leur corps, prolongeant leurs extrémités antérieures vers l’avant. Ils ancrent ensuite et tirent leurs extrémités postérieures vers l’avant en raccourcissant et en épaississant leur corps.

Qu’il s’agisse de locomotion passive ou active, les environnements physiques occupés par les animaux se divisent en quatre grandes catégories, chacune nécessitant des formes de locomotion uniques. Les quatre environnements sont fossoriaux (souterrains), terrestres (au sol), aériens (dans les airs, y compris arboricoles, sur les arbres) et aquatiques (dans l’eau). Chaque environnement a des contraintes similaires sur le mouvement: masse ou inertie, gravité et traînée. La traînée est toute force qui tend à restreindre le mouvement.

Dans la locomotion fossoriale, la traînée est le facteur le plus important limitant le mouvement vers l’avant. Si le sol est très meuble, certains animaux (insectes et lézards) peuvent « nager » à travers. Cette forme de locomotion est assez rare. La plupart des animaux fossilisés doivent creuser ou creuser des tunnels. Certains creusent au fur et à mesure, poussant le sol derrière eux. Cependant, la plupart des animaux fossoriaux construisent des tunnels permanents.Une fois le tunnel construit, le mode de locomotion dans le tunnel est indiscernable de la locomotion terrestre.

Les animaux qui passent une partie de leur temps dans les airs (chauves-souris, oiseaux, insectes volants) ont besoin de muscles puissants pour maintenir leur vol contre la force de gravité. Les animaux qui s’enfouissent sous terre ou qui se déplacent à la surface ont également besoin de muscles forts pour équilibrer la force de gravité. Ainsi, les animaux qui vivent dans des environnements aériens, fossoriaux ou terrestres ont développé de solides systèmes squelettiques. Les muscles doivent également surmonter l’inertie pour propulser l’animal vers l’avant. Plus l’animal est massif, plus il a d’inertie.

De nombreux animaux aquatiques sont en apesanteur dans l’eau. La flottabilité de l’eau équilibre exactement leur poids. Donc, un effort musculaire n’est pas nécessaire pour maintenir leur position. Cependant, ces animaux doivent encore exercer un effort musculaire pour initier le mouvement. Parce que l’eau a une traînée importante, un effort musculaire est également nécessaire pour maintenir le mouvement. Certains animaux ont une flottabilité négative. Ils coulent au fond s’ils arrêtent de nager. Les animaux ayant une flottabilité négative doivent dépenser de l’énergie musculaire pour rester à un niveau donné dans l’eau. Un animal avec une flottabilité positive flotte et repose sur ou près de la surface et doit dépenser de l’énergie musculaire pour rester submergé.

Comme la traînée due au mouvement dans l’eau est importante, les animaux qui doivent se déplacer rapidement doivent avoir une forme très profilée. La traînée résulte principalement du frottement de l’eau lorsqu’elle s’écoule à la surface de l’animal. La traînée est également causée par l’eau qui colle à la surface de l’animal. De nombreux poissons ont développé un revêtement muqueux spécial qui protège la peau et réduit également les frottements. L’écoulement de l’eau sur la peau de l’animal est généralement lamellaire, ce qui signifie que différentes couches de l’écoulement de l’eau à des vitesses différentes par rapport à l’animal. La couche d’écoulement la plus lente est celle située à côté de la surface du corps. En s’éloignant de la surface, chaque couche se déplace un peu plus rapidement jusqu’à ce que la vitesse de l’écoulement de l’eau sur l’animal soit égale à la dernière couche. La turbulence réduit l’écoulement lamellaire et augmente la traînée, limitant finalement la vitesse de l’animal dans l’eau. Les dauphins ont développé une couche semblable à un gel juste sous la peau qui a tendance à absorber les turbulences et à restaurer le flux lamellaire, leur permettant ainsi de nager à une vitesse plus élevée.

La viscosité de l’air est beaucoup plus faible que celle de l’eau, produisant beaucoup moins de traînée. Cependant, le flux d’air lamellaire, en particulier à travers les surfaces des ailes, est encore plus critique. La portance est assurée par la forme de l’aile. La portance résulte du fait que l’air circule plus rapidement sur la surface supérieure que sur la surface inférieure de l’aile. La turbulence élimine l’écoulement lamellaire et la portance est réduite.

Locomotion fossile

Les animaux fossilisés creusent des terriers, creusent des trous dans le sol ou construisent des tunnels. La construction de tunnels ou de terriers nécessite que le matériau soit compact et collé. La boue semi-solide ou le sable meuble ne supporteront pas un terrier. Les lézards qui « nagent » dans le sable meuble ou les amphibiens qui nagent dans la boue ne quittent pas les tunnels ou les terriers. Bien que ces comportements puissent être considérés comme fossoriaux, ils ne sont pas discutés ici.

Invertébrés fossilisés.

Les invertébrés fouisseurs ont évolué de plusieurs façons pour creuser à travers la matière. Certains vers utilisent la méthode de locomotion contrat-ancre-extension. Contraction des muscles dans la moitié arrièredu corps pousse le corps vers l’avant et fait dépasser la trompe. Lorsque la trompe est complètement étendue, le ver ancre la trompe dans le sol et tire le reste de son corps vers l’avant. Ce processus se répète, produisant un mouvement lent et erratique vers l’avant.

Les palourdes et certains autres mollusques fouisseurs utilisent une variante de la méthode contrat-ancrage-extension. Ils étendent un « pied » musculaire dans le sol. Le sang est pompé dans le pied, le faisant gonfler et formant ainsi une ancre. Ensuite, le muscle se contracte, tirant la palourde dans le sol.

De nombreux vers, tels que les vers de terre, utilisent la locomotion péristaltique. Cette forme de locomotion est générée par l’alternance d’ondes longitudinales et d’ondes de contraction musculaire circulaire circulant de la tête à la queue. Le mouvement est similaire à la méthode contrat-ancrage-extension, mais chaque onde péristaltique produit des points d’ancrage distincts. Ainsi, plusieurs segments du ver peuvent avancer en même temps.

Vertébrés fossilisés.

Les vertébrés fossiles comprennent les amphibiens, les reptiles et les mammifères. La locomotion des amphibiens et des reptiles fossoriaux est généralement axiale. La locomotion fossoriale des mammifères est appendiculaire. Les taupes sont un bon exemple de mammifères fossoriaux. Ils ont des pattes antérieures solides et plates avec de grandes griffes fortes. Les taupes creusent en étendant une patte avant droite devant le museau, puis en la balayant de chaque côté. Le sol desserré est poussé contre les parois latérales du terrier. De nombreux rongeurs creusent des terriers pour la nidification mais se nourrissent au-dessus du sol. Ces animaux creusent en étendant alternativement leurs pattes antérieures vers l’avant et vers le bas. Le sol desserré est poussé vers l’arrière sous le corps. L’animal peut remonter à travers le terrier, poussant le sol à la surface.

Locomotion terrestre

C’est la forme de locomotion utilisée par les humains pour se déplacer. Cependant, peu d’espèces utilisent la locomotion bipède pure des humains. La plupart des animaux utilisent quatre pattes ou plus. Seuls les arthropodes et les vertébrés ont développé la capacité de se déplacer rapidement sur le sol à l’aide de pattes. Les deux groupes d’animaux lèvent leur corps au-dessus du sol et utilisent leurs jambes pour se propulser vers l’avant. Les pattes fournissent à la fois un soutien et une propulsion, de sorte que l’animal doit maintenir son équilibre lorsqu’il se déplace. La séquence et les motifs dans lesquels les différentes jambes se déplacent sont déterminés par la nécessité de maintenir l’équilibre. Plus de pattes créent une plus grande stabilité, mais les vertébrés et les invertébrés les plus rapides utilisent six pattes ou moins.

Marche.

Les arthropodes et les vertébrés utilisent un modèle de marche ou de démarche similaire. Un pied est planté sur le sol et le corps est poussé ou tiré vers l’avant sur le pied. Le pied reste immobile lorsque le corps avance. Ensuite, le corps reste immobile lorsque le pied est levé et que la jambe avance. Pour la marche et la course lente, les allures sont généralement symétriques. Les pas sont régulièrement espacés dans le temps. Les vertébrés qui se déplacent rapidement, comme les chevaux, ont une démarche asymétrique mais qui se répète régulièrement.

Les insectes ont tendance à déplacer leurs six pattes selon un motif simple, en soulevant et en remplaçant chaque jambe à tour de rôle, suivie de la jambe devant elle. Ensuite, les jambes de l’autre côté sont déplacées. Le mouvement vers l’avant commence toujours par les jambes postérieures. En marche lente, une seule jambe est levée à la fois. Les mouvements des membres des mille-pattes et des mille-pattes sont similaires à ceux des insectes, mais avec de nombreuxplus de pattes et des vagues de mouvement simultanées qui progressent de l’extrémité postérieure à l’extrémité antérieure des deux côtés de l’animal.

Les vertébrés à quatre pattes doivent synchroniser les mouvements des jambes pour maintenir l’équilibre. Le modèle de marche de base de tous les vertébrés à quatre pattes est la patte arrière gauche, la patte avant gauche, la patte arrière droite et la patte avant droite. Ce cycle est ensuite répété. Les allures symétriques plus rapides des vertébrés sont obtenues en chevauchant les séquences de mouvement des jambes des côtés gauche et droit.

En cours d’exécution.

Les Verterbrates qui peuvent s’exécuter sont appelées cursoriales. Ils ont des jambes supérieures courtes et musclées et des jambes inférieures minces et allongées. Cette adaptation réduit la masse dans le bas de la jambe, ce qui permet de l’avancer plus rapidement. Pour les vertébrés cursoriaux à course lente et régulière, utilisez une démarche connue sous le nom de trot. La course à fond est connue sous le nom de galop. Le galop est une démarche asymétrique. Au galop, l’animal n’est jamais soutenu par plus de deux pattes. Les chevaux au galop complet ont les quatre pattes du sol en même temps pendant une partie de la démarche. Ce fait a été démontré pour la première fois par Eadweard Muybridge, le photographe américain et pionnier du cinéma, en utilisant la photographie à grande vitesse impliquant plusieurs appareils photo. Son œuvre révolutionnaire en onze volumes, Animal Locomotion, a été publiée en 1899.

Les oiseaux de cours et certains lézards utilisent la locomotion bipède. Ces animaux ont évolué de grands pieds pour augmenter leur soutien. L’axe du corps est maintenu perpendiculaire au sol. Les oiseaux et les lézards cursoriaux ont de longues queues pour l’équilibre, de sorte que le centre de gravité de l’animal tombe toujours entre ses pieds. La démarche de course est, bien sûr, une simple alternance de jambes gauche et droite. Les lézards commencent par une locomotion à quatre pieds et passent à la bipédie à mesure que la vitesse augmente.

Saut.

Le schéma locomoteur du saut se retrouve chez les invertébrés et les vertébrés. Les invertébrés comprennent quelques insectes, tels que les sauterelles et les puces. Les vertébrés comprennent les amphibiens sans queue, les kangourous, les lapins et quelques rongeurs. Tous les animaux sautillants ont des pattes postérieures qui sont environ deux fois plus longues que les pattes antérieures.

Les grenouilles sautent en fléchissant d’abord leurs pattes antérieures et en inclinant leur corps vers le haut. Les pattes postérieures sont balancées des côtés du corps. Lorsque la patte postérieure supérieure est perpendiculaire au corps, la patte postérieure est redressée avec force et l’animal est lancé vers le haut selon un angle de 30 ° à 45 °.

Les lapins, les kangourous et tous les autres mammifères déplacent leurs pattes verticalement lorsqu’ils sautent, plutôt qu’horizontalement. La démarche sautillante des lapins est quadrupède. Un lapin sautant s’étend vers l’avant et atterrit sur son avant-pied. Lorsque la patte avant se touche, le dos fléchit et l’extrémité arrière tourne vers l’avant et vers le bas. Les pattes arrière se touchent à côté de la patte avant et un nouveau saut commence. Les kangourous décollent et atterrissent sur leurs pattes arrière. Le dos n’est pas arqué et les pattes avant ne sont utilisées que pour l’équilibre. Tout l’effort musculaire nécessaire au saut est fourni par les puissantes pattes arrière.

Ramper.

Les invertébrés qui rampent utilisent soit une locomotion péristaltique, soit une locomotion à extension d’ancrage. Les vertébrés sans membres utilisent une locomotion serpentine, rectiligne, concertina ou latérale. Le modèle le plus courant est la locomotion en serpentine, utilisée par les serpents, les lézards sans pattes et quelques autres espèces. La locomotion rectiligne est utilisée par la plupart des serpents, parfois par de gros serpents tout le temps, et par des vertébrés fossilisés sans membres lorsqu’ils fouissent. La locomotion concertina et latérale se limite en grande partie aux serpents.

Serpentine.

Dans la locomotion serpentine (en forme de serpent), le corps se déplace dans une série de courbes. En mouvement serpentin, tout le corps se déplace à la même vitesse. Toutes les parties du corps suivent le même chemin que la tête. La propulsion se fait par une poussée latérale dans tous les segments du corps en contact avec les projections de la surface.

Concertina.

La locomotion en accordéon est utilisée lorsque la surface est trop lisse pour la locomotion en serpentine. Le serpent déplace son corps en une série de boucles serrées et ondulées. Ceux-ci fournissent plus de frottement sur la surface lisse. Le serpent étend ensuite sa tête vers l’avant jusqu’à ce que le corps soit presque droit ou commence à glisser vers l’arrière. Le serpent appuie ensuite sa tête et le haut du corps sur la surface, formant une nouvelle ancre de friction, et tire les régions postérieures vers l’avant.

Bordures latérales.

La locomotion latérale est une adaptation spécifique pour ramper sur des sols meubles et sableux. Il peut également avoir l’avantage supplémentaire de réduire le contact avec les sols désertiques chauds. Comme la locomotion serpentine, tout le corps du serpent avance continuellement dans une série de courbes sinueuses. Ces courbes sont latérales à la direction du mouvement du serpent. La piste faite par un serpent à enroulement latéral est un ensemble de courbes parallèles à peu près perpendiculaires à la direction du mouvement. La caractéristique unique du sidewinding est que seules deux parties du corps touchent le sol à tout instant. Le reste du corps est maintenu au sol. Pour commencer, le serpent arque la partie avant du corps vers l’avant et forme une boucle ne laissant que la tête et le milieu du corps en contact avec le sol. Le serpent se déplace ensuite dans une boucle sinueuse, faisant reculer le point de contact le long du corps du serpent à mesure que chaque segment du corps se boucle vers l’avant. Dès qu’une longueur de corps suffisante est disponible, l’animal forme une autre boucle et commence le cycle suivant. Chaque partie du corps ne touche le sol que brièvement avant de recommencer à se pencher en avant.

Locomotion rectiligne.

Chez les serpents, le mouvement rectiligne est complètement différent des autres formes de locomotion. Le corps est maintenu relativement droit et glisse vers l’avant d’une manière similaire au mouvement des escargots. Le ventre du serpent est recouvert de rangées de larges écailles qui se chevauchent. Chaque échelle est attachée à deux paires de muscles, qui sont tous deux attachés à un angle aux côtes devant et derrière l’échelle. Des vagues de contraction se déplacent de l’avant du serpent vers l’arrière, soulevant et déplaçant chaque échelle vers l’avant à tour de rôle. Ensuite, la balance est tirée vers l’arrière, mais le bord de la balance creuse dans la surface, propulsant le serpent vers l’avant.

Locomotion aérienne et arboricole

Les animaux ont évolué de nombreuses façons de se déplacer sans toucher le sol. La locomotion aérienne comprend le vol plané, le vol plané et le vol réel. Les animaux qui se déplacent à travers les arbres sont connus comme arboricoles.

Escalade.

Chaque groupe d’animaux arboricoles a une adaptation unique pour l’escalade. Les arthropodes pèsent peu et présentent donc peu d’adaptations d’escalade spécialisées. La plupart des arthropodes, en particulier les insectes, peuvent grimper. Les vertébrés les plus lourds ont de nombreuses adaptations d’escalade.

Les grenouilles arboricoles et les lézards sont des animaux au corps élancé dont la démarche ascendante est essentiellement la même que leur démarche terrestre. Les pointes des orteils des grenouilles arboricoles sont élargies en grands disques circulaires, ce qui augmente la zone de contact. Les chiffres des lézards arboricoles sont étalés. Au fond de chacun de ces chiffres en forme de spatule se trouvent des griffes et une ou deux rangées d’écailles allongées. Les caméléons ont deux adaptations plus spécialisées. Leurs queues sont capables de saisir des objets (préhensiles), et leurs chiffres ont fusionné en deux groupes de chiffres opposables. Les caméléons peuvent saisir étroitement un membre mince.

Brachiation et saut.

La plupart des animaux arboricoles doivent parfois sauter à travers un espace entre les arbres ou les branches. Le mouvement de saut est essentiellement le même que le saut terrestre, bien que l’atterrissage soit plus délicat. La brachiation consiste à utiliser les bras pour se balancer d’un membre à l’autre. Quelques primates ont développé des adaptations hautement spécialisées pour la brachiation, bien que tous les singes brachient dans une certaine mesure. Les primates qui utilisent cette forme de locomotion ont des bras ou des membres antérieurs extrêmement longs et puissants.

Vol à voile.

En vol à voile, l’animal passe d’un point haut à un point bas, perdant constamment de l’altitude. Les animaux de glisse comprennent les amphibiens, les reptiles et les mammifères. Les petits animaux connus sous le nom d’écureuils volants démontrent ce comportement. Un écureuil volant grimpera près du sommet d’un arbre et se lancera dans l’espace, glissant vers une branche inférieure de l’arbre suivant, puis grimpera au sommet et répétera le processus aussi souvent que nécessaire. Les planeurs ont des adaptationsqui leur permettent d’augmenter la largeur de leur corps. Chez les écureuils volants, les lambeaux de peau s’étendent des membres antérieurs à l’arrière. Les grenouilles, les serpents et les lézards sont capables d’aplatir leur corps. Certains lézards glissants ont des côtes allongées qui s’ouvrent comme un éventail.

Montée en flèche.

La montée en flèche est un processus très différent. Les oiseaux capables de planer sont de bien meilleurs planeurs que tous les animaux planeurs. Ils sont capables de s’envoler grâce à leur capacité instinctive ou apprise à profiter des colonnes d’air ascendant pour prendre de l’altitude. Un vautour tournera en rond dans une colonne d’air montante à une altitude élevée, puis glissera vers la colonne d’air montante suivante. De cette façon, les vautours peuvent rester en altitude pendant des heures sans effort musculaire ou presque.

Vol vrai.

Trois groupes d’animaux vivants possèdent un véritable vol : les insectes, les oiseaux et les mammifères. Ils peuvent se propulser vers le haut et vers l’avant en battant des ailes. Chacun de ces groupes a développé cette capacité indépendamment des autres. Un quatrième groupe, les reptiles ailés éteints connus sous le nom de ptérosaures, peut avoir été capable de voler réellement ou seulement de planer et de planer. L’aérodynamique du vol est fondamentalement la même pour tous les animaux volants. Cependant, les détails mécaniques sont assez différents entre les groupes. Alors que les trois groupes se propulsent en avant en battant des ailes, de nombreuses espèces d’oiseaux incluent également de nombreux vols planés et planés pour économiser de l’énergie.

Locomotion aquatique

Les animaux qui vivent en milieu aquatique présentent de nombreuses formes de locomotion différentes. Certains animaux rampent ou s’enfouissent au fond d’un plan d’eau. D’autres nagent dans l’eau en utilisant une variété d’appendices différents. D’autres encore flottent librement, suivant les courants partout où ils vont. La taille des organismes aquatiques varie du microscopique au rorqual bleu, le plus grand animal qui ait jamais vécu.

Invertébrés.

Les invertébrés aquatiques nagent dans l’eau, rampent le long du fond ou s’enfouissent dans le fond. En natation, l’activité musculaire propulse l’animal en poussant contre l’eau. Sur le fond, l’activité musculaire déplace l’animal en interagissant avec le fond. Certains habitants du fond rampent simplement sur le fond d’une manière exactement comme la locomotion terrestre. D’autres profitent de l’environnement en apesanteur pour se déplacer d’une manière unique à l’environnement aquatique.

Les invertébrés aquatiques ont développé deux modes de nage distincts. Un mode utilise la propulsion hydraulique. Les méduses sont un bon exemple de ce type de locomotion. Ils ont des corps en forme de parapluie, avec la « poignée » du parapluie contenant le système digestif. La marge externe du haut du parapluie, ou méduse, est une bande de muscles qui peuvent se contracter rapidement. Lorsque les muscles se contractent (tout comme la fermeture d’un parapluie), l’eau est expulsée avec force et la méduse est propulsée. Les pétoncles utilisent une locomotion similaire. Ce sont les meilleurs nageurs parmi les bivalves, mais au mieux, le mouvement est saccadé et mal contrôlé. Il est principalement utilisé pour échapper aux prédateurs. Les mouvements rapides des deux coquilles créent un jet d’eau qui propulse le pétoncle.

Les céphalopodes, tels que les calmars et les poulpes, sont également des mollusques qui utilisent la propulsion par jet d’eau. Les céphalopodes adultes ont perdu la majeure partie de leur coquille lourde. De nombreux calmars sont d’excellents nageurs et peuvent nager vers l’avant ou vers l’arrière en ondulant des volets le long de chaque côté de leur corps. Tous les céphalopodes sont beaucoupmieux nageurs que toute autre espèce de mollusque. Le manteau des céphalopodes renferme une cavité qui contient les branchies et d’autres organes internes. Il comporte également, sur sa surface inférieure, une ouverture étroite appelée siphon. Lorsque les muscles circulaires entourant la cavité se contractent simultanément, l’eau est forcée à travers le siphon. Cela propulse le céphalopode dans une direction opposée à la direction du siphon. Ainsi, le siphon assure également un contrôle directionnel.

Poissons.

Certains animaux ressemblant à des poissons utilisent un mouvement purement ondulatoire pour se déplacer. Presque tous les poissons utilisent un mouvement ondulatoire dans une certaine mesure et complètent ce mouvement par un effort musculaire des nageoires.

Une anguille nage en ondulant tout son corps dans une série de vagues passant de la tête à la queue. Ce type de mouvement est appelé locomotion anguilliforme (semblable à une anguille). Pendant la nage régulière, plusieurs vagues traversent simultanément le corps de la tête à la queue. Les vagues se déplacent plus vite lorsqu’elles s’approchent de la queue de l’animal.

Alors que les anguilles ont un corps avec un diamètre antérieur assez émoussé et constant pour le reste de la longueur du corps, la plupart des poissons ont un corps qui se rétrécit aux extrémités antérieure et postérieure. Pour ces poissons, le mouvement ondulatoire n’est pas le plus efficace. Ainsi, la plupart des poissons présentent une locomotion carangiforme, dans laquelle seule la moitié arrière du corps se déplace d’avant en arrière. Les poissons nageurs les plus rapides utilisent cette méthode de locomotion, c’est donc apparemment la plus efficace. En revanche, la locomotion ostraciiforme utilise uniquement la nageoire caudale pour balayer d’avant en arrière. C’est plus lent et apparemment moins efficace.

Les baleines et autres cétacés utilisent des ondes corporelles ondulatoires, mais les vagues déplacent le corps de la baleine de haut en bas au lieu de se déplacer d’un côté à l’autre. La région de la queue allongée des baleines produit une forme de locomotion carangiforme apparemment aussi efficace que celle des poissons les plus rapides. Les poissons, les baleines et les autres vertébrés aquatiques ont des nageoires réparties autour de leur corps. Ils ont tous une nageoire caudale (queue), verticale chez les poissons et horizontale chez les cétacés. Les vertébrés aquatiques ont également une grande nageoire dorsale et une paire de grandes nageoires (ou nageoires) sur les côtés de leur corps près de l’avant. La nageoire caudale est le principal moyen de locomotion. Les ailettes latérales font la majeure partie de la direction. La ou les nageoires dorsales assurent la stabilité.

Vertébrés tétrapodaux.

Les vertébrés tétrapodaux (vertébrés à quatre pattes) qui utilisent la locomotion ondulatoire comprennent les crocodiliens, les lézards marins, les salamandres aquatiques et les grenouilles larvaires. Cependant, les grenouilles adultes et autres tétrapodes utilisent principalement la locomotion appendiculaire. De nombreux tétrapodes aquatiques se déplacent principalement en utilisant les pattes arrière. Cependant, les tortues de mer, les pingouins et les otaries à fourrure ont développé des pattes postérieures courtes avec des pieds palmés utilisés principalement comme gouvernails. Ces animaux utilisent leurs pattes antérieures puissantes, qui ont évolué en nageoires.

Les oiseaux plongeurs, comme les cormorans et les huards, sont propulsés par leurs pattes arrière palmées. Les huards sont les mieux adaptés à la plongée. Leur corps, leur tête et leur cou sont allongés et élancés; les pattes arrière se sont éloignées de l’extrémité postérieure du corps; les pattes inférieures sont courtes; et les pieds sont complètement palmés.

Les grenouilles et certaines tortues d’eau douce ont des pattes arrière allongées avec des pieds palmés agrandis. D’autres tortues aquatiques (comme les tortues serpentines) sont des nageurs relativement pauvres. Ces tortues marchent au fond du lac oule courant avec des mouvements de membres très similaires à ceux utilisés sur terre sauf qu’elles peuvent se déplacer plus rapidement dans l’eau qu’elles ne le peuvent sur terre.

De nombreux mammifères ont des mouvements de nage identiques à ceux de leurs membres terrestres. La plupart des mammifères aquatiques — comme les loutres de mer, les phoques à poils et les ragondins — utilisent leurs pattes postérieures et fréquemment leur queue pour nager. Les pieds ont un certain degré de sangle. Les otaries à fourrure et les ours polaires nagent principalement avec les membres antérieurs.

voir aussi Vol; Squelettes.

Elliot Richmond

Bibliographie

Alcock, John. Comportement Animal : Une Approche Évolutive. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 1997.

Curtis, Helena et N. Sue Barnes. Biologie, 5e éd. New York : Worth Publishers, 1989.

Gould, James L., et Carol Grant Gould. L’Esprit Animal. La société W. H. Freeman & de New York, 1994.

Gray, James. Locomotion animale. Il est l’auteur de plusieurs ouvrages.

Hertel, Heinrich. Structure, Forme et Mouvement. New York : Reinhold, 1966.

Muybridge, Eadweard. Animaux en mouvement. New York : Dover Publications, 1957.

Purves, William K., et Gordon H. Orians. La vie: La Science de la biologie. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 1987.

Tricker, R. A. R. et B. J. K. Tricker. La Science du Mouvement. New York : American Elsevier Publishing Company, 1967.