DEPLACEMENT ET ORIENTATION DANS L HABITAT INTRO Pour survivre dans un milieu, les organismes doivent résoudre de nombreux problèmes. Pour ce faire, ils doivent : Se déplacer dans l environnement (se nourrir, se protéger des prédateurs, se reproduire) S orienter dans l environnement Orientation= capacité d un organisme à positionner son corps par rapport à un stimulus ou à établir une relation entre son déplacement et ce stimulus. Monde senso perceptuel (capacités perceptives de l animal) Informations environnementales LES REPERES UTILISES PAR LES ANIMAUX POUR S ORIENTER A. LES INDICES VISUELS 1) Repères topographiques présents dans l environnement Montagnes- arbres- rochers- pentes Ex : la guêpe solitaire utilise un repère topographique (pomme de pin) pour s orienter (poly gig 2) 2) Les indices célestes Le soleil est un indice topographique. Ex : la puce de mer utilise le soleil pour s orienter (elle le fuit) Le soleil est un indice topographique en mouvement : il faut que les animaux prévoient son déplacement. Déplacement du soleil : De 15 par heure Course dans le ciel différente selon la latitude et la saison (poly fig 3) Expérience : Les oiseaux vont trouver de la nourriture à 9h et à 15h car l angle du soleil avec le sol est de 45 (leur horloge biologique interne va leur permettre d ajuster leur déplacement). Expérience 2 : Conditions expérimentales : création d un retard d allumage d une lampe (= soleil) : 6h au lieu de 12h Décalage de l horloge interne de l individu et on remarque qu il se déplace vers l ouest au lieu de l est (=déphasage). Il ne trouve donc pas sa source de nourriture
La lune change de forme selon des phases avec une périodicité de 24h50 : c est la seconde horloge biologique qui est sollicitée. Elle est utilisée par peu d espèces (araignées, saumons) Les étoiles sont très utilisées chez les oiseaux migrateurs nocturnes (cf poly fig 5) Expérience : en planétarium (fig 6) : Les oiseaux : Boussole stellaire Carte mentale du ciel Etude chez le Bruand : les oiseaux ne mémorisent que quelques constellations : la petite et la grande Ourse (elles sont peu mobiles dans le ciel) et ont un apprentissage de la carte. 3) La lumière polarisée Utilisation indirecte du soleil. On parle de lumière polarisée lorsque toutes les ondes vibrent dans un seul plan ou dans une même direction. La lumière du soleil est non polarisée. Si on la passe dans un filtre, elle le devient. En milieu naturel, le filtre polarisant correspond aux particules d eau atmosphérique (elle est alors polarisée à 60%). La présence de lumière polarisée dans le ciel dépend de la position du soleil (fig 8). Le maximumu de lumière polarisée est atteint lorsqu on est à 90 par rapport au soleil. Le plan de polarisation est perpendiculaire par rapport au soleil. Utilisation : Indice directionnel par rapport à la masse d eau (salamandre) Détermination de la position du soleil (fourmi du désert) Les ommatidies (yeux composés) des fourmis filtrent la lumière : Plan de polarisation interne = plan du ciel Permet de s orienter lorsque le soleil n est pas visible B. INDICES MAGNETIQUES Le champ magnétique terrestre est orienté nord-sud est évolue. Il donne des informations sur la polarité et les lignes de force. Le rapport intensité/force n est pas le même sur tout le globe. La force magnétique la plus intense se trouve au niveau des pôles et la moins forte se situe juste en dessous de l équateur. Mise en évidence avec les bactéries magnétotactiques (1970) On a remarqué qu une bactérie mise dans une goutte d eau se dirigeait peu à peu vers le nord. Comment fait elle? Dans cette bactérie, on trouve des magnétosomes (oxydes métalliques) qui jouent un rôle d aimant et qui servent de boussole. Les magnétosomes ne sont pas présents chez la plupart des espèces qui pour certains, utilisent des photorécepteurs qui vont percevoir le champ magnétique. Ex : tortue marine et pigeons (fig 10)
Pigeons bobine de Helmhotz désorientation (en milieu naturel, ce sont les vallées rocheuses qui désorientent les pigeons car elles perturbent le champ magnétique). C. LES INDICES CHIMIQUES Ils sont utilisés à différentes échelles spatiales : retour au gîte/ migrations On en trouve deux types : Odeurs de l environnement Produits par l animal Fréquents chez les insectes et les mammifères mais moins fréquents chez les oiseaux. Ex : le pigeon utilise des informations olfactives pour s orienter. Fig 12 : l oiseau se constitue une carte mentale olfactive. D. LES INDICES SONORES Sons produits par les animaux eux-mêmes : interactions vocales, écholocation Sons liés à l environnement (vent ) E. LES INDICES ELECTRIQUES Courants électriques créés par masses d eau Champs électriques générés par l animal Ex : poisson électrique : création de distorsion La boussole magnétique basée sur les champs électriques Fig 14 : chez les requins LE RETOUR AU GITE Acticités dans un espace limité (dans un territoire ou un domaine vital). Ces retours au gite sont fréquents et journaliers. Ils sont importants pour la survie de l animal car ils leurs permettent de se protéger des prédateurs. Pour retrouver son gite, l animal va développer plusieurs mécanismes d orientation. A. LES MECANISMES D ORIENTATION 1) La piste chimique L animal balise son trajet via des substances chimiques. Ex : chez les gastéropodes : le chiton A marée basse, il trouve un abri dans les rochers. Il est très fidèle à son gite (déplacement 2m du gite). fig 15 Les rongeurs déposent de l urine tout au long de leur trajet aller mais c est un processus coûteux en temps et en énergie.
2) L orientation basée sur l itinéraire aller Collecter et mémoriser des indices à l aller. a) L inversion de route : o Mémoriser des repères à l aller (topographiques) o Mémorisation de type photographique Cliché (une photo mentale à l aller ; au retour danse entre image réelle et photo mentale) Routes (mémorisation d une séquence de plusieurs images mémoire séquentiale spatiale : association photos aux actes moteurs) Le trajet retour doit être identique au trajet aller problème lors de la modification des repères. b) L inversion de direction o Mémoriser la direction générale du déplacement à l aller o Déplacement dans une direction relativement constante (fig 17) o Existence d une boussole pour donner le cap o L imprécision augmente avec la distance Expérience : 5) d imprécision : 100m de distance erreur de 9m 1000 m de distance erreur de 90m c) L intégration du trajet o Mémorisation des distances parcourues et des directions incluant les virages et les détours o Calcul de sa position par rapport au gite à tout instant (direction à distance) Fig 18 : exemple des fourmis africaines Les animaux nocturnes : intégration des mouvements du corps lors du trajet (= informations idiothétiques). Calcul du nombre de pas par rapport à la direction et changement de direction. Intégration des informations au fur et à mesure du trajet. 3) La carte mentale Système nécessitant certaines capacités cognitives. La carte mentale permet une représentation mentale à grande échelle de son environnement. Elle permet par exemple à l animal de créer de nouvelles routes entre deux sites connus. (ex fig 19 : rapaces) Carte mentale topographique (à l échelle du territoire par rapport au domaine vital) Carte mentale géographique (à l échelle de région, pays, continent) Différents types de repères utilisés : Oiseaux : repères visuels et auditifs Reptiles, mammifères, poissons : repères olfactifs L utilisation des repères : Apprentissage : mémorisation des repères doit être testée quotidiennement (prévoir modification des repères) Si modification : exploration du repère et intégration de l image spatiale.
Ex : le vol d apprentissage chez les insectes avec la guêpe fouisseuse (fig 20) B. L UTILISATION DES DIFFERENTES METHODES D ORIENTATION Effet d un environnement changeant : Différents modes d orientation en fonction des conditions environnementales : Ex : le pigeon voyageur utilise la boussole solaire quand il fait beau, la lumière polarisée quand il fait gris et la boussole magnétique quand il pleut.