Pourquoi les pattes des canards ne gèlent-elles pas ?

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Ici en Floride, j’oublie parfois les conditions glaciales que les oiseaux (et les gens) du Nord doivent endurer et je me suis demandé pourquoi les pieds des canards ne gèlent-ils pas? Mais quand je pense à mon éducation à Niagara Falls, l’une des adaptations les plus remarquables dont je me souvienne est celle des canards à dos de toile, harles, garrots et autres canards plongeurs vivant dans et sur la rivière Niagara glacée. Les près de 20 espèces de goélands qui migrent du Groenland et de la Sibérie vers la région du Niagara en hiver sont également étonnantes. Imaginez à quel point ces conditions sont difficiles pour eux de favoriser la température élevée moyenne de janvier de 32,2 degrés F aux chutes du Niagara. En plus de ces oiseaux, nos oies et canards domestiques sont bien équipés pour affronter les températures glaciales.

Les oiseaux aquatiques, y compris les manchots et les flamants roses, ont des systèmes d’échange de chaleur à contre-courant dans leurs pattes. Cela leur permet de garder les pieds immergés dans de l’eau glacée ou de rester debout sur la glace pendant des heures sans les conséquences des engelures. En plus de l’eau froide, les flamants se sont adaptés pour rester debout ou boire de l’eau presque bouillante.

Alors, pourquoi les pattes des canards ne gèlent-elles pas ? Comme nous, tous les oiseaux sont des homéothermes, aussi appelés à sang chaud. Leur température corporelle reste la même quel que soit le temps. Lorsque les oiseaux se tiennent dans des conditions de froid glacial, le sang chaud du corps descend dans les pattes de l’animal. Celui-ci se déplace à côté des veines qui ramènent le sang froid des pieds vers le corps chaud. Comme les artères et les veines sont proches les unes des autres, le sang chaud se refroidit et le sang froid se réchauffe. Étant donné que le sang froid se réchauffe, il ne fait pas baisser la température centrale du corps aussi sévèrement qu’il le ferait chez un poule ou chez nous, par exemple. Le sang chaud est plus frais lorsqu’il atteint les extrémités des pieds par rapport à la température du corps.

« Il y a beaucoup de choses sur le système d’échange à contre-courant que nous ne connaissons pas, en particulier en ce qui concerne les différences interspécifiques », explique le Dr Julia Ryeland. Le Dr Ryeland est professeur à l’Université Western Sydney au Centre d’écologie intégrative. « Il existe de bonnes preuves, cependant, que la morphologie joue un grand rôle dans la capacité des différentes espèces à résister à la chaleur extrême et au froid extrême. Notre travail est basé sur la règle d’Allen, une extension de la théorie de Bergman. Ensemble, ceux-ci suggèrent que les animaux évoluent pour faire face aux froids extrêmes en étant de grande taille avec des appendices plus petits (et vice versa pour la chaleur extrême), ce qui a été testé et confirmé pour un certain nombre de taxons.

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Les célèbres manchots empereurs en marche ont un faible rapport surface/volume, avec un corps relativement grand, des pattes courtes et un petit bec, et perdront donc moins de chaleur.

« Il existe évidemment un certain nombre de facteurs différents qui pourraient également influencer cela, y compris d’autres mécanismes pour faire face aux températures extrêmes – par exemple, la migration », explique le Dr Ryeland. « Nous avons montré que les oiseaux peuvent atténuer l’impact de la perte ou du gain de chaleur en procédant à des ajustements posturaux, mais cela n’est probablement efficace que dans une certaine mesure, et en tant que tel, vous obtenez une pression évolutive pour différentes morphologies sous différents climats. »

Étant donné que l’échange de chaleur se produit lorsqu’il y a une différence entre les objets, plus la différence de température est grande, plus l’échange se produit rapidement. S’il n’y a pas une grande différence, l’échange de chaleur est lent.

La vasoconstriction se produit lorsque les vaisseaux sanguins sont restreints. Cela permet au sang oxygéné d’aller toujours vers les ailes et les pieds sans perdre beaucoup de chaleur. Chez les animaux où se produisent des engelures, cette restriction est si extrême qu’elle provoque la congélation du liquide dans les tissus en cristaux de glace. Cela permet au flux sanguin d’être redirigé depuis les extrémités et de se concentrer sur les organes vitaux.

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En plus de l’eau froide, les flamants se sont adaptés pour rester debout ou boire de l’eau presque bouillante.

En plus de l’échange de chaleur à contre-courant, les oiseaux ont plusieurs autres adaptations pour les aider à traverser le froid. Leur glande lisse aide à imperméabiliser leurs plumes. Se tenir debout sur un pied réduit l’échange de chaleur entre leur corps chaud et l’environnement froid, ce qui est plus efficace sur le plan énergétique. La peau écailleuse limite également les pertes de chaleur. Alors que certains oiseaux rentrent leur pied dans le plumage chaud, d’autres s’accroupissent pour couvrir les deux pieds. Certains oiseaux mangent plus à l’automne pour accumuler des couches de graisse. Les oiseaux réveilleront également leurs plumes, qui agissent comme isolant, ou ils peuvent se blottir. En raison de ces adaptations, seulement 5 % de la perte de chaleur se produit par leurs pieds et le reste par leurs corps emplumés ! Maintenant, vous aussi, vous savez pourquoi les pattes des canards ne gèlent pas ?

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Les systèmes d’échange de chaleur à contre-courant permettent à de nombreuses espèces d’oiseaux de garder leurs pattes immergées dans de l’eau glacée ou de rester debout sur la glace pendant des heures sans les conséquences des engelures.

Publié à l’origine dans le numéro de décembre 2021/janvier 2022 de Lafermedefati et régulièrement vérifié pour son exactitude.



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