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mercredi 5 mars 2014

Le record du mouvement animal le plus rapide




Le record du mouvement le plus rapide orchestré par un insecte - et par un animal - est détenu par une fourmi d'Amérique du Sud et Amérique Centrale, Odontomachus bauri, capable de refermer ses mandibules à la vitesse de 35, jusqu'à 64 m/s, soit 230 km/h!

Odontomachus bauri (img A. Wild)
C'est avec l'aide des nouvelles technologies d’enregistrement vidéo (50 000 images/secondes) qu'une équipe de l'université de Berkeley a pu analyser avec finesse les mouvements d'Odontomachus bauri, déjà connue auparavant pour les remarquables capacités de fermeture de ses mandibules, tellement rapides et puissantes qu'elles lui permettent même de sauter pour échapper à ses prédateurs.

Les mandibules de cette fourmi constituent un piège mortel et quasi-instantané pour ses proies : en moyenne, la fermeture des mâchoires sur une cible s'effectue en 0,13 ms... plus de 2300 fois plus vite qu'un clignement d’œil! La vitesse de ce mouvement atteint alors de 36 à 64 m/s, soit 230 km/h. C'est en fait plus rapide que le mouvement de la Crevette mante, qui détenait le record (50m/s), jusqu'en 2006, dans le monde animal. 

Pour atteindre cette vitesse phénoménale, Odontomachus bauri s'est dotée au fil de l'évolution, d'articulations verrous pour ses mâchoires : les muscles ne sont pas très efficaces dans l'accélération, mais pour peu qu'on les bloque lorsqu'ils se contractent, puis qu'on les relâchent, et la vitesse du mouvement en est décuplée, à la manière d'une flèche et d'un arc : lancer la flèche avec le bras ne l'entraîne pas très loin. Utiliser ce bras pour stocker l'énergie à travers la tension de la corde, permet par contre de lancer la flèche très rapidement, avec force, en lui permettant une accélération d'un tout autre ordre de grandeur. Les muscles des mâchoires d'Odontomachus bauri peuvent ainsi servir à la fois de corde et de moteur.

La force déployée est également phénoménale : la puissance de fermeture des mandibules dépasse 300 fois la force nécessaire pour la soulever (12 à 15 mg), revenant à 4,5 grammes. 

Mais le plus impressionnant reste son accélération, aux limites de tout ce que l'on connait de la biologie : si une accélération permettant de passer de 0 à 64 m/s en 0,13 ms se maintenait, il faudrait à peine 10 minutes pour atteindre la vitesse de la lumière!

Ces caractéristiques incroyables permettent à Odontomachus bauri de sauter (lorsqu'elle cogne ses mâchoires contre le sol) jusqu'à 8,3 cm de haut et 39,6 cm de long. Elles lui permettent également, puisqu'elle se nourrit de termites, de cisailler ses adversaires avant la moindre réaction défensive. Odontomachus bauri a même développé des techniques d'attaques dans lesquelles le saut et la découpe sont réalisés en même temps, de sorte que l'assaillant blesse sa proie ou son prédateur tout en s'auto-catapultant immédiatement à distance de sécurité, tournoyant dans les airs à 36 tours par secondes! Lors d'une manœuvre d'évasion, le tournoiement atteint 63 tours par seconde, et la fourmi reste en l'air près d'un quart de seconde - suffisamment longtemps pour échapper, par exemple, à la langue d'un lézard qui prend un cinquième de seconde pour frapper. Le saut est même parfois une activité de groupe, permettant, selon A. Suarez, de provoquer la confusion chez l'ennemi.

Gronenberg, W. (1995). "The fast mandibule strike in the trap-jaw ant Odontomachus". J Comp Physiol A (1995) 176 : 391-398.
Patek S., Baio J.E., Fisher B.L., et Suarez A.V. (2006). "Multifunctionality and mechanical origins: Ballistic jaw propulsion in trap-jaw ants". Proc. Nat. Aca. Sci. vol. 103 no. 34. 12787–12792, doi: 10.1073/pnas.0604290103