Les manchots sont souvent recherchés comme les adorables empereurs en smoking de l’Antarctique. Bien qu’il existe 17 espèces différentes, les plus célèbres ne sont peut-être autres que le manchot empereur. Ces oiseaux incapables de voler sont réputés pour leur remarquable capacité à survivre à des températures bien inférieures à -40 degrés Celsius. Ils se tiennent constamment sur la glace toute la journée, ce qui soulève la question suivante : pourquoi les pieds des manchots ne gèlent-ils pas ?
En Antarctique, il fait plutôt froid. Pour survivre aux températures négatives, les manchots ont adapté une technique unique pour empêcher leurs pieds de geler.
L’ingénieuse solution pour empêcher les pieds des manchots de geler
Les manchots empereurs passent leur vie entière à lutter contre les températures glaciales de l’Antarctique. Comme tout autre animal à sang chaud, ils produisent leur propre chaleur en métabolisant les aliments.
Cependant, en Antarctique, les manchots doivent utiliser d’autres stratégies innovantes pour empêcher leurs extrémités de geler. Une couche isolante de plumage (une épaisse couche de plumes) à l’extérieur et, en dessous, une autre couche de graisse protègent le corps du manchot du froid.
Cependant, la graisse et les plumes sont inexistantes sur les pieds des manchots. Pour les garder au chaud, ils font appel à une technique évolutive unique.
La magie derrière le maintien du corps chaud d’un manchot repose sur sa remarquable capacité à maintenir ses pieds juste au-dessus du point de congélation. Leurs muscles sont nichés dans leur corps et les protègent du froid. Des tendons longs et solides s’étendent jusqu’à leurs pieds pour contrôler les mouvements. Leurs tendons sont épais et ne sont pas aussi facilement affectés par le froid.
Cependant, le fait de pomper du sang chaud dans leurs pieds provoquerait le rayonnement de la chaleur vers le sol. Pour éviter cela, les manchots font appel à un système connu sous le nom d’échange thermique à contre-courant. Avant que le sang chaud n’atteigne leurs pieds, les vaisseaux sanguins qui se rendent aux pieds s’enroulent autour des vaisseaux qui remontent. Grâce à cette méthode, le sang qui circule vers leurs pieds rejette la chaleur dans le sang qui revient dans leur corps.
Systèmes d’échange thermique à contre-courant des pieds des manchots : Les vaisseaux s’enroulent les uns autour des autres pour échanger la chaleur avant qu’elle ne soit perdue au sol.
Ci-après, Hank Green, un animateur de SciShow explique ce procédé remarquable.
Autres techniques uniques de préservation de la chaleur
L’incroyable système d’échange de chaleur à contre-courant dont les manchots font usage n’est pas le seul procédé remarquable que les manchots utilisent pour tenir le froid à distance.
Selon une étude publiée en 2013, les manchots ont un autre tour dans leur sac.
L’étude rapporte que les manchots empereurs maintiennent une température de surface corporelle inférieure à la température de l’air qui les entoure. Bien que cela semble contre-intuitif, ce processus supplémentaire leur permet de mieux résister au rude climat de l’Antarctique.
En maintenant la couche de leur plumage plus fraîche que les températures de l’air extérieur, les scientifiques qui ont enquêté sur les manchots ont découvert un effet unique qui permet aux oiseaux de gagner de la chaleur.
Gagner de la chaleur en se refroidissant
Alors que les manchots perdent une partie de leur chaleur à travers leur couche de plumage isolante, garder leurs plumes plus fraîches leur permet de regagner une légère quantité d’énergie par convection thermique.
La convection thermique est le processus de transfert de chaleur par le mouvement des fluides. Le processus fonctionne en absorbant une partie de la chaleur des rafales d’air périodiquement plus chaudes tout en empêchant l’air d’absorber la chaleur de leur corps.
Le Smithsonian Magazine décrit,
« Alors que l’air froid de l’Antarctique tourne autour de leur corps, l’air légèrement plus chaud entre en contact avec le plumage et redonne d’infimes quantités de chaleur aux manchots, puis s’éloigne à une température légèrement plus froide. »
L’imagerie thermique d’un troupeau de manchots a révélé ces incroyables découvertes.
Après avoir examiné les résultats, les chercheurs ont découvert que le plumage des manchots reste quelques degrés plus froid que la température de l’air.
Au moment de la mesure, la température extérieure était d’environ -17 degrés Celsius. Le plumage des manchots sur la tête, la poitrine et le dos, cependant, était respectivement de -19, -22 et -23 degrés Celsius.
Des simulations informatiques ont confirmé qu’une partie de la chaleur était récupérée par des courants de convection thermique.
Bien que les résultats soient minimes, dans l’Antarctique où les manchots vivent à des températures inférieures à -40, chaque degré compte.
Les manchots empereurs sont vraiment une espèce remarquable. Leurs adaptations uniques ont permis à des générations de manchots de vaincre le froid, même dans les pires conditions. L’espèce mène une vie exigeante ; ils marchent plus de 100 km jusqu’à leurs zones d’alimentation et doivent survivre aux conditions météorologiques les plus difficiles du monde. Cependant, leurs pieds incroyables et leur plumage unique n’ont pas encore été contrecarrés par Mère Nature.
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Écrit par Maverick Baker