Écholocation

Définition

L'écholocation ou l'écholocalisation est la capacité de certains animaux à connaître leur environnement à travers l'émission de sons et l'interprétation de l'écho que produisent les objets qui les entourent. L'écholocation ressemble à un sonar actif; l'animal émet un son qui rebondit en rencontrant un obstacle et analyse l'écho reçu.

L'écholocation depuis un navire :

Les bateaux scientifiques ou de pêche exploitent l'écholocation par sonar pour dresser une carte des fonds marins.

Explications

Une écholocation, ou écholocalisation, est un système de localisation d'objets sous l'eau par l'analyse de l'écho des ondes émises, notamment celui dont sont naturellement pourvus certains animaux (cétacés Cetacea, divers Pinnipèdes), ou par sonar et/ou échosondeur.

Écholocation est un terme créé en 1938 par Donald Griffin, qui a été le premier à prouver de façon concluante son existence chez les chauves-souris. L'inventeur, si on peut dire, de l'écholocalisation par le biologiste américain a travaillé sur les chauves-souris (Chiroptères). La communauté scientifique internationale s'inquiète des effets potentiellement néfastes des sonars actifs basse fréquence (SABF) d'utilisation militaire (détection des sous-marins à grande distance) sur les cétacés (provoquant des échouages) ou de filet.

L'écholocation peut également être définie comme fonction physiologique, rendue possible par une anatomie spécifique, permettant à certains animaux (cétacés, dauphins, chauves-souris) de se repérer dans leur milieu, même en l'absence de lumière, et d'y situer obstacles et proies par émission de sons particuliers et analyse de l'écho de ces sons renvoyés par les corps physiques présents dans leur environnement.

Mais si le corps est rempli d'eau (cas des calmars géants, ou de filet de pêche abandonné), les cétacés ne "voient" rien, et se font prendre par l'un ou par l'autre. Chez les dauphins ce système est si performant, qu'il leur permet de repérer des proies enfouies sous 50 cm de sédiment.

La gamme des fréquences qu'ils utilisent est très large (spectre auditif leur permettant d'utiliser des signaux de très haute fréquence : 100 à 150 kHz). Pour mémoire : l'oreille humaine ne perçoit que des fréquences inférieures à 20 kHz... Ces sons sont émis par le melon (amas graisseux en avant du crâne des cétacés). Les échos sont captés par la mâchoire inférieure.

C'est donc, en résumé, un système de repérage des proies et des obstacles propre à certains mammifères comme les chiroptères et les cétacés. Des ultrasons sont émis par des cordes vocales du larynx (Chiroptères) ou nasales (Cétacés). Ces ondes sonores se réfléchissent sur l'obstacle, subissent des modifications qui sont traduites par le cerveau en termes de distance, de forme et de taille.

L'utilisation du son pour "l'écholocation" sous-marine semble avoir été provoquée par la catastrophe du Titanic en 1912. Le premier brevet mondial sur un dispositif de ce type a été accordé par le British Patent Office au météorologiste anglais Lewis Richardson un mois après le Le physicien allemand Alexander Behm en obtint un autre par un résonateur en 1913. L'ingénieur canadien Reginald Fessenden construisit un système expérimental en 1914 qui pouvait détecter un iceberg à deux miles de là, bien qu'il fut incapable de déterminer dans quelle direction.

Chez les chauves-souris (chiroptères)

Contrairement aux croyances populaires, les chauves-souris ne sont pas aveugles, car beaucoup, en plus de leur système sonar, utilisent la vue pour différentes activités. Contrairement aux microchiroptères (sous-ordre Microchiroptera), les mégachiroptères (sous-ordre Megachiroptera) utilisent la vision pour s'orienter et localiser leur proie (une seule espèce de ce sous-ordre a développé un mécanisme d'écholocation qu'elle utilise uniquement lorsqu'elle vole dans l'obscurité totale).

Les yeux des mégachiroptères sont plus développés que ceux des microchiroptères et, en général, aucune chauve-souris n'est complètement aveugle; même les micro-chauves-souris peuvent utiliser des objets très visibles du sol comme signaux pendant le vol pour retourner à leur refuge.

Les microchiroptères l'utilisent pour naviguer et chasser, souvent dans l'obscurité totale. Ils sortent généralement de leurs cavernes et sortent chasser les insectes la nuit. L'écholocation leur permet de trouver des endroits où il y a habituellement beaucoup d'insectes, peu de compétition pour obtenir de la nourriture et peu de prédateurs pour eux. Ils génèrent l'échographie dans le larynx et l'émettent par le nez ou par la bouche ouverte. L'appel chauve-souris utilise une gamme de fréquences comprises entre 14 000 et 100 000 Hz, fréquences qui dépassent largement l'audition de l'oreille humaine (de 20 Hz à 20 000 Hz).

Il existe des espèces spécifiques de chauves-souris qui utilisent des gammes de fréquences spécifiques pour s'adapter à leur environnement ou à leurs techniques de chasse. Parfois, cela a été utilisé par les chercheurs pour identifier le type de chauves-souris dans une zone en enregistrant leurs appels avec des enregistreurs à ultrasons, également connu sous le nom de détecteurs de chauves-souris. Cependant, les appels d'écholocation ne sont pas spécifiques à l'espèce, il y a donc des chauves-souris qui chevauchent leurs types d'appels. Pour cette raison, ces enregistrements ne servent pas à identifier tous les types de chauves-souris. Ces dernières années, les développeurs de différents pays ont développé une bibliothèque d'appels de chauves-souris, qui contient des enregistrements de référence d'appels d'espèces locales pour aider à l'identification. [la citation nécessaire ]

Depuis les années 1970, on se demande de plus en plus si les chauves-souris utilisent une forme de processus radar connue sous le nom de corrélation de phase cohérente. La cohérence signifie que les chauves-souris utilisent la phase des signaux d'écholocalisation, tandis que la corrélation de phase implique que le signal émis est comparé au signal reçu dans un processus continu. La plupart des chercheurs, pas tous, affirment que la chauve-souris utilise un type de corrélation de phase, mais sous une forme incohérente, semblable à une banque de filtres récepteurs fixes.

Quand ils chassent, ils produisent des sons à très basse fréquence (10–20 Hz). Pendant la phase de recherche, le son émis est synchrone avec la respiration et avec la fréquence du son. Ceci est fait pour conserver l'énergie. Après avoir détecté sa proie, les microchiroptères augmentent la fréquence des impulsions, se terminant par le bourdonnement final à des fréquences supérieures à 200 Hz. Pendant l'approche de la cible, la durée et l'énergie du son diminuent.

Chez les cétacés

Avant que les capacités d'écholocation des cétacés ne soient officiellement découvertes, Jacques-Yves Cousteau a suggéré leur existence. Dans son premier livre, Silent World (1953), il rapporte que, lors d'une enquête, il se dirigeait vers le détroit de Gibraltar et remarqua qu'un groupe de marsouins les suivait. Cousteau a observé le cours changeant des marsouins pour tirer le meilleur parti de la navigabilité dans le détroit, concluant que les cétacés avaient quelque chose comme le sonar, qui était une caractéristique relativement nouvelle dans les sous-marins.

Les côtés de la tête du dauphin et la mâchoire inférieure, qui contiennent une graisse huileuse, sont les zones qui reçoivent l'écho. Quand un dauphin se déplace, il déplace habituellement sa tête lentement d'un côté et de l'autre, de haut en bas. Ce mouvement est une sorte d'exploration globale, qui permet au dauphin de voir un chemin plus large devant lui.

Les cétacés dentés (sous-ordre Odontoceti, les odontocètes) forment l'un des deux grands groupes de cétacés, qui comprennent les dauphins, les marsouins, les orques épaulards et les cachalots. Ils utilisent le biosonar car ils vivent dans un habitat aquatique favorable au phénomène. la vision est extrêmement limitée en raison de l'absorption ou de la turbidité.

L'écholocation implique l'émission par le dauphin d'une large gamme de sons sous la forme de brefs éclats d'impulsions sonores appelés "clics" et l'obtention d'informations sur l'environnement en analysant les échos qui reviennent. Cette capacité à utiliser une gamme complète d'émissions sonores à haute et basse fréquence, combinée à une audition directionnelle très sensible grâce à l'asymétrie du crâne, facilite une écholocation extrêmement précise et donne à ces animaux un système sensoriel unique. dans la mer.

Le son est généré en faisant passer l'air de la cavité nasale à travers les lèvres phoniques. Ces sons sont reflétés par l'os concave dense du crâne du dauphin et le sac aérien à sa base. Le faisceau focalisé est modulé par un gros organe gras appelé melon. Il agit comme une lentille acoustique en raison de sa composition lipidique de différentes densités. Beaucoup de cétacés à dents utilisent une série consécutive de clics ou un train d'impulsions; Cependant, le cachalot peut produire des clics individuels. Les sifflements qu'ils produisent ne semblent pas être utilisés en écholocation, mais en communication.

La variation de la fréquence des clics dans le train d'impulsions génère les cris familiers et les grognements du dauphin. Un train d'impulsions d'une fréquence d'environ 600 Hz est appelé une impulsion d'éclatement. Chez les grands dauphins, la réponse auditive du cerveau peut analyser chaque clic indépendamment jusqu'à 600 Hz, avec une réponse graduelle pour les fréquences plus élevées. L'écho est reçu par la mâchoire inférieure. De plus, le placement des dents dans la mâchoire d'un dauphin à gros nez, par exemple, n'est pas symétrique dans le plan vertical, et cette asymétrie pourrait éventuellement aider le dauphin, qui détecte par différence si le signal arrive d'un ou d'un autre côté de la mâchoire. Le son latéral est reçu à travers les lobes qui entourent les yeux avec une densité très similaire à l'os.

De nombreux chercheurs croient que lorsque cet animal se rapproche de l'objet d'intérêt, il protège contre le haut niveau d'écho en diminuant le son émis. Chez les chauves-souris, l'effet est connu, mais dans ce cas, la sensibilité de l'oreille augmente également près de la cible.

En rapport avec "écholocation"

• cétacé

  

  Un cétacé est un mammifère aquatique de l'infra-ordre Cetacea dans l'ordre Artiodactyla.

• chauve-souris

  

  Une chauve-souris est un mammifère placentaire de l'ordre Chiroptera, les Chiroptères, dont les membres supérieurs se sont développés comme des ailes.

• sonar

  

  Le sonar est une méthode technologique pour localiser des objets dans l'espace et sous l'eau au moyen d'impulsions sonores émises par un écho-sondeur, imité...

• Cymbiola vespertilio

  

  La volute chauve-souris est un nom commun de l'escargot Cymbiola vespertilio qui fait référence à son pied.