Comment les canards équilibrent la pression de l’eau en plongée

Dans une nouvelle étude de Virginie Tech, des chercheurs ont découvert une méthode utilisée par les canards pour équilibrer la pression de l’eau dans leurs plumes lorsqu’ils plongent. L’enquête fait partie d’une décennie de recherche en mécanique des fluides menée par le professeur Jonathan Boreyko.

« J’ai eu cette idée quand j’étais à l’Université Duke », a déclaré le professeur Boreyko. «J’avais une très mauvaise place de parking, mais ma promenade m’a conduit à travers les pittoresques Duke Gardens. Je suis passé devant des étangs avec beaucoup de canards et j’ai remarqué que lorsqu’un canard sortait de l’eau, il secouait ses plumes et l’eau s’envolait.

« J’ai réalisé que ce qu’ils faisaient était une transition de déshumidification, libérant l’eau qui se trouvait partiellement à l’intérieur de leurs plumes. C’était le germe de l’idée. Dans mes recherches, par pure coïncidence, j’étudiais le même genre de chose. J’ai réalisé que ces transitions ne fonctionnent que si l’eau ne peut pas pénétrer jusqu’au fond de la structure poreuse des plumes.

Le professeur Boreyko était intrigué par cet équilibre délicat et curieux des mécanismes qui permettent aux canards de retenir l’eau dans leurs plumes sans couler. En collaboration avec le doctorant Farzad Ahmadi, le professeur Boreyko a tenté de faire passer une seule goutte d’eau à travers une plume naturelle de canard.

« Cela n’a pas fonctionné », a déclaré Ahmadi. « Ensuite, nous avons eu l’idée de construire une chambre à pression pour forcer une flaque d’eau à travers plusieurs couches de plumes. »

Premièrement, les chercheurs devaient s’assurer que l’eau ne pouvait pénétrer que directement à travers les plumes, et non simplement s’écouler autour de leurs bords extérieurs. Ils ont scellé chaque couche de plumes, laissant une zone exposée au même endroit sur chaque surface.

En fin de compte, les experts ont constaté qu’à mesure que le nombre de couches de plumes augmente, la pression nécessaire pour pousser l’eau à travers toutes les couches doit également augmenter. Cela établit une pression maximale à laquelle les plumes retiennent l’eau qui y pénètre, mais ne permettent pas à l’eau d’atteindre la peau du canard.

« Notre hypothèse était d’utiliser plusieurs couches de plumes pour que l’eau ne pénètre que partiellement, mais qu’il y ait des poches d’air en dessous », a expliqué le professeur Boreyko. « Tant que ces poches d’air sont présentes, cela empêche ce qu’on appelle un mouillage irréversible. Tant que l’humidification n’est que partielle, ils peuvent la secouer lorsqu’ils font surface.

Ahmadi a découvert que diverses espèces de canards ont tendance à avoir le nombre exact de couches de plumes nécessaire pour éviter une mouillage irréversible pendant leurs plongées. Au moins une couche de plumes reste sèche après une plongée, ce qui permet au canard de secouer l’eau lorsqu’il émerge.

Le professeur Boreyko estime qu’il est possible d’appliquer des plumes synthétiques superposées à l’extérieur d’un bateau pour permettre au bateau de se déplacer plus facilement sur l’eau.

« Si nous considérons un navire se déplaçant sur l’eau comme un oiseau artificiel, il nage actuellement nu », a déclaré le professeur Boreyko. « Nous nous demandons si le fait de revêtir le navire de plumes pourrait apporter les mêmes améliorations dont bénéficient les oiseaux aquatiques. »

L’étude est publiée dans la revue ACS Matériaux appliqués et interfaces.

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Par Chrissy Sexton, Espèces-menacées.fr Rédacteur