Une nouvelle étude de l’Université de Bristol met en lumière les mécanismes de défense complexes employés par la nature. Les chercheurs ont percé le mystère derrière les sons d’avertissement ultrasoniques produits par les papillons de nuit de l’hermine, une espèce connue sous le nom d’Yponomeuta.
Cette découverte fournit non seulement un aperçu fascinant du monde naturel, mais présente également des implications potentielles pour les domaines de l’ingénierie et de la technologie.
Papillons de l’hermine
Les papillons de nuit de l’hermine, dépourvus d’organes auditifs et ignorants des sons qu’ils produisent, ont développé un ingénieux mécanisme de défense acoustique pour dissuader leurs prédateurs, principalement les chauves-souris écholocalisantes.
Les chercheurs ont découvert que ces papillons génèrent des clics ultrasoniques à une vitesse étonnante de deux fois par cycle de battement d’aile. Cette production sonore est facilitée par une minuscule membrane ondulée située dans leurs ailes postérieures, connue sous le nom de « tymbale aéroélastique ».
Stratégie de défense naturelle
L’étude révèle que le mécanisme unique de production du son est le résultat du flambement des crêtes individuelles sur la zone ondulée des ailes postérieures du papillon pendant le vol. Le flambage provoque une vibration soudaine d’une membrane adjacente, amplifiant considérablement la force et la direction du son.
Ce processus se déroule de manière passive, sans aucune action musculaire du papillon, soulignant l’efficacité et l’élégance de cette stratégie de défense naturelle.
« Notre objectif dans cette recherche était de comprendre comment les ondulations de ces timbales peuvent se déformer et se briser de manière chorégraphiée pour produire une chaîne de clics à large bande », a expliqué le professeur Marc Holderied. « Avec cette étude, nous avons dévoilé la biomécanique qui déclenche la séquence de flambage et mis en lumière la manière dont les sons de clic sont émis par résonance tymbale. »
Production de sons ultrasoniques
Le premier auteur de l’étude, Hernaldo Mendoza Nava, a étudié la mécanique du tymbal aéroélastique en tant que doctorant au Centre EPSRC de formation doctorale en composites avancés pour l’innovation et la science du Bristol Composites Institute (BCI).
« La production sonore et le rayonnement sont liés aux vibrations mécaniques, par exemple dans la peau d’un tambour ou d’un haut-parleur », a déclaré Mendoza.
« Chez les hermines, les événements de flambage instantanés agissent comme des battements de tambour au bord d’un tambour tymbal, excitant une partie beaucoup plus grande de l’aile pour qu’elle vibre et émette du son. En conséquence, ces timbales de taille millimétrique peuvent produire des ultrasons au niveau équivalent à une conversation humaine animée.
Recherche interdisciplinaire
L’équipe a utilisé des techniques avancées de biologie et d’ingénierie mécanique pour parvenir à ses conclusions. Des simulations informatiques détaillées, ainsi qu’une caractérisation biologique de la morphologie de l’aile et des propriétés des matériaux, ont permis aux chercheurs de modéliser avec précision la réponse instantanée et la production sonore, correspondant étroitement aux signaux enregistrés des papillons de nuit.
« L’intégration de diverses méthodes à travers les sciences avec un flux d’informations cohérent à travers les frontières des disciplines dans l’esprit de la » science d’équipe « est ce qui a rendu cette étude unique et un succès », a déclaré le co-auteur Rainer Groh. « De plus, sans les étonnantes capacités modernes d’imagerie, d’analyse des données et de calcul, il n’aurait pas été possible de découvrir les mécanismes de ce phénomène biologique complexe. »
Implications plus larges
L’étude contribue non seulement à notre compréhension des mécanismes de défense des insectes contre les prédateurs, mais a également des implications plus larges en matière d’ingénierie et de technologie.
Le phénomène de flambage structurel et de production sonore, bien que rarement étudiés ensemble, présente des opportunités passionnantes pour développer des structures morphing avec une fonctionnalité ou une efficacité améliorée, en particulier dans des domaines tels que l’aérospatiale.
« Dans le domaine de la conception technique, les réponses élastiques non linéaires, telles que les instabilités de flambage et de rupture, ont traditionnellement été perçues comme des modes de défaillance à éviter », a déclaré le professeur Alberto Pirrera.
« Dans nos recherches, nous préconisons un changement de paradigme et avons démontré que les événements de flambage peuvent être exploités stratégiquement pour imprégner les structures de fonctionnalités intelligentes ou d’une efficacité de masse améliorée. Le timbale aéroélastique d’Yponomeuta incarne le concept de non-linéarité bénéfique. Le monde naturel, une fois de plus, est une source d’inspiration.
L’étude est publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
Vous aimez ce que vous lisez ? Abonnez-vous à notre newsletter pour des articles attrayants, du contenu exclusif et les dernières mises à jour.
—-
0 réponse à “Comment les papillons de nuit de l’hermine produisent sans effort des sons d’avertissement ultrasoniques”