Dans les conditions difficiles de l’Arctique, la survie dépend d’un ensemble d’adaptations spécialisées. L’une de ces adaptations, comme l’a révélé une étude récente, est la structure stratégique des cavités nasales des phoques de l’Arctique.
Les chercheurs ont découvert que les phoques arctiques ont des voies nasales plus alambiquées que les espèces de phoques qui vivent dans des environnements plus doux. Cette caractéristique unique, souvent négligée, joue un rôle crucial en aidant les phoques à conserver la chaleur et l’humidité dans leur habitat glacial.
Avantage évolutif
Signe Kjelstrup, co-auteur de l’étude et physico-chimiste à l’Université norvégienne des sciences et technologies, a déclaré que la structure nasale complexe des phoques de l’Arctique leur permet de minimiser les pertes de chaleur pendant le processus critique de respiration.
« Grâce à cette structure élaborée dans leurs cavités nasales, les phoques arctiques perdent moins de chaleur par échange thermique nasal que les phoques subtropicaux lorsque les deux sont exposés aux mêmes conditions », a déclaré Kjelstrup. « Cela offre un avantage évolutif, en particulier dans l’Arctique, où la perte de chaleur correspond à une dissipation d’énergie, qui doit être reconstituée par la nourriture. »
« Ce qui est étonnant, c’est que ces phoques arctiques retiennent 94 % de l’eau lorsqu’ils inspirent et expirent. Cela signifie que la majeure partie de l’eau ajoutée à l’air lors de l’inspiration est ensuite récupérée lors de l’expiration.
Comment la recherche a été menée
L’équipe de recherche a utilisé des techniques d’imagerie avancées, telles que la tomodensitométrie, pour créer des modèles 3D des cavités nasales de deux espèces de phoques : le phoque barbu de l’Arctique (Erignathus barbatus) et le phoque moine de Méditerranée (Monachus monachus).
En simulant diverses conditions environnementales et en analysant l’efficacité des structures nasales, l’équipe a découvert des différences significatives dans les capacités d’échange de chaleur et d’humidité entre ces espèces.
Les phoques arctiques se sont révélés beaucoup plus efficaces pour retenir la chaleur et l’humidité à différentes températures, ce qui témoigne de leur adaptation spécialisée.
Implications plus larges
Cette découverte met non seulement en lumière les adaptations fascinantes de la faune arctique, mais ouvre également la porte à des applications potentielles en ingénierie et en conception.
Inspiré par l’ingéniosité de la nature, Kjelstrup envisage d’exploiter ces connaissances biologiques pour améliorer l’efficacité des échangeurs de chaleur et des systèmes de ventilation technologiques.
« Si la nature parvient à créer des échangeurs de chaleur aussi performants, je pense que nous devrions copier cela en ingénierie pour créer des processus plus efficaces, par exemple dans les climatiseurs », a déclaré Kjelstrup.
La recherche future
À l’avenir, les chercheurs prévoient également d’étudier les structures nasales d’autres espèces pour voir si différentes structures offrent des avantages évolutifs dans d’autres environnements.
« Le chameau, par exemple, n’a pas besoin d’économiser beaucoup de chaleur, mais il a besoin d’économiser de l’eau. On peut donc supposer que cela pourrait nous renseigner sur l’importance relative des deux », a déclaré Kjelstrup.
L’étude est publiée dans le Journal biophysique.
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