| Le vol des Insectes : des ailes assurant la transmission de forces | ||
|---|---|---|
| Précédent | Le vol à partir de l’exemple des Insectes | Suivant |
Les organes du vol des Insectes sont les ailes portées par le mésothorax et le métathorax.
Quelles sont leurs caractéristiques structurales et fonctionnelles ?
Les ailes des Insectes : des organes de grande surface
Le Criquet est un exemple d’Insecte dont les ailes sont caractéristiques.
Copyright : 2019 – Aïmen Belkhiat ; Driss Ben Mouhamed ; James Eav ; Zackaria Mchachti
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
Le Criquet possède deux paires d’ailes insérées dorsalement sur le mésothorax et le métathorax.
Les ailes mésothoraciques antérieures sont étroites et rigides.
Elles sont appelées élytres et sont repliées au repos.
Les ailes métathoraciques postérieures sont membraneuses et possèdent une grande surface. Elles comportent deux régions, un remigium antérieur allongé et un vannus postérieur en forme d’éventail.
Elles sont repliées sous les élytres au repos et déployées lors du vol.
De manière générale, les ailes sont structurées par des nervures longitudinales et transversales délimitant des cellules.
Comment les ailes sont-elles reliées au thorax ?
Copyright : 2019 – Aïmen Belkhiat ; Driss Ben Mouhamed ; James Eav ; Zackaria Mchachti
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
Les ailes antérieures et postérieures sont respectivement articulées avec les plaques cuticulaires dorsales et latérales du mésothorax et du mésothorax, appelées tergites et pleurites.
Des membranes articulaires souples relient le mésothorax et le métathorax aux ailes, dans lesquelles sont enchâssées des expansions des tergites et des pleurites ainsi que pièces cuticulaires, les sclérites axillaires et articulaires.
Les formes et les dispositions des expansions des plaques cuticulaires et des sclérites axillaires déterminent les mouvements possibles des ailes. Les ailes s’appuient notamment sur les expansions des pleurites, autour desquelles elles pivotent.
En relation avec l’organisation de ses ailes notamment, le Criquet est classé dans le groupe des Orthoptères caractérisés par la possession d’ailes antérieures transformées en élytres.
Copyright : 2019 – Aïmen Belkhiat ; Driss Ben Mouhamed ; James Eav ; Zackaria Mchachti ; Sandrine Heusser
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
À la différence du Criquet, la Mouche possède une unique paire d’ailes mésothoraciques membraneuses.
Le métathorax présente une paire d’organes formés d’une sphère portée par une tige, appelés haltères ou balanciers. Ils correspondent à des ailes métathoraciques modifiées.
En relation avec la présence d’une unique paire d’ailes, la Mouche est classée dans le groupe des Diptères.
Ainsi, les ailes des Insectes sont diversifiées en nombre comme en structure.
Quelle est leur organisation tissulaire ?
Quelles sont leurs propriétés en relation avec cette structure ?
Les ailes des Insectes : des replis tégumentaires à la fois souples et rigides
Copyright : 2019 – Aïmen Belkhiat ; Driss Ben Mouhamed ; James Eav ; Zackaria Mchachti ; Sandrine Heusser
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
En coupe transversale, l’aile de Grillon apparaît délimitée par un épithélium simple et cubique recouvert de cuticule, correspondant au tégument. Les deux feuillets sont quasiment accolés.
Localement ils ménagent entre eux des epaces contenant de l’hémolymphe, liquide circulant des Insectes. Ils comportent également des structures circulaires creuses, bordées d’un épithélium fin surmonté d’une cuticule hérissée de reliefs. Elles correspondent à des trachées, tubes de l’appareil respiratoire acheminant l’air aux cellules. Des unités circulaires de petite taille et pleines leurs sont associées, il s’agit de nerfs.
Hémolymphe, trachées et nerfs sont les constituants des nervures visibles en surface.
Finalement, les ailes des Insectes sont des replis tégumentaires, constitués d’épiderme recouvert de cuticule.
La cuticule est un dépôt dont l’épaisseur varie de 15 à 1000 µm, constitué de trois couches principales :
- une épicuticule externe, composée notamment de lipoprotéines et de cires ;
- une exocuticule moyenne, formée de chitine et de protéines, les sclérotines ;
- une endocuticule interne, comportant de la chitine et des protéines, les arthropodines.
La chitine est un polymère de N-acétylglucosamine, souple et formant des microfibrilles.
Dans l’endocuticule, elles sont associées à des arthropodines et disposées parallèlement au sein de feuillets empilés. Les orientations des microfibrilles varient d’un feuillet à l’autre. Un tel agencement confère à la cuticule souplesse et résistance à la tension.
Dans l’exocuticule, les arthropodines sont tannées et transformées en sclérotines organisées en réseau rigide, conférant rigidité et dureté à la cuticule.
Les nervures contribuent à la rigidité des ailes, en particulier en raison de la présence des trachées et de la mise sous pression de l’hémolymphe. Elles déterminent également les lignes de pliage des ailes au repos.
Les régions des ailes impliquées dans leur articulation avec le thorax sont par ailleurs particulièrement riches en résiline, protéine élastique, ayant la capacité à se déformer sous l’effet d’une force et à retrouver sa forme initiale lorsque la force n’est plus appliquée.
Copyright : 2019 – Aïmen Belkhiat ; Driss Ben Mouhamed ; James Eav ; Zackaria Mchachti ; Sandrine Heusser
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
Les membranes articulaires reliant les ailes et les pièces squelettiques sont constituées d’épiderme surmonté par une cuticule dépourvue d’exocuticule. En conséquence, elles demeurent souples.
Comment les ailes ainsi décrites participent-elles au vol ?
Les ailes des Insectes : des organes de sustentation et de propulsion
En relation avec leur position et leur organisation, les ailes des Insectes possèdent une face dorsale, une face ventrale ainsi qu’un bord d’attaque à l’avant et un bord de fuite à l’arrière.
Lors du vol, elles battent d’avant en arrière et à chaque changement de sens effectuent une rotation, elles décrivent ainsi une sorte de 8.
Les ailes en mouvement exercent sur l’air environnant une action provoquant une réaction formée d’une composante verticale, la portance, et d’une composante orientée vers l’avant, la propulsion.
Dans le cas des Oiseaux, les ailes possèdent de même des faces dorsale et ventrale, et des bords d’attaque et de fuite.
Le bord d’attaque est élargi et le bord de fuite effilé. Un tel profil autorise un écoulement laminaire de l’air le long de l’aile. Le bord d’attaque sépare le flux d’air en un flux circulant sur la face dorsale de l’aile et un flux circulant sous sa face ventrale.
La vitesse de l’air s’écoulant sur la face dorsale est supérieure à celle de l’air s’écoulant sur la face ventrale, en conséquence la pression sur la face dorsale est inférieure à la pression sur la face ventrale. La différence de pression ainsi générée est à l’origine d’une force orientée vers le haut, la portance.
L’angle d’attaque de l’aile des Insectes est généralement de 25° à 45°. Dans ces conditions, l’écoulement de l’air n’est pas laminaire maix turbulent et aucune portance n’étant générée, il y a décrochage.
Le vol des Insectes ne peut donc être modélisé comme celui des Oiseaux. Il semble que les battements des ailes provoquent la formation de tourbillons au niveau de leur bord d’attaque, à l’origine de dépressions temporaires générant ponctuellement une portance précédant le décrochage. La fréquence de battement des ailes est telle que le décrochage dû à un battement d’ailes n’est pas achevé avant le battement suivant.
Par ailleurs, des tourbillons sont générés à l’arrière de l’animal par les battements des ailes vers l’arrière. Ils sont à l’origine d’une portance s’exerçant sur les ailes lors de leurs battements vers l’avant.
Il semblerait également que la portance résulte des rotations des ailes.
Dans le cas du Criquet les élytres, étroits et rigides, protègent au repos les ailes postérieures. Pendant le vol, ils contribuent à l’équilibrage.
Ainsi, la sustentation est principalement due à la formation d’un vortex de bord d’attaque lors d’un battement d’ailes, générant une aspiration vers le haut, portance rapidement renouvelée par le battement suivant.
Les battements d’ailes sont également à l’origine de la propulsion.
Les ailes exercent une force sur l’air environnant grâce à leurs mouvements.
Quelle est leur origine ?