Exposé – Les oiseaux ne perdent pas le Nord !

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3 novembre 2017
Exposé de Cathy Constant-Elissagaray à la Société d’astronomie populaire de la côte basque (SAPCB)

coucous

Les photos et schémas (sauf quelques exceptions) sont issus de sites sur Internet.

logo_sapcbcoucouLe coucou gris: orientation et navigation

Qui n’a pas entendu le chant du coucou au début du printemps ? Pourtant, c’est un oiseau discret, et rares sont ceux qui savent à quoi il ressemble. C’est le moment des amours et le mâle cherche une femelle qui arrive en faisant un triiii aigu et sourd. Le couple se forme, le mâle étant polygame et la femelle monogame. Sur le plan parental, les coucous n’ont guère d’aptitude. Lorsqu’elle s’apprête à pondre, elle part en quête d’un nid. Incapable, de même que le mâle, d’en élaborer, elle recherche un nid tout fait réalisé par un couple d’une autre espèce en cours de ponte. rousserolle_effarvate50 à 60 espèces de passereaux insectivores sont susceptibles d’être victimes de son parasitisme de couvée, mais ce sont surtout la rousserolle effarvatte (très régulièrement parasitée), le rougegorge familier, le troglodyte mignon, la bergeronnette grise, le pipit farlouse et l’accenteur mouchet qui sont principalement choisis pour cible. Cette fois, elle a jeté son dévolu sur une rousserolle effarvate. coucou_parasitageElle profite que le couple est parti s’alimenter pour se percher au bord du nid. Elle gobe un oeuf, de sorte que le nombre des œufs présents au nid reste inchangé, et pond son oeuf qui, curieusement, a une taille et un coloris qui lui permettent de se fondre relativement parmi les autres, et s’envole aussitôt. En principe, les petits passereaux ne prendront pas garde à l’intrus et le couveront avec les autres. Durant son séjour sur son aire de nidification, elle reproduira ce comportement entre dix à trente fois avant de repartir en migration.

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coucou
coucou
coucou
coucou

coucou

coucou

coucouepervierSitôt l’oeuf du coucou éclos, l’oisillon n’a qu’une idée, c’est de jeter hors du nid tout ce qui s’y trouve (oeufs ou autres oisillons), sans que le couple fasse un geste pour s’y opposer. En trois semaines il devient bien plus grand que ses parents adoptifs qui doivent effectuer mille acrobaties pour nourrir cet oisillon géant et insatiable. En quatre semaines, il prend son indépendance. Son plumage et sa silhouette ont une vague ressemblance avec ceux de l’épervier d’Europe, un petit rapace. Cela lui permet de pouvoir évoluer sans trop de risque de se faire dévorer par un prédateur ailé. Quel est son menu ? Le coucou est un insectivore strict, mais aussi spécialisé : il se nourrit très majoritairement de chenilles, avec une prédilection pour les grandes poilues et souvent urticantes, que délaissent beaucoup d’autres oiseaux. Même si la liste des lépidoptères consommés est assez longue, les auteurs citent fréquemment les « écailles » (Arctiidés), divers Lasiocampidés et les processionnaires. Sur son lieu de naissance, il se nourrit donc d’invertébrés à leur stade printanier. Le problème, c’est que les chenilles se transformeront vite en papillons et les larves en coléoptères et autres gros insectes. La saison estivale qui va suivre dans la zone tempérée où il nidifie ne lui convient pas du tout. Il doit donc partir.

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L’Ecaille Martre, La Hérissonne: Chenille à mi-croissance, Santeuil (Val-d’Oise)
L’Ecaille Martre, La Hérissonne: : Arbéost (Hautes-Pyrénées)

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Bombyx à bague ou Livrée des arbres (Malacosoma neustria), chenille et papillon

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chenille_processionnaire
papillon_processionnaire
Chenille processionnaire du pin
Thaumetopoea pityocampa

terre_revolutionLe coucou, comme tous les insectivores, est donc un oiseau migrateur. Comme il n’est pas élevé par ses parents et qu’il est doté d’un tempérament solitaire, il doit se fier pour son premier voyage à son bagage génétique. Grâce à lui, il prend soin dans un premier temps de reconnaître les lieux. Il mémorise le marais où il est né, la forêt voisine, la rivière un peu plus loin, les routes, les villes des humains. Il retient les odeurs des plantes et de la terre, mais aussi les infrasons générés par les vagues de l’océan et les vents contre la montagne. Il doit enfin assimiler les paramètres relatifs aux saisons. Comment savoir, sinon, qu’il est temps de partir ? En quoi consistent-ils ?

ellipse_terreEn un jour, la Terre tourne sur elle-même autour de son axe qui pointe vers l’étoile polaire (c’est la rotation), tout en effectuant une orbite autour du Soleil (c’est la révolution). Cette orbite, très proche du cercle, est une ellipse dont le Soleil occupe l’un des foyers. Le 3 juillet elle est le plus éloignée du Soleil, à 152 millions de km (c’est l’aphélie) et le 3 janvier, elle est au plus près, à 147 millions de km (c’est le périhélie). On constate tout de suite que nous sommes à cette date, dans l’hémisphère nord, en hiver, la distance au Soleil n’est donc pas un paramètre saisonnier (sauf que, dans cette disposition, nos hivers ne sont pas trop rudes et nos étés pas si chauds qu’ils pourraient l’être dans une disposition inversée).

Le Soleil est très grand, mais il est très loin et notre planète est minuscule en comparaison (le diamètre du Soleil équivaut à 109 diamètres terrestres). On peut donc considérer sans beaucoup se tromper que les rayons du Soleil sont parallèles entre eux lorsqu’ils atteignent la Terre. Si l’on veut connaître la surface de terre vers laquelle se dirige un faisceau lumineux dont la section est de 1 m², il ne faut pas oublier que notre planète est sphérique. Bien sûr, si le rayon arrive directement dans une région comprise entre les tropiques, la surface au sol sera très proche du m². Mais plus on se dirige vers les pôles, plus la courbure de la terre fait que la surface au sol s’agrandit (cf. 1er schéma). En d’autres termes, plus l’angle d’incidence est important, plus l’énergie reçue est importante. Vers les hautes latitudes des pôles, il y a une moindre énergie solaire, car l’atmosphère traversée est plus épaisse, la réflexion des rayons lumineux par un sol couvert de neige ou de glace plus forte qu’un sol recouvert de forêt (X>Y) et l’insolation est répartie sur une surface plus grande (AB>CD) (cf. 2e schéma). La répartition en latitude des climats en est une conséquence directe, car l’énergie solaire est plus concentrée entre les tropiques.

faisceau_soleil
energie_solaire

climats

Alors, à quoi sont dues les saisons ? C’est la conséquence de la rotation de la Terre autour d’un axe 1) qui maintient une direction (relativement) fixe et 2) qui est incliné par rapport à la normale (perpendiculaire) au plan de l’écliptique. De ce fait, lors de sa révolution autour du Soleil, l’hémisphère nord est alternativement “penché” vers le Soleil (c’est l’été) ou dans la direction opposée (c’est l’hiver). En positions intermédiaires, c’est le printemps ou l’automne. Cela se traduit depuis la Terre par un mouvement apparent du Soleil où, au solstice d’hiver, il culmine (toujours dans l’hémisphère nord) au plus bas de l’année dans le ciel à midi (solaire) et, inversement au solstice d’été il culmine au plus haut de l’année. Aux équinoxes de printemps et d’automne, le Soleil culmine à midi à une hauteur moyenne, entre les deux extrêmes. A notre latitude de 43,5° Nord, il est donc parfaitement impossible de voir le soleil culminer au zénith (à la verticale au-dessus de notre tête), même le premier jour de l’été (solstice). Ce phénomène n’arrive qu’une fois par an au tropique du Cancer au solstice d’été, une fois par an au tropique du Capricorne au solstice d’hiver et deux fois par an partout ailleurs entre les deux tropiques.

écliptique
saisons

rythmes_circadiensMaintenant que nous savons pourquoi notre coucou doit partir de son lieu de naissance (parce qu’il est un mangeur de chenilles et que les grosses qu’il affectionne se transforment en papillons à la fin du printemps), il s’agirait de savoir comment il sait quand il doit partir. C’est parce que, à l’instar de beaucoup d’êtres vivants animaux ou végétaux, il possède une horloge interne. On entend beaucoup parler depuis quelques temps du respect des rythmes biologiques (chez l’enfant par exemple). Eh bien, c’est de cela qu’il s’agit. La glande pinéale, la rétine de l’œil et l’homologue chez les oiseaux du noyau supra-chiasmatique dans le cerveau exercent la fonction d’horloge biologique par le biais de la sécrétion circadienne (sur un cycle d’un jour) de mélatonine (une hormone). La glande pinéale est une sorte de “troisième oeil” placé juste sur ou sous le crâne chez les oiseaux, les reptiles, les batraciens et les poissons et qui capte la lumière du jour. L’anatomie et l’embryologie comparées montrent que certains de ses neurones partagent une origine évolutive commune avec les photorécepteurs de la rétine des yeux. L’intensité d’éclairement est indicatrice (à une latitude donnée) de la saison (chez nous, de 8h en hiver à 16h en été). Lorsqu’il fait nuit, la glande induit la production de mélatonine qui déclenche des réactions en chaîne dont le détail n’est pas encore totalement élucidé par les chercheurs. Ainsi, mû par une nécessité interne (l’horloge interne) due à un phénomène externe (l’été qui arrive et les journées qui allongent), le coucou entre en agitation migratoire (il devient nerveux). Il se met à manger comme un ogre. Son poids adulte (assez variable d’un individu à l’autre) est de 90 à 120 g (femelles) et 100 à 140 g (mâles), mais il double quasiment en 15 jours ! Ainsi, il constitue des réserves de graisse qui, chemin faisant, seront transformées en sucre pour alimenter les muscles et le reste du corps. C’est que, vous allez le voir, il s’apprête à faire bien plus qu’un marathon !

L’orientation grâce au soleil

decalage1
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Azimut solaire

Une fois les réserves constituées, il se prépare à partir. Mais où çà ? Il vient de naître et n’a jamais encore quitté les parages de son nid. L’orientation des oiseaux par rapport au soleil a d’abord été démontrée en utilisant des miroirs qui modifiaient la position apparente du soleil. La rotation de la terre relativement au soleil se fait évidemment à raison de 360° par 24 heures. C’est dire que le soleil parcourt un arc dans le ciel à raison de 15°/h, et ceci tout à fait régulièrement. Cependant, ce n’est pas le soleil dans le ciel qui sert d’aiguille pour l’orientation. En effet, l’orientation a lieu dans le plan horizontal (le sol). Si l’animal doit aller au sud à midi (heure solaire), il ne doit pas prendre la direction du soleil (dans le ciel!), mais bien la direction de la projection verticale du soleil sur l’horizon (la direction du sud, au sol). C’est cette projection qui est nommée azimut solaire. Si le soleil se déplace bien de 15°/h, sa projection, elle (l’azimut), se déplace avec une vitesse qui varie selon la latitude, la saison, et l’heure du jour. Le soleil peut être utilisé comme boussole, mais pour cela, il faut savoir (puisque la Terre tourne) quelle direction indique le soleil en fonction de l’heure qu’il est. Cette fonction doit être apprise par les individus et la région du cerveau la plus importante dans ce processus est l’hippocampe gauche. Cet apprentissage débute réellement lorsque l’oiseau commence à voler autour de son port d’attache. L’utilisation d’une boussole solaire nécessite donc un temps de “calibration”: un temps durant lequel l’oiseau, en quelque sorte, remplit une table de correspondance heure-azimut durant les premières semaines de sa vie. Cette horloge solaire nécessite donc une horloge interne car c’est l’azimut du soleil à un moment particulier de la journée qui procure une information sur la direction.

Calibrage avec l’horloge interne et la boussole magnétique

Comme le soleil doit être observé de manière répétée pour que l’individu puisse établir le lien heure/azimut, un problème se pose: comment l’oiseau fait-il pour comparer les directions du soleil à différents moments? Il doit pour cela “lire” (ou “étiqueter”) la direction de l’azimut solaire toujours dans le même système de coordonnées, d’une mesure à l’autre. Or, l’oiseau bouge beaucoup (il vole sur des kilomètres), et, par exemple, il semble peu probable que l’animal puisse repérer les azimuts à différents moments par rapport à des repères du paysage. En fait, les données empiriques montrent que l’oiseau “lit” la position azimutale du soleil dans un cadre de référence qui lui est fourni par la boussole magnétique (i.e., par exemple, un jour l’oiseau mémorise qu’à 6 heures le soleil est à 90° à droite de la direction du pôle magnétique; le lendemain à 7 heures, que le soleil est à 100° à droite de la direction du pôle magnétique, etc.). La méthode de choix pour tester l’existence d’une boussole solaire est évidemment le décalage de l’horloge interne de l’animal. L’animal, trompé sur l’heure qu’il est, va faussement appliquer la “table de correspondance” qu’il a apprise depuis sa naissance. En dépit de cette apparente complexité, les oiseaux semblent avoir une compréhension précise de la façon dont l’azimut varie non seulement au cours de la journée, mais aussi selon la saison et la latitude.

Comment est-on sûr que le coucou s’oriente en fonction du Soleil ? Les chercheurs n’ont pas fait d’études spécifiques sur les facultés d’orientation et de navigation du coucou. Ils ont seulement étudié le comportement et l’anatomie de quelques espèces d’oiseaux facilement manipulables (comme le pigeon). J’en suis donc réduite à supposer que, le coucou étant un grand migrateur, il est probablement doté dans une plus ou moins grande mesure de toutes ces facultés qui ont été découvertes chez ces quelques espèces. Comme il n’est pas élevé par ses parents, il doit principalement se fier à son bagage génétique qui doit être suffisamment complet pour que l’oiseau se débrouille seul, et suffisamment souple pour qu’il garde une latitude d’adaptation à l’environnement.

oeil_humain

Oeil humain

Oeil aviaire

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Les chercheurs ont été intrigués par un curieux appendice à l’intérieur de l’oeil des oiseaux, le pecten. C’est une partie de la rétine qui est repliée en accordéon et parcourue de très nombreux vaisseaux sanguins. Sa forme varie beaucoup selon les espèces d’oiseaux. Tout récemment, une nouvelle hypothèse a été avancée: ce serait comme un cadran solaire interne, où la source de lumière serait l’image du Soleil sur la rétine dont la diffusion de la lumière à l’intérieur de l’oeil induirait la projection de l’ombre du pecten de façon très précise et très fine sur le fond de l’oeil. L’information serait ensuite traitée par le cerveau pour aider l’oiseau à s’orienter. Affaire à suivre…

Vision des ultraviolets

Les humains voient la lumière dans une certaine gamme de longueurs d’onde qui se traduisent dans notre cerveau par les couleurs de l’arc-en-ciel. Beaucoup d’arthropodes (comme les abeilles) et certaines espèces d’oiseaux, de poissons, de mammifères marsupiaux, de chauves-souris et de rongeurs ont des cônes UV (ce qui ne signifie pas qu’elles ont toutes quatre types de cônes). La détection des ondes UV peut donner aux oiseaux et aux poissons des indications spatiales susceptibles d’être utilisées dans l’orientation et la navigation pendant les migrations. Les gradients de courtes longueurs d’onde (bleu, violet et UV) varient en fonction de l’angle que fait le soleil dans le ciel. La lumière UV est proportionnellement de plus en plus importante l’après-midi, jusqu’à un maximum dans la lumière solaire incidente au crépuscule). Certaines espèces d’oiseaux ainsi que les saumons migrent sur des milliers de kilomètres et paraissent s’appuyer sur les gradients de couleur UV dans le ciel pour localiser la position du soleil les jours où des nuages l’obscurcissent.

ultraviolet

– La couleur du ciel résulte de l’interaction entre la lumière du Soleil et les molécules et particules contenues dans l’atmosphère terrestre. La diffusion des ondes du rayonnement solaire à travers l’atmosphère sans nuages affecte plus la fraction la plus énergétique du spectre lumineux, qui correspond à la couleur bleue dans la vision humaine. Cette fraction de la lumière à courtes longueurs d’onde est plus abondante dans la lumière diffusée que dans la lumière directe : le ciel est bleu. Un nuage, constitué de gouttelettes d’eau en suspension, diffuse à peu près également toutes les parties du spectre lumineux  : il apparaît blanc. Sur Terre et par temps clair en pleine journée, les nuances de bleu varient selon la direction par rapport au soleil, l’heure, la région de l’observation et l’altitude.-

Vision de la lumière polarisée

polarisationPar ailleurs, les molécules de gaz et d’eau dans l’atmosphère diffusent la lumière du soleil dans toutes les directions. Quand un photon du soleil frappe une molécule de gaz, le champ électrique du photon induit une vibration et une re-radiation de lumière polarisée de la molécule. La lumière diffusée par les atomes et les molécules de l’atmosphère n’est pas polarisée si la lumière poursuit son chemin dans la même direction et elle est polarisée linéairement si elle diffuse en direction perpendiculaire (verticalement ou horizontalement) au chemin initial. Ainsi la lumière du soleil qui vient directement dans notre direction n’est pas polarisée. La lumière est la plus polarisée dans des directions perpendiculaires aux rayons du soleil de telle façon qu’à midi, la polarisation sera la plus apparente à l’horizon. Au coucher du soleil, la lumière polarisée forme une image semblable à un grand noeud papillon localisé au-dessus de la tête et pointant vers le nord et le sud. Chose importante, la polarisation est apparente même si le ciel est nuageux.

polarisation2Beaucoup d’invertébrés et de vertébrés perçoivent la lumière polarisée et l’utilisent pour leur alimentation et leur orientation. Plusieurs espèces d’oiseaux migrateurs, mais pas tous, la perçoivent et l’utilisent comme indice pour leur orientation, particulièrement au lever ou au coucher du soleil pour calibrer leur boussole magnétique. Comme la relation entre le nord magnétique et le nord géographique change selon l’emplacement, les oiseaux ont besoin de calibrer régulièrement les différents systèmes de boussole respectivement les uns par rapport aux autres pour éviter des erreurs de navigation.

lunettes_polarisees– Lorsque les ondes de lumière se réfléchissent sur une surface plane (eau, chaussée, neige, etc.), leur axe de vibration est modifié. La lumière est “polarisée” et ne vibre que sur un axe horizontal. C’est elle qui provoque l’éblouissement et nécessite le port de lunettes à verre polarisant.-

Sur le schéma de droite, les deux premières colonnes montrent ce qu’il se passe par temps clair. La première colonne montre une photo de la voûte céleste, le petit point noir indiquant l’emplacement du Soleil dans la partie la plus blanche. Le n°1 correspond à 13h, le 7 à 19h. On voit que, suivant l’heure, non seulement l’intensité du bleu varie, mais qu’en plus elle tourne en même temps que le mouvement apparent du Soleil. Cela se traduit dans la deuxième colonne par une zone plus grisée qui indique les portions de ciel où la lumière est la plus polarisée. A 13h, la polarisation forme un grand arc de cercle au-dessus de l’horizon, puis cet arc monte progressivement au fur et à mesure que le Soleil descend pour former au coucher du Soleil une grande zone de très intense polarisation globalement orientée nord-sud et passant par le zénith. Les deux colonnes suivantes montrent la même chose par temps couvert, où l’on constate que les molécules d’eau qui forment les nuages perturbent le phénomène de polarisation qui est moins net.

La boussole stellaire

polariscoucouPrès des deux tiers des oiseaux diurnes migrent de nuit, et le coucou ne fait pas exception. Depuis sa tendre jeunesse, il occupe ses insomnies à observer le ciel. Il remarque que les étoiles tournent autour d’un point brillant, l’étoile polaire, et repère l’emplacement des unes par rapport aux autres. Il n’a que peu de temps pour tous ces apprentissages, il lui faut vite partir, sitôt ses muscles alaires suffisamment aguerris. C’est le soir. Vers le nord-ouest, le soleil se couche. Au-dessus de sa tête, un grand arc de ciel polarisé plus sombre lui indique à peu près la direction nord-sud. Il prend une dernière fois ses repères et s’envole.

Des balises Argos pour suivre le coucou en migration

Depuis 2011, les Anglais font une expérience originale. Ayant remarqué la disparition d’un grand nombre de “leurs” coucous, ils ont lancé une grande enquête pour savoir ce qui leur advenait au cours de la migration. Pour cela, ils ont équipé des mâles de harnais supportant une balise Argos, de façon à les suivre par satellite. Le problème, c’est qu’un coucou pèse moins de 100 g en temps normal, et jusqu’à 160 à 180 g juste avant la migration: ce n’est pas lourd ! Il fallait donc un instrument hyper léger, pas plus de 5 g, donc il a fallu opter pour un système se rechargeant grâce à de tous petits panneaux solaires. C’est le PTT, pour Platform Transmitter Terminal certifiée Argos. Au printemps 2017, 6 nouvelles recrues ont été équipées de balises pesant 2 g. Moindre coût, mais aussi moindre puissance et panneaux solaires un peu trop recouverts par les plumes. Les oiseaux sont plus difficiles à suivre.

PTT

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satellite

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La balise PTT envoie un signal qui est reçu par un ensemble de 4 satellites mis en orbite grâce à une fusée. Les émissions sont perçues dans un diamètre de 5000 km depuis une altitude de 950 km.

coucou
coucou

bilanUn bilan provisoire de l’opération est fait après quelques années de suivi. Deux voies migratoires d’été-automne ont été observées, par l’ouest ou l’est jusqu’au bassin du Congo. La mortalité se produit majoritairement en Europe. Malgré la moindre longueur du trajet, la mortalité est supérieure à l’ouest avant la traversée du Sahara. Les causes semblent être la sécheresse et les incendies en Espagne qui diminuent le nombre de chenilles de grands papillons dont le coucou se nourrit majoritairement. Le coucou peut moins accumuler de réserves de graisse. Au 29 octobre 2017, les coucous suivants sont partis par la voie migratoire Ouest: Boris, Mr Conkers, Samson, Selborne et Victor. Trois seulement sont partis par l’Est: Larry, Peckham et PJ. Enfin, la piste de trois coucous est perdue: Carlton, Kidman et Nicholas. Voici la carte où sont représentés les trajets migratoires de tous les oiseaux actuellement suivis depuis leur départ de leur lieu de nidification en Angleterre.

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Voici des extraits des commentaires qui figurent sur le site Internet où est publié le suivi des coucous. Ils donnent une idée des performances de ces oiseaux. Par exemple, Larry (ligne verte à l’extrême droite) fait un parcours original. Après six semaines dans la forêt de Bowland, Lancashire, départ en migration le soir du 19 juin. Reims, Croatie, sud de l’Italie où l’année a été particulièrement sèche. Pas de rétro-migration: fuite de la canicule le 26 juillet jusqu’en Pologne ! Une première, depuis le début de ce projet en 2011 ! 17 août, départ en Croatie, 27 août, Tchad et poursuit jusqu’au sud du Tchad où il est encore.

David, tagué près de Tregaron, Wales le 30 Mai 2012. Dernier signal reçu : 20 Décembre 2016, 07h39. Les années précédentes, David était revenu en Angleterre entre le 28 Avril et le 14 Mai. La perte de contact semble due à la dégradation de la batterie, peut-être parce que David a séjourné longtemps sous la canopée de la forêt équatoriale, sans exposition directe au soleil, rendant difficile la recharge de la batterie par le panneau solaire. La batterie est aussi vieille, elle a 5 ans.

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Peckham (ligne rose). 21 mai, retour en Angleterre. Il était reparti le 1er juillet 2015 et le 27 juin 2016, mais il retarde son départ au 15 août 2017 en raison du mauvais temps. 20 septembre, Ardennes, alors qu’en 2015 et 2016, il était au Tchad ! 8 octobre, Milan, 23 octobre Rome, 24 octobre après 1210 km de vol, côte libyenne. Il suit à peu près le même chemin que les années passées et il arrive bon dernier à destination au Tchad.

PJ est un vrai marathonien (ligne verte par Toulon). 29 avril retour en GB. 24 juin départ, 13 juillet, Genève, 14 juillet, Toulon, 16 juillet, sud de l’Algérie, 17 juillet, Niger. Du vendredi soir au lundi matin, il a parcouru 2900 km ! Une moyenne de 47 km/h ! 10 août, Nigeria, 5 sept., Niger, 3 oct., Cameroun (à 1390 km!), 10 oct., RCA, 19 oct., Bassin du Congo.

congo

Selborne (en orange, par l’ouest). 12 avril, retour, 2 mois en GB. 17 juin, départ en Bretagne, 21 juin, au-dessus de la mer en Gironde, 22 juin, Bilbao, 24 juin, Arevalo (centre Espagne), 22 juillet, Jaén. 24 juillet, sud Algérie, 25 juillet, Sud Mauritanie, 26 juillet, Segou au Mali, fin juillet, Burkina Faso, 21 août, Tenkodogo, 31 août, Benin au Pendjari National Park (éléphants, lions, hippopotames, buffles, antilopes et oiseaux). 20 sept. Nigeria (en 2016, 23 sept.), 19 oct. Gabon (1450 km par le golfe de Guinée).

Victor (en rouge, par l’ouest). 5 mai, retour en GB, 4 juin, départ Orléans (2016 : 25 juin), 14 juin, parc La Brenne, Poitiers, 15 juin, Aragon, 19 juin, Cuenca, 16 juillet, Algérie, 18 juillet, Mauritanie (2190 km), 19 juillet, Mali, 23 juillet, Burkina Faso, 11 août, Ghana, 15 août, Nigeria, 29 août, Cameroun/Gabon bassin de la forêt pluviale du Congo, 10 oct. Gabon oriental, Mbay (parc Mwagne).

angola

scandinave– Le site Migraction propose une autre explication au déclin du coucou que celle donnée par les Anglais. Les effectifs européens sont estimés à plus de 4,2 millions de couples, avec un statut de conservation considéré comme favorable. L’espèce est encore abondante partout, mais une tendance à la baisse des effectifs est signalée en diverses régions d’Europe, et plus particulièrement dans les pays de l’Ouest (France, Allemagne, Angleterre, etc.). En France, les effectifs étaient estimés entre 400 000 et 800 000 couples à la fin des années 1990. A cette période, l’espèce ne présentait pas de statut de conservation défavorable, en raison d’un manque d’information. Des déclins locaux ont cependant été observés, à partir des années 1980, dans le Nord-Pas-de-Calais, la Seine-et-Marne et l’Alsace, déclin confirmé au niveau national par le programme STOC du MNHN (-28% entre les années 1989 et 2003). Le Coucou gris semble menacé d’une part par la disparition locale des milieux clairs qu’il affectionne (haies, prairies et landes, zones humides…) et d’autre part par la diminution générale de l’abondance des grands insectes, et plus particulièrement des Lépidoptères, due à l’utilisation intensive d’insecticides.-

Ci-contre, à titre de comparaison, voici les voies migratoires empruntées par les coucous qui nichent en Scandinavie.

La boussole magnétique

Pour effectuer une migration au si long cours du nord de l’Europe jusqu’en forêt équatoriale, les boussoles célestes (Soleil, étoiles) combinées à l’horloge interne de l’animal ne suffisent pas. Le coucou a (encore!) une faculté supplémentaire: il est capable de s’orienter aussi en tenant compte du magnétisme terrestre. La présence d’une boussole magnétique chez des passereaux et des gallinacées (poules domestiques) indique que cette aptitude remonte au moins au Crétacé, période où ces deux familles d’oiseaux se sont séparées. La boussole magnétique était peut-être même présente chez les ancêtres communs à tous les oiseaux modernes.

terre_coupe

La Terre est une planète “vivante”. Au centre se trouve un noyau dur principalement de fer entouré d’une masse plus visqueuse de fer fondu qui tourne autour du noyau. Cela crée un effet électrique qui engendre un champ magnétique (comme, dans le temps, la dynamo qui actionnait la lumière de nos vélos par rotation d’une bague qui frottait contre la roue arrière en mouvement). Le champ magnétique se propage à travers la Terre jusqu’à sa surface et au-delà dans l’espace.

vent_solaire

barrea_magnetlimaille_de_ferCe faisant, le champ magnétique est déformé par le “vent” solaire qui l’applatit, alors que les lignes de champ s’allongent très loin en sens opposé. Il se comporte comme un bipôle et pour comprendre comment cela fonctionne, on peut procéder à une petite expérience. On prend un barreau assez fortement aimanté et une petite boîte transparente contenant de la limaille de fer très fine. Sans toucher le barreau, on maintient horizontalement la boîte de limaille légèrement au-dessus du barreau et on lui fait faire de lents va-et-vient au-dessus du barreau. On s’aperçoit alors que la limaille se dresse en suivant les lignes du champ magnétique, un peu comme une coupe en brosse sur la tête d’un petit garçon, et que cette “coupe” varie et se modifie pendant le mouvement de translation. C’est magique…! Les élèves adorent voir cette expérience. Elle permet de bien prendre conscience que le champ magnétique n’est pas en 2D, mais en 3D (3 dimensions) et qu’il se propage dans l’espace. C’est aussi important, car c’est cette orientation du champ dans l’espace que les oiseaux sont capables de déceler.

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limaille-magnet2

champ_magnetboussoleLe champ magnétique “sort” de la Terre par le pôle sud magnétique, se courbent (formant la magnétosphère) et “rentre” dans la Terre par le pôle nord magnétique, l’axe des pôles magnétiques étant légèrement décalé par rapport à l’axe géographique de rotation de la Terre. Notre boussole est juste capable d’indiquer la direction du pôle, mais les oiseaux, quant à eux, ressentent l’inclinaison des lignes de champ. Près de l’équateur, les lignes du champ magnétique sont parallèles à la surface de la Terre et l’inclinaison des lignes de champ croît de l’équateur vers les pôles magnétiques où elle atteint 90°. Les oiseaux ne perçoivent pas le sens (du pôle sud vers le pôle nord), mais l’inclinaison des lignes de champ leur donne une indication “vers le pôle” ou “vers l’équateur”. Ces lignes de champ variant de façon assez régulière entre l’Europe et l’Afrique, elles fournissent aussi une indication de la latitude du lieu (0° à l’équateur, 90° aux pôles). Il existe un type de boussole, la boussole de Gambey, qui indique l’inclinaison du champ magnétique. Elle est composée d’une aiguille aimantée mobile autour d’un axe horizontal devant un cadran circulaire, vertical, gradué en degrés. Il suffit d’orienter le cadran circulaire vertical dans la direction sud-nord. La position de l’aiguille donne alors la valeur de l’inclinaison magnétique.

boussole_gambey

champ_magnet

La polarisation (flèche rouge) se repère par rapport à l’horizontale (axe des x bleu), l’inclinaison (trait rouge) par rapport à la verticale (axe des y orange).
En A : Inclinaison de 90° au pôle nord magnétique – En B : polarisation négative, inclinaison positive – En C : Inclinaison de 0° à l’équateur – En D : polarisation et inclinaison négatives

inclinaison_magnet

Une carte mondiale d’isoclines montre les lignes de même inclinaison de lignes de champ magnétique.

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Orientation avec les lignes de champ magnétique terrestre

clusterNComment l’oiseau perçoit-il l’inclinaison des lignes de champ? La boussole d’inclinaison des oiseaux diffère de notre boussole sur un autre plan bien surprenant. Elle dépend de la lumière. En d’autres mots, tout se passe comme si les oiseaux en réalité voyaient les lignes de champ magnétique. En effet, les récepteurs se trouvent dans la rétine. Plus précisément, il s’agit d’une protéine photoréceptrice appelée chryptochrome qui est dans des cellules de ganglion, mais aussi dans les cônes et d’autres cellules dans les couches internes de la rétine. Au crépuscule et la nuit, la faible lumière à dominante bleu-vert exciterait les molécules photoréceptrices des chryptochromes dans la rétine de l’oiseau. La lumière initierait une réaction en affectant le spin ou rotation des électrons. Etant donné la forme arrondie de la rétine, le champ magnétique affecterait les molécules de chryptochrome différemment dans différentes parties de la rétine.

Par conséquent, le champ magnétique est traduit en modèle visuel transmis au cerveau depuis la rétine. Etant donné que cette réaction se produit le mieux lorsque le champ magnétique est parallèle aux molécules de chryptochrome, l’oiseau qui regarde dans différentes directions relativement au champ magnétique pourrait “voir” des signes visuels et, utilisant cette information, être capable de déterminer la direction de son mouvement relativement au pôle magnétique (nord ou sud) et l’équateur magnétique. En fait, les oiseaux qui se servent de leur boussole magnétique sont connus pour regarder dans plusieurs directions, apparemment pour déterminer la bonne, avant d’initier leur activité.

cryptochromesLes oiseaux qui traversent l’équateur, tels que le coucou, doivent donc d’une certaine manière commuter d’une stratégie de mouvement vers l’équateur vers une stratégie de mouvement vers le pôle. L’arrivée dans une région où les lignes de champ magnétique sont horizontales doit être le déclencheur de cette commutation en sens inverse.

Quand les oiseaux utilisent les indices magnétiques pour l’orientation, une zone antérieure du cerveau appelée “cluster N” devient active. Par contre, l’activité neuronale de cette zone n’augmente pas chez les oiseaux non migrateurs durant la nuit, et l’activité cesse lorsque les yeux d’un oiseau sont occultés, ce qui indique qu’il y a une connexion neuronale directe entre la rétine et le cluster N. Cette connexion, plus la location du cluster N adjacente et à l’intérieur de l’aire visuelle du cerveau appelée le Wulst visuel, indique que les oiseaux migrateurs utilisent leur système visuel pour “voir” le champ magnétique. Si les chercheurs opèrent une lésion du cluster N chez un rouge-gorge, il n’est plus capable de s’orienter grâce au champ magnétique, mais il peut encore s’orienter correctement avec la boussole stellaire et la boussole solaire.

Généralement, les vols non stop sur de longues distances et au-dessus de régions inhospitalières comme les déserts doivent se faire grâce à la boussole magnétique (l’inclinaison), tandis que la migration sur de courtes distances dans des zones hospitalières fait préférer les boussoles célestes calibrées avec le champ magnétique.

Orientation avec l’intensité du champ magnétique terrestre

Les oiseaux peuvent se positionner en déterminant leur latitude grâce à deux indices magnétiques, l’inclinaison et, avec l’expérience, l’intensité. L’intensité est plus variable que l’inclinaison, mais elle varie aussi avec la latitude. L’intensité décroît des pôles magnétiques vers l’équateur magnétique. Elle s’exprime en nanoteslas (nT) ou gauss, avec 1 gauss = 100,000 nT. Elle varie entre 25 000 et 65 000 nT ou 0,25 à 0,65 gauss. En comparaison, le champ magnétique émis par un puissant réfrigérateur est d’environ 100 gauss. Une carte représentant les lignes de même intensité s’appelle un graphique isodynamique. On constate une intensité minimale au-dessus de l’Amérique du Sud, alors que des maxima sont au nord du Canada, en Sibérie et sur la côte Antarctique au sud de l’Australie.

intensite_cm

intensite_russieLa boussole d’inclinaison est innée chez les oiseaux, ils n’ont pas besoin d’expérience. Mais l’utilisation de la variation de l’intensité du champ magnétique pour naviguer requiert de l’expérience car les lignes d’intensité égale du champ magnétique varient dans leur orientation selon les lieux et les oiseaux doivent apprendre comment elles varient. Si ces lignes d’inclinaison et d’intensité sont parallèles, les oiseaux peuvent utiliser une combinaison d’autres indices magnétiques pour la navigation, par exemple l’inclinaison, l’intensité totale, les gradients d’intensité, l’intensité horizontale ou verticale du champ, la déclinaison ou, peut-être même la polarité. Mais dans d’autres endroits ces lignes ne sont pas parallèles et ne sont pas orientées est-ouest; ces deux sources procureraient des informations à la fois sur la latitude et la longitude pour établir une carte magnétique à deux coordonnées (comme dans le nord-ouest de la Russie ou l’est du Canada et des Etats-Unis).

magnetite

magnetite_oreille_interneDe simples neurones du tronc cérébral vestibulaire encodent la direction, l’intensité et la polarité d’un champ magnétique. Ils sont plus sensibles à une gamme d’intensité correspondant au champ magnétique terrestre. Mais ce dernier varie au cours du temps (il a baissé de 35% sur les derniers 2000 ans), il est donc probable que cette fourchette du système de magnétoréception s’adapte au cours de l’évolution.

Une partie de l’oreille interne appelée la lagena percevrait le champ magnétique, en plus des yeux et du bec. Les neurones vestibulaires, qui sont liés aux systèmes d’équilibre dans l’oreille interne, réagissent différemment en réponse à des altérations dans la direction, l’intensité et la polarité du champ magnétique. Chez le pigeon, ils contiennent de microscopiques sphères de fer. En combinant ces trois informations (direction, intensité et polarité), cela pourrait procurer à l’oiseau plus qu’une simple boussole; il pourrait connaître à la fois sa position et sa direction grâce à la façon dont le champ magnétique terrestre varie en différents lieux, comme le ferait un GPS.

migration_juvenilesPremière migration du jeune coucou

Auparavant, il n’existait aucune information sur la migration du jeune coucou. On ignorait la façon dont il quittait son lieu de naissance en zone paléarctique pour se rendre sur le site d’hivernage en Afrique, sans possibilité de suivre des congénères expérimentés. Il y avait plus de 19 000 coucous bagués en Europe, mais seulement deux jeunes coucous bagués ont été signalés au sud du Sahara (au Cameroun et au Togo)…

En décembre 2016, des chercheurs ont publié les résultats d’une première : des juvéniles ont été tagués pour comparer leur trajet migratoire (rouge) avec celui des adultes (bleu). Ils ont constaté que, par rapport aux adultes, les coucous juvéniles quittaient leur site de nidification en Finlande en se déplaçant plus lentement et en hésitant davantage sur la direction à prendre. Après leurs vols de reconnaissance aux alentours du nid, les 5 juvéniles sont partis plus tard en migration que les 20 adultes également équipés de balise Argos. Ils ont pointé en direction du sud-ouest (alors que les adultes partaient vers le sud-est), ce qui a amené 3 d’entre eux à effectuer une très longue traversée de la Mer Baltique. Après avoir volé en direction de la Pologne, l’un d’eux a changé de cap et volé plein sud, directement vers ses quartiers d’hiver, au nord-ouest de l’Angola. Comparativement aux adultes, ce juvénile a voyagé plus directement et plus rapidement, corrigeant probablement la déviation induite par les vents de travers le long du chemin. Le fait que, à la fois la voie migratoire et la chronologie diffèrent des adultes indique que les coucous juvéniles sont capables d’atteindre indépendamment leurs propres quartiers d’hivernage, en étant seulement guidés par leur programme migratoire inné… La durée totale de la migration a été de 131 jours +/- 22 jours autant pour les adultes que les jeunes et l’hivernage s’est effectué à la même latitude.

Et le coucou revient…

coucou

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