A3 Défaillances des interactions environnementales

Topique

Les défaillances d'interaction avec l'environnement surviennent lorsqu'un mammifère est incapable de générer ou de maintenir la traction, le soutien ou la propulsion nécessaires à ses déplacements. Ces défaillances proviennent de quatre sources distinctes : une friction statique insuffisante entre le membre et le substrat, une erreur d'estimation de la rigidité du substrat par l'animal, une désorientation des systèmes sensoriels de navigation qui guident ses mouvements, ou un traumatisme cinétique dû à des collisions avec des surfaces ou des objets de l'environnement.

La traction qu'un membre peut exercer sur le substrat dépend de la friction statique disponible : la force tangentielle maximale que le membre peut transmettre sans glisser est proportionnelle à la force normale qu'il applique sur le sol ; ainsi, plus la force normale est importante, plus la traction maximale disponible est grande. Lorsque la friction requise pour le mouvement dépasse la friction disponible sur le substrat – comme c'est le cas sur des surfaces mouillées, glacées ou granuleuses, ou lorsque l'animal évalue mal la rigidité d'un substrat mou ou instable – un glissement se produit.

Lorsque le substrat qui le soutient cesse d'être solide et que le mammifère se déplace dans l'eau, la force nécessaire à sa propulsion ne dépend plus du frottement, mais de la résistance hydrodynamique du milieu. Cette résistance augmente de façon quadratique avec la vitesse de déplacement et avec un coefficient de traînée spécifique à l'animal, lequel varie selon sa morphologie et le régime d'écoulement de l'eau. Les adaptations morphologiques qui réduisent ce coefficient de traînée et optimisent la propulsion dans un environnement donné perdent en efficacité lorsque le même organisme doit se déplacer dans un environnement différent, pour lequel sa morphologie n'était pas optimisée.

La désorientation des systèmes de navigation sensorielle se manifeste par une erreur angulaire entre le champ géomagnétique local et le signal géomagnétique perçu par l'animal. Cette erreur angulaire s'accumule progressivement au fur et à mesure de la navigation, produisant une erreur de position qui croît linéairement avec la distance parcourue. Ainsi, plus l'animal désorienté navigue loin, plus sa position réelle s'écarte de la position qu'il croit occuper.

Les traumatismes cinétiques résultant de collisions avec des surfaces ou des objets de l'environnement sont régis par la relation entre l'impulsion mécanique et la modification du mouvement corporel : la force d'impact subie par le corps est inversement proportionnelle à la durée du contact pendant laquelle il décélère. Ainsi, les surfaces dures, qui réduisent cette durée de contact, génèrent des pics de force bien plus importants que les surfaces molles et augmentent le risque de fracture osseuse. La gravité de la blessure qui en résulte augmente beaucoup plus rapidement que la vitesse d'impact elle-même : une augmentation modérée de la vitesse de collision se traduit par une augmentation disproportionnée de la gravité de la blessure.

Face à ces défaillances d'interaction avec l'environnement, le comportement attendu de l'animal diffère selon l'origine du problème. Lorsque la défaillance est liée à la traction, l'animal modifie sa stratégie locomotrice, réduit sa vitesse de déplacement et privilégie les surfaces à forte adhérence, le tout dans le but de récupérer les forces de traction, de portance ou de propulsion que le substrat initial ne lui permettait pas de générer. Cependant, lorsque la défaillance résulte d'une collision, il n'existe aucune stratégie pour éviter l'impact une fois qu'il s'est produit, et c'est la gravité des dommages — qui augmente de manière disproportionnée par rapport à la vitesse de l'impact — qui détermine le coût fonctionnel final de la défaillance liée à l'interaction avec l'environnement.

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