E6 Biomécanique respiratoire et circulatoire

Topique

La perception et la prédiction sont les informations qui permettent à un mammifère prédateur de planifier et d'exécuter une attaque réussie, ou qui permettent à une proie d'y échapper. Plusieurs systèmes sensoriels participent à la collecte de ces informations : la vision, qui détecte la position et la vitesse de la proie ; l'ouïe, qui la localise en comparant le temps que met le son à atteindre chaque oreille ; l'odorat, qui détecte la direction du vent ; et les mécanorécepteurs, qui détectent les vibrations du sol produites par le mouvement d'un autre animal.

Prédire la direction que prend la proie, grâce aux informations fournies par ces systèmes sensoriels, permet au prédateur d'opter pour une stratégie d'interception plutôt que de la poursuivre directement sur le chemin qu'elle a déjà parcouru. En interceptant la trajectoire future de la proie au lieu de suivre son parcours passé, le prédateur réduit à la fois la distance à parcourir et l'énergie nécessaire pour l'atteindre.

Ce mode d'interception, dans sa forme la plus simple, obéit à une règle précise : le prédateur ajuste continuellement sa direction afin que l'angle de vue de sa proie reste constant tout au long de la poursuite. En maintenant cet angle constant, le prédateur et sa proie finissent par se rencontrer au même point sans que le prédateur ait besoin de calculer explicitement la position future de la proie.

Durant cette même poursuite, le prédateur doit également connaître le temps restant avant d'atteindre sa proie : ce temps de contact est obtenu en divisant la distance entre les deux animaux par la vitesse à laquelle cette distance diminue, un calcul que le système visuel peut estimer directement à partir de la vitesse à laquelle l'image de la proie se rapproche dans le champ de vision, sans avoir besoin de connaître séparément la distance et la vitesse.

Ce même système visuel qui estime le temps de contact a une limite quant à sa capacité à détecter les changements : la plus petite variation d'un stimulus que l'animal est capable de percevoir n'est pas une valeur fixe, mais plutôt proportionnelle à l'intensité du stimulus de fond sur lequel ce changement se produit. Ainsi, détecter une même variation absolue est plus facile sur un fond faible que sur un fond intense.

Une fois que le système sensoriel détecte la nécessité de corriger la trajectoire, cette correction n'est pas instantanée : il existe un délai de latence moteur entre le moment où ce besoin est détecté et celui où le corps corrige effectivement sa trajectoire. Ce délai détermine le temps dont dispose l'animal pour ajuster sa trajectoire avant l'impact.

Au terme de cette chaîne de perception et de prédiction qui a introduit cette description, ce qui détermine la rentabilité d'une attaque pour le prédateur est l'efficacité de cette attaque : le rapport entre l'énergie que le prédateur tire de la proie s'il parvient à la capturer et le coût énergétique de tous les efforts déployés pour percevoir, prédire, poursuivre et corriger la trajectoire pendant l'attaque. Lorsque ce rapport est favorable, la stratégie de chasse est métaboliquement profitable ; dans le cas contraire, la poursuite de cette proie particulière perd tout intérêt énergétique pour le prédateur.

ID:2606