E12 Métabolisme et puissance disponible

Topique

Le système énergétique de l'oiseau décrit comment il convertit ses réserves de carburant biologique (graisses, glucose et glycogène) en énergie mécanique nécessaire au vol. Il s'agit du module qui relie la biologie de l'oiseau (son métabolisme, sa respiration et sa nutrition) à la physique de son vol, exprimée par la puissance qu'il peut maintenir.

Sans le système énergétique, les modules décrivant l'aérodynamique du profil des ailes et la cinématique du battement d'ailes expliquent seulement ce qu'un oiseau pourrait théoriquement faire dans un monde où l'énergie serait inépuisable. En intégrant le système énergétique, on détermine ce que l'oiseau peut réellement faire en pratique, compte tenu des réserves énergétiques qu'il possède et de la vitesse à laquelle son métabolisme les consomme.

Les graisses constituent le carburant essentiel au vol longue distance chez cet oiseau, car elles possèdent la plus haute densité énergétique de tous les carburants biologiques connus : environ 37 kilojoules par gramme, soit plus du double de celle des glucides. Grâce à cette densité énergétique élevée, les oiseaux migrateurs peuvent accumuler des réserves de graisse équivalentes à la moitié de leur masse corporelle avant d'entreprendre une longue migration.

Le rythme auquel les oiseaux consomment leurs réserves de graisse lors d'une migration varie énormément selon l'espèce : un colibri en pleine migration transocéanique ne consomme que quelques centièmes de gramme de graisse par heure, tandis qu'une oie arctique en perd plusieurs dizaines de grammes par heure durant les trois mille kilomètres qu'elle parcourt sans escale à travers l'océan Atlantique.

Ces mêmes réserves de graisse, consommées à un rythme qui dépend de l'espèce et de l'énergie mécanique requise pour chaque vol, déterminent la durée maximale d'un vol migratoire avant que le système énergétique de l'oiseau n'atteigne ses limites : tant que les réserves de graisse sont suffisantes, l'oiseau vole à son niveau de performance optimal ; lorsque ces réserves commencent à s'épuiser, son système énergétique ne peut plus, en pratique, maintenir le vol que l'aérodynamisme du profil de l'aile et la cinématique du battement d'ailes permettraient théoriquement.

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