La queue du lézard, organe moteur pour bien sauter

[Filoue11 0]

La queue du lézard sauteur, un balancier hérité des dinosaures ?

Certains lézards modernes utilisent leur queue comme le balancier d'un funambule pour se stabiliser dans les airs lorsqu'ils sautent et des petits dinosaures carnivores avaient probablement recours à la même technique pour sauter sur leurs proies, selon une étude publiée mercredi.

Mieux encore, des robots peuvent être équipés d'une queue similaire à celle de ces lézards pour leur permettre d'atterrir correctement sans s'écraser ou se retourner, ont démontré des experts en biologie et mécanique de l'Université de Californie à Berkeley (USA).

Pour les besoins de leur étude, ces scientifiques ont tout d'abord filmé des margouillats (Agama agama), d'agiles lézards répandus dans toute l'Afrique sub-saharienne et réputés pour leur agilité, en train de sauter d'une plateforme horizontale sur une paroi verticale.

Ces observations montraient clairement que les reptiles se stabilisaient durant leur saut avec leur queue. Pour atterrir en douceur sur la paroi verticale, les margouillats devaient en effet relever l'avant de leur corps vers le haut et compensaient ce mouvement dans les airs en orientant leur queue également vers le haut.

Cela revient au mouvement du balancier du funambule, qui annule le déséquilibre de son corps par rapport à la corde avec un mouvement équivalent de sa perche dans le sens opposé, de façon à maintenir la position de son centre de gravité.

Autrement dit, un mouvement du corps dans le sens des aiguilles d'une montre sera compensé par un mouvement de même ampleur dans le sens inverse, par la queue du lézard ou le balancier de l'acrobate.

Queue robotique

Même les margouillats qui s'élançaient depuis une surface rendue glissante parvenaient à corriger l'angle de leur corps une fois dans les airs en orientant leur queue de façon appropriée, souligne, vidéo à l'appui, l'étude publiée dans la revue britannique Nature.

Après avoir confirmé leurs observations via une modélisation mathématique, l'équipe dirigée par le biologiste Robert Full a dans un second temps réalisé un petit robot pour voir si la technique du margouillat s'appliquait également à lui.

Ce robot, voiture radio-commandée sommaire flanquée d'une queue contrôlée par un gyroscope, s'élançait dans le vide depuis une rampe semblable au tremplin utilisé dans le saut à ski.

A chaque saut, les roues avant commençaient à chuter alors que les roues arrière étaient encore en contact avec la rampe, ce qui faisait piquer du nez le robot. Mais la queue robotique a systématiquement réussi à compenser cette mauvaise posture, réalisant des performances encore meilleures que celle du margouillat en lui permettant d'atterrir en douceur plutôt que de s'écraser la tête la première.

Pour finir, forts de leurs expériences et de la modélisation mathématique en découlant, les chercheurs ont tenté de voir si les théropodes, des dinosaures bipèdes considérés comme de redoutables prédateurs, avaient pu à leur lointaine époque eux aussi utiliser leur queue comme un balancier.

Si les plus gros d'entre eux, comme les fameux tyrannosaures, étaient bien trop lourds pour sauter comme un margouillat, les plus petits, eux, auraient bien pu réaliser des exploits acrobatiques, conclut l'étude.

Avec seulement 20 kg pour 1,5 mètre de haut, le Velociraptor mongoliensis - rendu célèbre par le film Jurassic Park - "pourrait avoir battu les records du plus agile des margouillats".

"Les petits théropodes dotés de queues +actives+, comme le Velociraptor, auraient pu réaliser des acrobaties aériennes bien supérieures à celles des lézards arboricoles actuels", estime l'étude.
Source: http://www.sciencesetavenir.fr

[askook 0]

Lorsqu'un lézard agite sa queue en sautant d'un rocher à un autre, ce n'est pas pour l'épate, mais pour éviter de se fracasser sur la paroi. Une équipe de chercheurs de l'université de Californie a montré le rôle primordial et actif de cet appendice dans le contrôle de la stabilité des sauts du Agama agama, un lézard qui apprécie les climats semi-désertiques. Cette petite bête de 70 grammes a été contrainte d'effectuer, sous l'œil des caméras rapides des chercheurs, des sauts d'une marche à une autre, plus haute et éloignée de la première.

En outre, pour forcer le reptile à effectuer différents sauts, la surface d'envol était plus ou moins glissante. Verdict : c'est bien grâce au mouvement de sa queue que l‘animal parvient à éviter la gamelle humiliante. Il use plus précisément d'un vieux principe de mécanique, la conservation du moment cinétique. C'est ce qui permet au funambule de tenir en équilibre avec une perche : l'inclinaison de la perche "compensant" celle du corps. Pour le lézard, quand il se sent piquer du nez en l'air, il remonte sa queue.

Et dans le cas contraire, il l'abaisse. Il garde ainsi une inclinaison de son corps constante et correcte pendant son saut. Le corps d'un Agama agama s'incline ainsi 72 % de moins que celui d'un lézard sans queue.

Il y avait déjà des observations du rôle de la queue dans le saut, mais ce résultat le quantifie pour la première fois et en propose un modèle", précise Vincent Bels, du Muséum national d'histoire naturelle de Paris. Les chercheurs, qui ont publié leur résultat en ligne dans Nature, le 4 janvier, ont été plus loin en testant leur théorie sur un jouet doté d'une queue passive ou active et lancé sur un tremplin.
Source: http://www.lemonde.fr/planete/article/2012/01/06/la-queue-du-lezard-organe-moteur-pour-bien-sauter_1626366_3244.html

Les mouvements de la queue du lézard et du tailbot permettent de les stabiliser. (PolyPEDAL Lab & CiBER/UC Berkeley)

[Vinch 0]

Très intéressant ! Merci !

[Rudy04 0]

Merci Askook.

[mejdinho1 0]

Intéressant.... j'ajouterais juste il n'y a pas que pour le lézard que la queue est un moteur important pour bien sauter....

Oki oki je sors

[askook 0]

Les chutes de lézards et de geckos inspirent le robot RightingBot

Les lézards et les geckos, tout comme les chats, retombent bien souvent sur leurs pattes après une chute. Mais comment font-ils ? Les reptiles utiliseraient leur queue pour se rétablir en leur faisant réaliser des mouvements de rotation bien précis. Une fois modélisé, ce comportement a été intégré dans un robot, le RightingBot, afin que lui aussi puisse toujours retomber de la même manière.

Les chats savent s’orienter durant une chute pour atterrir sur leurs pattes. Ils sont en effet capables de plier leur corps en deux, puis de faire exécuter des mouvements de rotation à chaque moitié autour d'axes différents tout en faisant varier précisément la position des quatre membres. Le réflexe de retournement du chat, une capacité innée apparaissant 3 à 4 semaines après la naissance, dépend donc très fortement de la souplesse de la colonne vertébrale de l’animal, mais pas de la présence d’une queue.

Ces mammifères ne sont pas les seuls êtres vivants à toujours, ou presque, retomber sur leurs pattes. Les lézards et les geckos, à qui il arrive parfois de marcher au plafond, ont aussi cette capacité. Mais comment font-ils ? Leur morphologie et la répartition interne de leur masse n’ont en effet rien de semblable avec celles des chats.

Ardian Jusufi et ses collègues de l’University of California à Berkeley ont répondu à cette question dans la revue Bioinspiration and Biomimetic en 2010. Ils viennent cependant de profiter du meeting de la Society for Experimental Biology (Salzburg) qui a eu lieu du 29 juin au 2 juillet 2012 pour préciser leurs résultats. Un seul et unique appendice suffirait pour rétablir l’assiette de vol de ces animaux durant une chute : la queue. La construction du robot RightingBot confirme même cette donnée.

Le robot RightingBot valide le modèle mathématique

Des geckos Hemidactylus platyurus et des anoles verts Anolis carolinensis ont volontairement été mis dans des situations instables afin de provoquer des chutes. Des caméras rapides ont alors enregistré tous les mouvements exécutés par les reptiles jusqu’à ce qu’ils touchent le sol. Le visionnage des séquences a permis aux chercheurs de décrire avec précision les mécanismes en jeu. La conclusion est sans appel : tout dépend de la queue, cet appendice proportionnellement plus lourd et plus rigide que chez les mammifères. Durant une chute, le fait de balancer l'appendice caudal d’un côté provoquerait une rotation de l’animal dans le sens opposé. Une fois la correction d’assiette effectuée, les lézards déploieraient alors leurs pattes en vue de préparer l’atterrissage et surtout de se stabiliser. Toutes ces opérations durent environ 45 ms.

Les geckos et les anoles ont des longueurs totales de corps assez similaires. Pourtant, ils ne se ressemblent pas sur de nombreux points morphologiques. Hemidactylus platyurus possède par exemple une queue relativement courte et donc un corps proportionnellement plus long. Ce fait n’est pas sans conséquence. S’il veut se retourner efficacement, le gecko doit relever sa queue vers l’avant de manière plus prononcée par rapport à un anole dont l’appendice caudal est deux fois plus long. L’angle compris entre la queue du gecko et le plan vertical passant par son bassin doit valoir entre 0° à 30° pour assurer un retournement optimal. Effectuer une rotation de la queue avec un angle de 45° par rapport au plan vertical ne provoquerait qu’un demi-retournement.

Un modèle mathématique tridimensionnel a été développé à partir de ces observations afin de comprendre et quantifier les mécanismes physiques en jeu (calcul des moments d’inertie, etc.). Il pourrait également se révéler utile pour des fabricants de robots évoluant au sein d’environnements complexes et risquant donc de chuter à la suite de collisions. En dotant leurs engins d'un appendice et du programme informatique adaptés, ceux-ci pourraient toujours tomber d'une manière identique et prévisible. Un robot nommé RightingBot a d’ailleurs été développé par Ardian Jusufi pour démontrer l’efficacité de son modèle. À ce jour, il serait toujours retombé sur ses pattes...
Source: http://www.futura-sciences.com

Vidéo:

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/zoologie/d/les-chutes-de-lezards-et-de-geckos-inspirent-le-robot-rightingbot_39786/

Articles:

http://iopscience.iop.org/1748-3190/5/4/045001/pdf/1748-3190_5_4_045001.pdf