Comment les oiseaux parviennent-ils à voler ensemble sans jamais se toucher ?

Les murmurations d'étourneaux sont des phénomènes spectaculaires dont la complexité est souvent sous-estimée. Lorsqu'elles se forment, des centaines, voire des milliers d'oiseaux s'envolent, se rassemblent et volent de manière synchronisée en formant une gigantesque masse ondulante qui ressemble à une vague. Les mouvements des oiseaux devraient être parfaitement aléatoires ; pourtant, sans se concerter, les individus ne rentrent jamais en collision les uns avec les autres, comme si leur danse aérienne avait été chorégraphiée.

Les murmurations ne sont qu'un exemple parmi d'autres de cette disposition quasi-surnaturelle des oiseaux pour le vol synchronisé. Vous avez probablement déjà observé les formations en V des oies cendrées, ou le décollage gracieux des oiseaux marins au-dessus de l'eau. Pourtant, les biologistes ne comprennent toujours pas comment il est possible que tant d'individus parviennent à voler ensemble sans jamais se percuter.

« Les oiseaux ont probablement subi une pression sélective importante ayant provoqué la création des règles de vol permettant de diminuer le risque de collision, » explique Mandyam Srinivasan, professeur de neurosciences à l'Université du Queensland.

La mécanique du vol des oiseaux fascine Srinivasan ; il a décidé de mener une série d'expériences en utilisant des perruches communes afin de modéliser leur vol, et observé que les perruches avaient une forte préférence à tourner vers la droite lorsqu'elles volaient en groupe, et en cas de collision imminente. Ce comportement permettait un bon maintien de la fluidité du trafic aérien, pour ainsi dire. Aucun incident n'a été à déplorer au cours des 102 vols test.

Mais cette observation résout-elle vraiment l'énigme du vol synchronisé ?

Selon Srinivasan, « aucune étude n'a encore permis d'analyser ce qui se passe lorsque deux oiseaux volent l'un vers l'autre. » Accompagné de deux collègues, il a donc utilisé des caméras haute vitesse afin d'enregistrer le vol de 10 perruches lâchées aux deux extrémités d'un tunnel. Les résultats des chercheurs ont été publiés dans PLOS One ; ils concluent que les oiseaux ont utilisé une double stratégie afin d'éviter les collisions.

Les chercheurs ont observé que les perruches tournaient vers la droite lorsqu'elles étaient confrontées à un autre oiseau volant à mi-hauteur. Dans un deuxième temps, elles choisissaient de voler soit plus haut, soit plus bas que leur congénère, à partir de préférences prédéfinies. « Nous ne comprenons toujours pas ce qui influence le choix de l'altitude de vol de la perruche, » expliquent-ils. Cependant, les auteurs soupçonnent que ce choix soit en lien avec la place de l'oiseau dans la hiérarchie sociale du groupe.

« La position de l'individu dans la hiérarchie pourrait déterminer la hauteur à laquelle il vole. Nous examinerons cette question dans de futures études, » ajoute Srinivasan.

Ces résultats nous donnent un aperçu fascinant de la dynamique du vol des perruches, mais n'expliquent la mécanique aérienne des groupes d'oiseaux en général. Les perruches présentent une structure sociale différente de celle des étourneaux ou des albatros, par exemple ; il est donc difficile de bâtir des conclusions générales sur le vol synchronisé à partir de ces résultats. De même, l'étude a fait intervenir des perruches domestiques. Or, nous ne savons pas à quel point le vol des oiseaux en captivité et le vol des oiseaux sauvages se ressemble.

Des études antérieures ont néanmoins produit des résultats assez similaires. Andrea Cavagna, chercheur en physique au Conseil national de la recherche, en Italie, a découvert que les étourneaux avaient développé un système de coopération afin de contrôler le mouvement et la direction des murmurations. En une fraction de seconde, un individu est capable de signaler aux oiseaux qui l'entourent qu'il y a un prédateur ou un obstacle à proximité ; les oiseaux communiquent ensuite le message à leurs congénères, provoquant une de réaction en chaine extrêmement rapide.

Une autre étude, menée par David Williams de l'Université de Washington, suggère que les pigeons se dirigent dans l'espace en adoptant toute une gamme de postures aériennes basées sur un positionnement précis de leurs ailes. En modifiant la structure aérodynamique de leur corps sur demande, les pigeons sont en mesure de se déplacer avec aisance des environnements encombrés et chaotiques, comme les villes.

Pigeons repliant leurs ailes pour se glisser entre deux obstacles. GIF: Ariah Kidder

Les recherches de Srinivasan ont été menées en partenariat avec Boeing Defence Australia, et pourraient être utilisées pour améliorer les systèmes anti-crash sur les avions ou les drones. « Le trafic aérien est de plus en plus encombré, et il y a une demande croissante pour des systèmes de pilotage automatique robustes adaptés aux aéronefs avec et sans pilote. Il faut s'inspirer de la nature, » explique-il.

« Nous ne comprenons pas encore comment les oiseaux arrivent à s'organiser pour choisir de voler à telle ou telle altitude au sein d'un groupe, mais nous pouvons déjà proposer d'adapter des règles simples aux systèmes de pilotage automatique afin de prévenir les collisions aériennes. »