La nage des Téléostéens : une adaptation à un environnement visqueux et dense
L'eau est un milieu à la fois visqueux et dense.
La viscosité d'un fluide est à l'origine de frottements importants. Ils sont indispensables au déplacement car ils permettent de prendre appui sur l'eau, dans le cas des Téléostéens par des mouvements latéraux du corps. Ils sont aussi à l'origine d'une résistance à la progression à laquelle la densité contribue également.
En quoi le corps des Téléostéens permet-il de réduire l'impact de la viscosité et de la densité du milieu sur la nage ?
Un corps de forme hydrodynamique
Le corps du Gardon est allongé et aplati latéralement. Plus généralement, le corps des Téléostéens a une forme allongée, soit avec une région centrale élargie et des extrémités effilées, soit de hauteur uniforme sur toute la longueur. Il est décrit comme fusiforme ou anguilliforme, respectivement.
La force de frottement visqueux exercée par un fluide sur un corps en mouvement est donnée par l'expression F = CxxSxρxv2/2 avec :
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F la force de frottement en N ;
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Cx le coefficient de traînée ;
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S la surface projetée perpendiculairement au mouvement en m2 ;
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ρ la masse volumique du fluide en kg.m-3 ;
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v la vitesse de déplacement de l'objet en m.s-1.
Ainsi, la force de frottement visqueux est faible lorsque la surface corporelle est réduite par rapport à la masse, le déplacement lent et l’écoulement de l’eau régulier, laminaire.
Le coefficient de traînée varie avec la forme de l'objet. Il est de l'ordre de 0,47 pour une sphère et de 0,04 pour une forme profilée.
Dans cette perspective le corps des Téléostéens, allongé et étroit, a un profil hydrodynamique. Il offre une surface réduite dans le sens du mouvement, contribue à réduire le coefficient de traînée et à limiter la résistance du milieu à la progression.
En revanche la surface corporelle impliquée dans l'appui sur l'eau étant élevée, la force de frottement visqueux est importante ce qui contribue à l'efficacité de l'appui mécanique.
Un tégument revêtu d'écailles et de mucus
Copyright : 2018 Sandrine Heusser Alexis Bonnet Julien Devilliers Marine Forissier Thomas Mollié
Cette illustration est mise à disposition selon les
termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas
d'Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes
conditions 4.0 International.
Le tégument des Téléostéens est formé d'un épiderme pluristratifié dans lequel sont enchâssées de nombreuses cellules à mucus. Il repose sur un derme de nature conjonctive. Le tégument est recouvert d'écailles d'origine dermique, insérées dans le derme par leur bord antérieur et à bord postérieur libre. Elles se chevauchent et constituent un revêtement corporel au contact du milieu.
La surface des écailles n'est pas lisse mais présente de petites irrégularités comme des crêtes. Leur présence génère des microturbulences dans la fine couche d'eau au contact du corps, appelée couche limite. Elles sont à l'origine d'une réduction des frottements.
Le mucus produit par les cellules glandulaires épidermiques est réparti à la surface du corps. Il joue le rôle de lubrifiant et diminue également les frottements en réduisant localement la viscosité de l'eau dans la couche limite.
Un squelette résistant à la compression
Le milieu aquatique est dense. La poussée d'Archimède y est en conséquence élevée. L'eau supporte le poids du corps. Elle contribue à son soutien, dans lequel la colonne vertébrale joue un rôle limité.
En relation avec sa densité et sa viscosité, le milieu exerce des contraintes mécaniques importantes sur l'organisme. En particulier, la résistance qu'il offre à la pénétration est à l'origine d'une compression axiale.
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Un ensemble de ligaments maintient l'axe vertébral des Téléostéens. Des coussinets flexibles sont par ailleurs présents entre les corps vertébraux.
Ces structures confèrent à la colonne vertébrale sa cohésion, tout en permettant les flexions latérales. Elles contribuent à éviter les flexions trop importantes et la dislocation.
Les coussinets augmentent la résistance à la compression en distribuant les forces lors des ondulations.
La nage des Téléostéens implique donc la musculature et le squelette. Elle est rendue possible par la forme générale du corps ainsi que par l'organisation du tégument.
Comment s'intègre-t-elle au fonctionnement général de l'organisme ?