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Plongée à sec
Lorsque les oiseaux plongeurs refont surface, l'eau ruisselle sur leurs plumes comme, eh bien, l'eau sur le dos d'un canard. Cet exemple classique d'évacuation efficace de l'eau est rendu possible à la fois par la chimie - l'huile de lissage des oiseaux - et la microstructure des plumes.
Les plumes des ailes d'un dard africain immergé dans l'eau (teint en bleu) repoussent l'eau, dont la surface se courbe vers le bas. Mais les plumes sont mouillées par une huile (teinte rouge), dont la surface se recourbe. Regarder la vidéo .
Une nouvelle recherche, publiée dans le Journal de l'interface de la société royale , révèle comment des oiseaux plongeurs peuvent atteindre des profondeurs d'une trentaine de mètres sans que l'eau ne mouille en permanence leurs plumes protectrices.
Grâce à des tests en laboratoire et à la modélisation, des chercheurs du MIT et du Natural History Museum de Londres ont séparé les effets chimiques et structurels pour montrer pourquoi la combinaison du revêtement de surface et de la forme est si efficace. Ils ont recouvert les plumes de six types d'oiseaux plongeurs d'une couche qui neutralisait l'effet de l'huile de lissage, puis les ont recouvertes d'un matériau hydrophobe, empêchant les variations de la composition de l'huile d'affecter les résultats.
On savait que pendant les plongées, les plumes emprisonnent une fine couche d'air isolante appelée plastron, de sorte que l'eau n'entre jamais en contact direct avec la peau. Le nouveau travail montre qu'au-delà d'une profondeur de quelques mètres seulement, le plastron s'effondre, laissant l'eau pénétrer dans les structures des plumes. La dépendance à la profondeur de ce phénomène n'était pas connue auparavant. C'est une transition abrupte, explique le professeur de génie chimique Robert Cohen.
Mais une fois que la couche d'air protectrice s'effondre, l'huile de lissage empêche l'eau de pénétrer dans les barbes et les barbules des plumes. Par conséquent, lorsque les oiseaux sortent de l'eau, si une plume est mouillée, il n'est pas nécessaire qu'elle se dessèche, au sens traditionnel de l'évaporation, dit Cohen. Il peut sécher en éjectant directement l'eau de sa structure car la pression est réduite lorsqu'il remonte de sa plongée. L'équipe parle de démouillage spontané.
Mais ce processus ne fonctionne qu'avec de l'eau. Si une plume est immergée dans le pétrole, comme cela pourrait être le cas après un déversement de pétrole, les plumes sont entièrement mouillées, explique le professeur de génie mécanique Gareth McKinley : La thermodynamique montre que si [les plumes] sont mouillées par le pétrole, elles vont rester mouillées. , de manière irréversible, sauf si vous les nettoyez à la vapeur ou quelque chose du genre.
Les oiseaux plongeurs sont à peine adaptés, en partie grâce à la microstructure de leurs plumes, pour atteindre leurs profondeurs de plongée maximales sans subir d'effets permanents, explique Andrew Parker, membre de l'équipe du Natural History Museum, qui a fourni des plumes pour la recherche. C'est l'un des exemples les plus étonnants d'évolution et d'adaptation, sans aucune trace de suringénierie.