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Les adaptations des mésanges pour résister au froid et à la bise

Comment des oiseaux de moins de 20 grammes font-ils pour résister à des températures basses, encore accentuées quand souffle le vent, comme c'est le cas en cette fin février 2018 ?

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Les adaptations des mésanges pour résister au froid et à la bise

Mésange à tête noire (Poecile atricapillus) en Amérique du Nord le 27/02/2005.
Photographie : Mary C Kirby "shurdbug" / Wikimedia Commons

Certaines espèces nordiques de mésanges, comme les Mésanges à tête noire (Poecile atricapillus) et lapone (Poecile cinctus), doivent parfois supporter des températures de - 30 °C et des journées de moins de cinq heures. Or ces oiseaux ont une surface corporelle proportionnellement importante par rapport à leur taille, et leurs pertes de chaleur sont donc potentiellement élevées, ce qui peut être mortel quand les ressources alimentaires disponibles sont rares (c'est pour cela que distribuer de la nourriture aux oiseaux dans son jardin est important). Leur température interne est d'environ 40 °C, et il peut donc y avoir 70 °C de différence entre l'intérieur et l'extérieur de leur corps, c'est-à-dire sur une distance de moins de 2 cm.
Dans cet article, nous énumérons les adaptations physiologiques et comportementales des mésanges pour survivre au froid hivernal.

Abstract

Some northern species of chickadees, such as the Black-capped Chickadee (Poecile atricapillus) and the Siberian Tit (Poecile cinctus), may have to bear temperatures of -30 ° C and as few as 5 hours of daylight. Relative to their body size, chickadees and titmices possess a large surface area which heat can be lost easily, which can be fatal when available food resources are low (this is why distributing food in its garden is important). Their body temperature is approximately 40 degrees, so there may be a 70 °C gradient in less than 2 cm between ambient conditions and body core.
In order to survive in conditions of high thermoregulatory demand, titmices and chickadees have developed several physiological and behavioral adaptations. 

L'hypothermie

Mésange bleue (Cyanistes caeruleus)

La Mésange bleue (Cyanistes caeruleus) est capable de réduire sa température corporelle en hiver.
Photographie : Sylvain Eckhardt

Les oiseaux doivent trouver un équilibre entre production et perte de chaleur, et cette différence peut être compensée par une consommation accrue d'énergie ou par une baisse de la température du corps. Les mésanges peuvent ainsi entrer en hypothermie durant la nuit. Ce mécanisme n'est pas aussi extrême que la torpeur des engoulevents et des colibris (lire Les colibris, des oiseaux étonnants), mais la température du corps des mésanges peut tout de même diminuer de plus de 7 °C. En Europe, chez les Mésanges charbonnières (Parus major) et nonnettes (Poecile palustris), la baisse peut atteindre 6 à 8 °C.
Cette diminution permet une économie substantielle d'énergie : par exemple, une baisse de la température  corporelle de 39 à 33 °C quand la température externe est de - 30 °C permet de réduire la consommation d'oxygène de 10 %. Pour un oiseau de 11,5 grammes, cela correspond à une économie de 925 calories. Une autre étude a montré qu'une réduction de la température corporelle de 8 °C permettait à une mésange de gagner 72 minutes de survie, ce qui peut l'aider à passer une nuit très froide, et son taux de survie hivernal peut augmenter de 58 %.
L'intensité de l'hypothermie est variable selon les espèces et les régions : chez des Mésanges à tête noire habituées au froid en Alaska, elle n'a été que de 3 °C quand la température externe est passée de -27 à - 50 °C, tandis que chez des oiseaux de la même espèce dans la région de New York, la diminution a atteint 10 °C pour une température ambiante de 0 °C. Les oiseaux nordiques sont plus tolérants au froid, et leur capacité thermogénique (= capacité à augmenter la température du corps via l’accélération du métabolisme) est plus forte.
La vitesse et la méthode de retour à une température corporelle normale changent selon les espèces : des Mésanges à tête noire de la région de New York ont eu besoin d'une ou deux minutes de vol actif, alors que pour les espèces européennes, le retour à la normale peut se faire sans effectuer de mouvements.
L'hypothermie augmente avec la vitesse de vent : on a mesuré que la température de Mésanges de Caroline (Poecile carolinensis) a baissé de 5 °C pour une température externe de 5 °C sans vent, et de 10 °C pour une température de - 10 °C avec un vent de 10 km/h.
Les mésanges peuvent aussi réagir au froid en tremblant, grâce à leurs muscles pectoraux. Cette adaptation, bien connue des humains, a aussi été observée entre autres chez le Pigeon biset (Columba livia), le Roselin familier (Haemorhous mexicanus) et la Caille du Japon (Coturnix japonica). La durée et la fréquence des tremblements sont plus élevées chez les espèces nordiques de mésanges que pour celles vivant plus au sud.

Une recherche de nourriture adaptée au froid

Mésange huppée (Lophophanes cristatus)

Mésange huppée (Lophophanes cristatus) cherchant sa nourriture en hiver près de Bruxelles (Belgique) le 16/01/2013.
Photographie : Marc Fasol

En hiver, les mésanges forment des groupes mixtes pour une recherche plus efficace de la nourriture et pour repérer plus facilement les prédateurs (lire Les rondes d'oiseaux).
La température externe et la vitesse du vent modifient aussi la technique de recherche de nourriture : dans le New Jersey (États-Unis), on a observé que les Mésanges à tête noire et bicolore (Baeolophus bicolor) diminuaient leur exposition au froid en cherchant leur nourriture dans les buissons ou près du sol. Elles réduisent aussi leur vitesse de recherche de nourriture quand le temps est venteux : avec un vent de 3 à 4 mètres par seconde, la Mésange bicolore reste 11,5 % plus de temps immobile. Quand la température est remontée de -10 à 20 °C, la vitesse des mésanges à tête noire a quadruplé !
La diminution de la vitesse de déplacement ne s'expliquerait pas uniquement par l'effet freinant du vent : elle serait principalement due au fait que les oiseaux avancent plus lentement au sol que dans les arbres.
Les mésanges qui visitent les mangeoires peuvent se permettre de passer plus de temps à se reposer : les Mésanges à tête noire peuvent ainsi passer 70 % de leur temps au dortoir et 10 % à se reposer durant la journée. Leur rayon de déplacement diminue aussi, sûrement pour réduire la durée de retour au dortoir.
Beaucoup de mésanges stockent de la nourriture en automne en prévision de l'hiver : elles ont ainsi plus de chances de survivre quand les ressources deviennent rares, et cela réduit aussi leur temps d'exposition au froid et aux prédateurs.

Dormir dans des cavités abritées

Mésange bleue (Cyanistes caeruleus)

Mésange bleue (Cyanistes caeruleus) sous la neige dans le Puy-de-Dôme le 18/03/2016.
Photographie : Thierry Degrandcourt

Les mésanges dorment dans des cavités naturelles ou artificielles (lire Comment les oiseaux supportent-ils les nuits d'hiver et comment les aider ?). Le microclimat qui règne dans une cavité diminue leurs pertes de chaleur. Elles préfèrent passer la nuit dans des trous d'arbres vivants que dans des souches ou dans des nichoirs car la capacité d'isolation du bois vivant est plus élevée.
Elles recherchent en priorité des cavités petites et avec une seule entrée pour diminuer l'exposition au froid.
La fuite de chaleur peut être réduite de 60 à 100 % grâce à l'absence de vent. La protection contre le vent semble d'ailleurs être la principale qualité de ces refuges : chez la Mésange à tête noire, la température régnant dans une  cavité peut être supérieure de 5 °C par rapport à l'extérieur. Si l'on prend en compte la radiation solaire et la résistance au froid de l'espèce, la température ressentie par l'oiseau peut être supérieure de 14 degrés par rapport l'air ambiant et même de 23 degrés pour la Mésange bicolore. L'endurance de ces deux espèces augmente ainsi de cinq et sept heures, ce qui leur permet de supporter des nuits très froides. 
Les mésanges des genres Poecile, Parus et Baeolophus ne forment pas de dortoirs collectifs, contrairement aux Mésanges à longue queue (Aegithalos caudatus) (lire Mésanges à longue queue : rester ensemble pour passer l’hiver).
Les Mésanges boréale (Poecile montanus) et lapone, parfois aussi la Mésange à tête noire, peuvent creuser des trous dans la neige (lire Des passereaux qui creusent des trous dans la neige ou qui nichent sur la glace).

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Source

Ken A. Otter (2007). Ecology and Behavior of Chickadees and Titmice: An Integrated Approach. Oxford University Press.

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