Situation de Killem, où a été filmé un dortoir d'Etourneaux sansonnets

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The highly coordinated movements of flocks of birds are among the most fascinating phenomena to be found in nature. The group seems to turn and maneuver as a single unit, changing direction almost instantaneously, leading some researchers to hypothesize that electromagnetic communication or even "thought transference" must be involved. In reality this behavior results from far less mysterious causes. Such movements are a prime example of emergent behavior: the behavior is not a property of any individual bird, but rather emerges as a property of the group itself. There is no leader, no overall control; instead the flock's movements are determined by the moment-by-moment decisions of individual birds, following simple rules in response to interactions with their neighbors in the flock.
Ghislain Bottein has filmed at the end of the Summer 2005 a huge flock of Common Starlings (Sturnus vulagris) in Killem, North of France.

Les mouvements aériens coordonnés des étourneaux

Les étourneaux de Killem

Etourneaux sansonnets posés sur les fils électriques avant le regroupement nocturne puis s'envolant, Killem (59), 29 août 2005 Image extraite d'une vidéo : Ghislain Bottein

Ghislain Bottein nous décrit le dortoir d'Etourneaux sansonnets qu'il observe depuis la fin de l'été 2005.
- 29 août 2005 : "depuis la fin juillet 2005, un dortoir d'étourneaux s'est constitué dans une parcelle plantée depuis 5 ans de saules à Killem (59122) . Ces saules servent au traitement des eaux usées en provenance de la ferme voisine qui fabrique du fromage.
Les étourneaux commencent a se regrouper dans les champs a environ un km du site vers 20 heures. Vers 20h30, les premiers groupes d'individus commencent à tournoyer autour de la parcelle de saules (200 m de côté), des groupes de plusieurs milliers d'individus arrivent de toutes les directions jusqu'à 21 heures environ et tournoyent avant de plonger dans les saules, étant comme littéralement aspirés.

Passage d'un groupe de milliers d'Etourneaux sansonnets, Killem (59), 29 août 2005 Image extraite d'une vidéo : Ghislain Bottein

L'évaluation du nombre d'oiseaux est très difficile à déterminer, mais à mon avis il y a au moins 30 000 individus. Lorsqu'ils sont tous posés, leur cris font penser à une cascade, et le canon placé par l'agriculteur ne les dérange absolument pas."
- 19 septembre 2005 : " le scénario est pratiquement le même chaque soir, avec un décalage de 5 à 10 minutes en fonction des conditions climatiques du jour. Il y a 15 jours, ils s'engouffraient dans les saules vers 21 h, contre 20 h aujourd'hui. Ils commencent à se rassembler dans les champs et sur les fils électriques une demi-heure avant le rassemblement final, se rapprochant du bois 15 minutes avant et se posant dans les prairies voisines. Ils arrivent de toutes les directions par bandes de plusieurs milliers d'individus et attendent..... un groupe qui arrive de Belgique!! ( la frontière belge est a 3 km environ); ce groupe double alors l'effectif déjà présent. A ce jour on peut raisonnablement penser qu'il y en a maintenant plusieurs centaines de milliers d'oiseaux. Le matin ils quittent par bandes le petit bois à partir de 6h30 et s'en vont dans toutes les directions".
Ghislain a filmé les évolutions du dortoir d'étourneaux avec une longue-vue Seben razor et un caméscope Amstrad DC 300.

Remarque : si vous n'arrivez pas à lancer directement les vidéos, vous pouvez les enregistrer sur votre disque dur puis les lancer depuis votre ordinateur.

	Vidéo 1 : Etourneaux sansonnets posés sur les fils électriques avant le regroupement nocturne puis s'envolant, Killem (59), 29 août 2005 - Format : AVI - Poids : 383 ko Lancer la vidéo (play the video)
	Vidéo 2 : passage d'un groupe de milliers d'Etourneaux sansonnets, Killem (59), 29 août 2005 - Format : AVI - Poids : 2,09 Mo Lancer la vidéo (play the video)
	Vidéo 3 : vol dense de milliers d'Etourneaux sansonnets, Killem (59), 29 août 2005 - Format : AVI - Poids : 1,69 Mo Lancer la vidéo (play the video)
	Vidéo 4 : passage d'un "serpent" de milliers d'Etourneaux sansonnets, Killem (59), 29 août 2005 - Format : AVI - Poids : 1,69 Mo Lancer la vidéo (play the video)

Pourquoi se rassembler en grandes troupes ?

Tout d'abord, pourquoi les oiseaux se regroupent-ils en troupes ?
Il y a plusieurs raisons pour cela, la plus évidente étant la défense contre les prédateurs. Plusieurs paires d'yeux assurent une meilleure surveillance qu'une seule, permettant également à certains individus de manger, de boire ou de se reproduire grâce à la surveillance attentive des alentours par leurs congénères. Une fois qu'un groupe s'est envolé, un prédateur aura des difficultés à se concentrer sur un seule cible et sera perturbé. Il peut aussi être physiquement périlleux pour un prédateur de "plonger" dans une masse d'individus en mouvement. Dans certains cas, des proies plus grandes ou plus agressives pourront mettre en place une défense coordonnée et chasser l'ennemi.
Il peut y avoir d'autres avantages dans le regroupement, comme la recherche de nourriture, ou une localisation plus facile des sites de nourrissage et des dortoirs.
Certaines espèces se rassemblent aussi pour des raisons sociales et sexuelles.
Les espèces de grande taille comme les pélicans ou les oies volent en formation pour économiser de l'énergie, les oiseaux de queue profitant des vortex d'airs (tourbillons) créés par les oiseaux de tête (les leaders des groupes sont souvent temporaires, les oiseaux s'échangent les places lors du voyage, les oiseaux les plus forts ou les plus résistants occupant sûrement plus fréquemment les positions à l'avant).
Quand des étourneaux par exemple sont effrayés par un prédateur, ils s'élèvent, se rassemblent et volent en formant la masse la plus compacte possible. Un rapace évitera de fondre dans ce groupe de crainte de se blesser, et cherchera à sélectionner des retardataires ou des oiseaux affaiblis. La bande elle-même virera et tournera de façon aléatoire, rendant difficile pour le prédateur de prévoir ses mouvements.

Les secrets de ces vols hautement coordonnés

	Vidéo 5 : évolutions aériennes harmonieuses de milliers d'Etourneaux sansonnets, Killem (59), 29 août 2005 - Format : AVI - Poids : 2,66 Mo Lancer la vidéo (play the video)
	Vidéo 6 : éclatements et regroupements coordonnés de milliers d'Etourneaux sansonnets, Killem (59), 29 août 2005 - Format : AVI - Poids : 1,85 Mo Lancer la vidéo (play the video)

Des milliers d'Etourneaux sansonnets se rapprochant du dortoir évolulent en formant de superbes arabesques coordonnées Image extraite d'une vidéo : Ghislain Bottein

Les mouvements hautement coordonnés des troupes d'oiseaux, comme celles formées par les étourneaux en hiver, font partie des phénomènes les plus passionnants du monde animal.
Les groupes semblent manœuvrer comme un seul être, changeant de direction presque instantanément, ce qui a conduit des chercheurs a supposer que des phénomènes électromagnétiques ou même des "transmissions de pensées" étaient impliqués. D'autres ont pensé que les mouvements de convection de l'air créés par le déplacement du groupe permettaient aux oiseaux de se guider.
En réalité, ce comportement a une autre explication, toute aussi étonnante : il s'agît d'un comportement de groupe; en effet, certains comportements ne sont pas liés à un seul oiseau, mais plutôt au collectif. Il n'y a pas de leader, pas de contrôle supérieur. Les mouvements sont déterminés par des décisions instantanées suivant des règles simples en réponse aux interactions entre individus.
Les observation prouvent en effet qu'il n'y a pas d'oiseau-leader (ou du moins pas plus de quelques secondes), car différents individus se retrouveront à l'avant de la bande à chaque fois elle que celle-ci changera de direction.
Wayne Potts, a publié dans la revue Nature une étude qui a contribué à mieux comprendre comment des mouvements de groupe étaient lancés et coordonnés. Wayne, en se basant sur une décomposition image par image du film d'un vol de bécasseaux, a constaté que n'importe quel individu pouvait initier un mouvement au groupe, qui se propageait alors par vagues rayonnantes autour de l'oiseau-déclencheur. Ces "ondes" pouvaient se propager dans n'importe quelle direction dans le vol, y compris de l'arrière vers l'avant.
Toutefois, le groupe ne réagissait habituellement seulement qu'aux oiseaux présents à l'intérieur du groupe, et non pas à sa périphérie. En effet, puisque les oiseaux évoluant loin de la bande courrent le risque de se séparer du groupe et d'être choisis par un prédateur, les autres ne les suivent pas. Outre cet avantage évident pour les individus, cette règle permet d'éliminer les hésitations et de répondre rapidement à une attaque.

Des milliers d'Etourneaux sansonnets peuvent se déplacer en formant d'étonnantes figures synchronisées Image extraite d'une vidéo : Ghislain Bottein

Une fois qu'une de ces ondes démarrait, Wayne Potts constatait qu'elle se répandait dans le groupe bien plus rapidement qu'il n'était possible de l'expliquer par les temps de réaction additionnés de chaque oiseau.
Le temps moyen de réaction d'un oiseau effrayé par un flash lumineux en laboratoire était de 38 millisecondes, alors que la vitesse de diffusion d'une "vague" dans un vol était de moins de 15 millisecondes. Toutefois, les premiers oiseaux à réagir à l'oiseau initiateur du mouvement l'ont fait en 67 millisecondes. Potts a ainsi proposé que les oiseaux situés plus loin du point de départ ont pu voir la vague se rapprocher, se tenant prêts à bouger avant quelle ne les ait atteint effectivement. Il a appelé ceci la "chorus line hypothesis " (hypothèse de la troupe de music-hall), par analogie aux membres d'une troupe de danseurs qui prévoient de lever leur jambe alors que celles de leurs voisins immédiats sont encore baissées.
Les films sur des troupes de danseurs prouvent que les manoeuvres lancées sans avertissement se propagent en moins de 108 millisecondes, presque deux fois plus rapidement que le temps de réaction visuel humain qui est de 194 millisecondes. Le phénomène de la "hola" dans un stade est assez proche.
Quand les bandes d'oiseaux ne sont pas menacées, et quittent un dortoir pour aller vers un secteur d'alimentation, elles peuvent également faire des écarts dans deux directions apparemment sans but; en effet, les mouvements aléatoires des individus isolés peuvent facilement provoquer des changements de direction. Cependant, par la suite, une sorte de consensus se développera, basé sur la motivation de la majorité des membres de la bande, et les oiseaux s'envoleront au loin vers la destination d'une façon assez directe.

Simulations par ordinateur

Puisque ce comportement complexe peut être créé par l'application de règles simples, les comportements des vols d'oiseaux constituent un sujet idéal pour les simulations sur ordinateur. L'un des meilleurs résultats obtenus a été la création des "boids," des organismes virtuels imaginés par Craig Reynolds en 1986.
Les trois "lois" fondamentales de Reynolds du rassemblement sont :
(1) séparation pour éviter les amas ou ralentissements locaux;
(2) alignement suivant la tête d'un sous-groupe;
(3) cohésion pour se déplacer selon la direction moyenne des sous-groupes;
Des vols générés par ordinateur de chauves-souris basés sur les principes des boids ont été utilisés la première fois dans le film Le Retour de Batman en 1992, et ont été réutilisées ensuite dans d'autres épisodes de la série.

Les travaux de l'équipe de Giorgio Parisi

Les systèmes composés d'un grand nombre d'agents hétérogènes (comme une troupe d'oiseaux) agissants l'un sur l'autre présentent souvent des propriétés complexes qui ne peuvent pas être déduites d'une manière simple, en étudiant le comportement de chaque oiseau.
Giorgio Parisi et son équipe ont étudié un modèle complexe tridimensionnel afin d'effectuer des prévisions pour des situations plus complexes où les composants se déplacent dans un espace multi-dimensionnel.
L'étude des mouvements des groupes d'oiseaux, et notamment des étourneaux qui constituent sûrement le meilleur exemple de mouvements coordonnés, est à cet égard très instructive. Les chercheurs ont étudié en particulier les raisons de certains regroupement d'oiseaux pour comprendre les mouvements collectifs et les figures aériennes formées en fonction du comportement des individus du groupe.
Les buts des chercheurs sont les suivants :
a) En obtenant des reconstructions tridimensionnelles des mouvements, ils cherchent à caractériser ceux-ci expérimentalement d'une manière quantitative et qualitative. En outre, surveiller les mouvements de la bande dans l'espace en se basant sur un seul oiseau servira à obtenir une information sur les réactions possibles de quelques oiseaux. Les données récoltées dans une souffleuse seront employées pour la comparaison.
b) Construire de nouveaux modèles qui permettront de prévoir des comportements complexes de groupe. Les données expérimentales devraient être cruciales car elles permettront de construire ces modèles.
c) Interpréter la signification et la pertinence biologique de ces modèles.
d) Dans la mesure où les mouvements collectifs sont des phénomènes existants chez l'homme, l'équipe voudrait explorer la possibilité d'appliquer les modèles et les techniques dans le secteur économique (phénomènes de mode, fluctuations boursières, …).


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