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Date
de mise en ligne : 29/03/11 - En cours de soumission au Comité
de Lecture
La vue est
certainement le sens le plus important des oiseaux, qu'ils soient
diurnes ou nocturnes. Leur vision est d'ailleurs l'une des meilleures
du règne animal. Et pourtant des millions d'entre eux heurtent
chaque année des immeubles, des lignes électriques ou des éoliennes,
qui sont pourtant pour nous des obstacles à priori très
visibles. La mortalité par collision constitue d'ailleurs la
principale cause de décès non intentionnels causés par l'Homme et
elle menace gravement certaines espèces (grands rapaces notamment).
Après une présentation de l'anatomie de l'œil aviaire,
nous décrirons quelles sont les principales différences
entre la vision des humains et celle des oiseaux, et nous verrons
comment en déduire des pistes pour limiter les risques de collisions.
Abstract
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Vision is the
most important sense for birds, since good eyesight is essential for
safe flight, and this group has a number of adaptations which give
visual acuity superior to that of other vertebrate groups.
But many species are prone to colliding with large human-made objects,
from office block windows to power lines and wind turbines, many of
which appear difficult not to notice to human eyes.
How to explain this paradox ? It is indeed odd that birds so often
collide with large objects as if they don't see them.
After a presentation of the anatomy of the bird eyes, we will explain
how birds see the world and what are the main differences with our
vision, and then we will present the results of a new study recently
published in IBIS outlines that present new solutions to the problem
of collisions based on the birds viewpoint.
L'anatomie de l'oeil des oiseaux
Une structure proche de celle de l'oeil humain
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L'anatomie
de l'oeil humain
Schéma : Ornithomedia.com d'après Vision-training.com |
L'oeil des oiseaux
est plus proche de celui des reptiles que de celui des mammifères.
Sa structure de base reste toutefois très similaire à celle du nôtre,
malgré certaines différences.
Les yeux des oiseaux représentent tout d'abord un pourcentage plus
important du poids de la tête que chez l'Homme : 15% chez un Etourneau
sansonnet (Sturnus vulgaris) contre seulement 1% pour nous.
C'est en partie parce que leurs yeux sont proportionnellement plus
grands, mais aussi parce que leur crâne est plus léger. L'Autruche
(Struthio camelus) a le plus grand œil de tous les vertébrés
terrestres, avec une longueur axiale de 50 mm, soit le double de
celui de l'œil humain. La taille de l'œil des oiseaux est liée à
leur masse corporelle, et les rapaces et les chouettes ont les yeux
les plus grands par rapport à leur masse.
L'oeil d'un oiseau est très étroitement inséré dans la boîte
cranienne et ses mouvements sont donc très limités. Sa forme est
moins sphérique et plus allongée, ce qui permet une mise
au point plus efficace sur tout le champ de vision.
Les parties de l'oeil d'un oiseau
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L'anatomie
de l'oeil d'un oiseau
Schéma : Ornithomedia.com |
Les principales
parties de l'oeil d'un oiseau sont :
- les paupières : les oiseaux ont trois paupières, une supérieure,
une inférieure, plus mobile, et une membrane nictitante. Cette dernière
est située entre les deux autres et la cornée, et elle a son propre
conduit lubrifiant, l'équivalent de notre canal lacrymal. Elle est
utilisée pour nettoyer, lubrifier et protéger l'œil. Elle se déplace
horizontalement, comme un essuie-glace;
- la cornée : c'est le revêtement protecteur de la surface externe
de l'œil;
- la chambre antérieure : c'est l'espace situé immédiatement derrière
la cornée, avant l'iris et le cristallin. Il est rempli d'un fluide
appelé humeur aqueuse;
- l'iris : il s'agit d'une membrane activée par un muscle qui contrôle
la quantité de lumière entrant dans l'œil. Il est coloré et donne
sa couleur à l'œil. Au centre de l'iris se trouve un orifice, la
pupille, qui laisse entrer la lumière;
- le cristallin : c'est une lentille convexe transparente avec une
couche externe dure et une couche interne plus souple. Le cristallin
concentre la lumière vers la rétine. Sa forme peut être modifiée
au moyen de muscles ciliaires;
- la chambre postérieure : elle occupe la plus grande partie de
l'œil et correspond à l'espace situé entre le cristallin et la rétine.
Elle est remplie d'une substance claire et gélatineuse;
- la sclérotique : c'est une couche de fibres de collagène
qui entoure toute la partie interne de l'œil (la partie non couverte
par la cornée); elle soutient et protège l'oeil dans son ensemble;
- l'anneau sclérotique : c'est un os du crâne qui fixe l'oeil
et qui est présent aussi chez certains mammifères. Il permettrait
une augmentation de la taille de l'image sur la rétine;
- la choroïde : il s'agit une couche située derrière la rétine qui
contient de nombreuses petites artères et des veines. La choroïde
contient de la mélanine, un pigment qui donne à sa couleur sombre
à l'intérieur de l'œil, aidant à limiter les reflets perturbateurs.
- la rétine : c'est la partie interne de l'oeil, qui reçoit la lumière.
Elle est couverte de cellules spéciales photoréceptrices, les bâtonnets
et les cônes;
- la fovéa : cette zone de la rétine, située
vers son centre, comprend la plus forte densité en cellules photoréceptrices.
- le pecten : il s'agit d'une partie de l'oeil dont les fonctions
sont peu connues et qui est placée à l'arrière de l'oeil. Il est
fortement irrigué par des vaisseaux sanguins et contribuerait à
approvisionner la rétine en éléments nutritifs et en oxygène.
Selon une théorie plus récente, il interviendrait dans le changement
de volume de l'œil, ce qui permettrait une meilleure focalisation
ou de mieux détecter les objets en mouvement. Elle pourrait aussi
protéger la rétine de la lumière éblouissante pour aider
à la détection des objets en mouvement;
- le nerf optique : il s'agit d'un faisceau de fibres nerveuses
qui transmettent les messages perçus par l'œil aux parties
associées du cerveau et vice-versa. Comme chez les humains, les
oiseaux possèdent un petit "point aveugle" à
l'endroit où le nerf optique rencontre la rétine.
La fovéa
C'est la zone d'acuité maximale, c'est-à-dire là où la capacité
de détection des objets est la plus forte et la plus nette. Le nombre
de récepteurs par millimètre carré détermine le degré d'acuité visuelle
d'un animal : plus ce nombre est élevé plus la capacité à détailler
les objets est élevée. Chez plus de la moitié
des oiseaux (dont les faucons, les martins-pêcheurs ou les hirondelles),
l'œil possède deux fovéas, l'une pour la vue latérale et
l'autre pour la vision frontale. Chez de nombreux rapaces, la fovéa
présente plus de bâtonnets et de cônes que chez les humains,
ce qui donne à ces oiseaux une très bonne vision à longue distance.
L'Homme possède ainsi 200 000 récepteurs par mm², le moineau
environ 400 000 et la buse 1 000 000 par mm².
La fovéa de la buse a une forme de lentille pour augmenter le nombre
effectif de récepteurs par mm² et elle agit en quelque sorte
comme une loupe grossissant deux fois.
Les cellules photoréceptrices : cônes et bâtonnets
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Cônes
chez les oiseaux et les humains
Schéma : Ornithomedia.com d'après Wikipedia
et The Oxford Companion to Animal Behaviour |
Il existe deux
sortes de récepteurs de la lumière sur la rétine. Ils sont
appelés bâtonnets et cônes. Ils sont reliés aux cellules ganglionnaires
dont les axones forment le nerf optique.
Les bâtonnets permettent de percevoir la luminosité et le mouvement,
tandis que les cônes permettent de différencier les couleurs. Les
bâtonnets servent surtout pour la vision nocturne car ils réagissent
à de faibles taux de lumière et n'ont qu'un seul type de photo-pigment.
Leur vision est donc sans couleur et peu précise, de nombreux
bâtonnets étant connectés à une seule
cellule ganglionnaire. Ainsi, une seule fibre du nerf optique reçoit
des informations de nombreux bâtonnets, et la sensibilité
est privilégiée par rapport à l'acuité.
Les bâtonnets sont prépondérants chez les espèces
nocturnes.
Les cônes sont des cellules plus sensibles car elles permettent
une vision précise des couleurs lorsque la lumière
est suffisante. Il n'y a que quelques cônes par cellule ganglionnaire.
Il en existe plusieurs types, et leurs
photo-pigments sont sensibles à différentes parties
du spectre lumineux. Ils fournissent donc la base de la vision en
couleurs.
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Organisation
type d'une rétine
Schéma : Ornithomedia.com d'après Dowling et Boycott,
1966 |
On dit que la
vision est monochromatique lorsqu'il n'y a qu'un type de photo-pigment
actif : c'est le cas de la vision crépusculaire des hommes,
lorsque seuls les bâtonnets fonctionnnent. La vision est dichromatique
lorsque deux photo-pigments sont actifs, comme chez l'Ecureuil gris
(Sciurus carolinensis), et trichromatique, comme chez les
humains et chez de nombreuses espèces, quand trois photo-pigments
sont actifs.
Il existe chez beaucoup d'oiseaux (et reptiles) plus de trois types
de cônes, et jusqu'à cinq : cela leur donne une plus
grande sensibilité à certaines couleurs (notamment l'ultra-violet)
et leur permet de voir davantage de nuances. On estime que les espèces
tétrachromatiques peuvent distinguer 100 millions de couleurs
!
Outre les différents photo-pigments, les cônes des
oiseaux contiennent souvent des gouttelettes d'huile colorée
qui agissent comme des filtres pour certaines longueurs d'onde et
qui se combinent avec le photo-pigment pour déterminer la
sensibilité spectrale totale du récepteur.
Il existe cinq sortes de ces "filtres à huile" : la vision
de certains oiseaux est ainsi beaucoup plus subtile et étendue que
la nôtre. Par exemple, les oiseaux marins de l'ordre des Procellariformes
ont des cônes équipés d'un filtre qui élimine la lumière
bleue reflétée par la surface de l'océan, ce qui les aide à discerner
de petits objets flottant sur ou près de la surface.
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