Adaptations

Adaptations

Nage

Les manchots peuvent passer plusieurs mois d’affilée en mer, ne revenant sur terre que pour se reproduire et muer. Les manchots à crête du Fiordland font parfois pousser des bernacles sur leur queue – une indication qu’ils sont en mer pendant de longues périodes.

Les premières estimations de la vitesse de nage étaient tirées d’observations de manchots nageant le long de navires en mouvement, une méthode qui s’est avérée peu fiable.

Un manchot rentre sa tête dans ses épaules pour maintenir sa forme aérodynamique et réduire la traînée pendant la nage. Il garde ses pieds pressés près du corps contre la queue pour aider à la direction.

Les ailes du pingouin sont des nageoires en forme de pagaie utilisées pour nager. Le mouvement des nageoires ressemble aux mouvements des ailes des oiseaux volants, donnant aux manchots l’impression de voler dans l’eau. Les muscles des ailes et de la poitrine sont bien développés, pour propulser les manchots dans l’eau – un milieu beaucoup plus dense que l’air.

Le fait d’avoir des os solides et denses aide les manchots à surmonter la flottabilité.

Non seulement ils « volent » sous l’eau, mais ces manchots Adélie semblent « voler » hors de l’eau en sautant facilement de 1,8 m dans les airs. Ce comportement est couramment observé lorsque les manchots viennent à terre sur des terrains accidentés ou élevés, tels que les banquises et les rivages rocheux.

Bien qu’il soit plus économe en énergie pour les manchots de nager sous l’eau qu’à la surface de l’eau, ils doivent remonter à la surface pour respirer. De nombreuses espèces de pingouins font du marsouin – sautent dans et hors de l’eau, comme les dauphins ou les marsouins.

• Lorsqu’ils font du marsouin, les pingouins peuvent continuer à respirer sans interrompre leur élan vers l’avant. Ils maintiennent une vitesse constante de 7 à 10 km/h (4,3 à 6,2 mph) et respirent environ une fois par minute.
• Le marsouinage peut également confondre les prédateurs sous-marins.
• Pas toutes les espèces présentent ce comportement. Les manchots empereurs ne sont pas connus pour faire du marsouin et ce comportement est rarement observé chez les manchots royaux.

Plongée

La plupart des proies des manchots habitent les couches d’eau supérieures, de sorte que les manchots ne plongent généralement pas à de grandes profondeurs ou pendant de longues périodes.

La plupart des espèces restent immergées moins d’une minute.

• La profondeur de plongée des manchots macaronis varie généralement entre 20 et 80 m (66 à 262 ft.) pendant la journée et sont généralement inférieures à 20 m (66 pi) la nuit.
• Les manchots de Gentoo peuvent atteindre une profondeur de plongée maximale de 200 m (656 pi) bien que les plongées soient généralement de 20 à 100 m (66 à 328 pi).
• Les manchots d’Adélie ont été enregistrés restant sous l’eau pendant près de six minutes, bien que la plupart des plongées soient beaucoup plus courtes. Ils ont été enregistrés plongeant jusqu’à une profondeur de 170 m (558 pieds), bien que la plupart des plongées soient inférieures à 50 m (164 pieds).

• Les mentons peuvent atteindre des profondeurs de 121 m (397 pieds.), mais la plupart des plongées sont inférieures à 50 m (164 ft.) Les plongées durent de 30 secondes à 3 minutes.
• La plupart des plongées des manchots royaux durent moins de quatre à six minutes, bien que des plongées allant jusqu’à huit minutes aient été documentées. La profondeur maximale enregistrée pour une plongée de manchot royal était de 343 m (1 125 pieds).
• Les empereurs chassent des calmars et des poissons rapides en eau moyenne et ont donc tendance à plonger plus profondément et à rester immergés plus longtemps que les autres manchots. La plongée la plus profonde enregistrée pour un manchot empereur est de 565 m. La plongée la plus longue enregistrée pour un manchot empereur est de 27,6 minutes. Ces deux mesures sont considérées comme des extrêmes ; la plupart des plongées se situent entre 21 et 40 m (70 à 31 ft) de la surface et durent de 2 à 8 minutes.

Les manchots chassent principalement des proies dans les eaux pélagiques (en pleine mer), cependant des preuves éparses (telles que l’analyse du contenu de l’estomac) suggèrent que les manchots gentoo, aux yeux jaunes et empereur plongent et se nourrissent également au niveau benthique (fond de l’océan). Cependant, une étude détaillée de la plongée des gorfous méridionaux nichant/se nourrissant au large des eaux côtières de l’archipel de Kerguelen suggère que l’alimentation benthique est une partie importante de leur régime alimentaire.

• Un groupe de 16 gorfous méridionaux femelles a été équipé d’enregistreurs temps-profondeur (TDR). En plus d’effectuer des plongées pélagiques traditionnelles pour se nourrir, ces oiseaux plongeaient régulièrement à des profondeurs très constantes, ce qui indique qu’ils chassaient également au fond de l’océan.
• Plus le nombre de plongées benthiques enregistrées d’un manchot était élevé, plus le contenu de l’estomac de l’oiseau qui revenait était important. Cela indique que les plongées benthiques ciblaient probablement de fortes concentrations de crustacés se reposant sur le fond de la mer pendant la journée. Les plongées pélagiques duraient en moyenne 53 secondes vers 66 secondes pour les plongées benthiques.
• Il est probable que ce comportement soit rarement reproduit ailleurs puisque, contrairement à la plupart des zones de reproduction connues des manchots, l’archipel de Kerguelen se caractérise par la présence d’un plateau océanique peu profond où les manchots peuvent se nourrir.

Des plongées synchronisées ont été observées pour les manchots bergeronnettes et Adélie. Ce comportement est mal compris et observé uniquement à la surface de l’eau, bien que les individus aient été équipés d’enregistreurs de temps/profondeur, de sorte que des données sous-marines supplémentaires ont été enregistrées et analysées dans le cadre de ces études.

• Un seul couple de gorfous boréaux femelles observé dans une étude a montré des plongées identiques en surface et en profondeur des centaines de fois de suite pendant une période de sept heures. Leurs proies euphausiacées (Thysanoessa gregaria et Nematoscelis megalops) sont connues pour former des essaims concentrés et denses, ce qui suggère que les efforts synchronisés des gorfous étaient probablement un effort coopératif pour augmenter l’efficacité de la recherche de nourriture.
• Trois paires et un trio d’Adélies ont été observés plongeant ensemble en surface dans une autre étude.
  • En surface, chaque petit groupe plongerait ensemble de manière synchrone, cependant, la durée et les profondeurs de plongée sous l’eau varieraient. On suppose donc qu’aucune recherche de nourriture coopérative n’a eu lieu sous l’eau par rapport aux résultats suggérés précédemment dans l’étude sur le gorfou du Nord.
  • Le premier Adélie à refaire surface attendait que son ou ses partenaires reviennent à la surface avant de répéter le comportement. Chaque groupe a plongé ensemble 34 à 60 fois sur une période de 1,7 à 4,5 heures.
  • Les proies de krill dans cette zone particulière, E. superba et E. crystallorophias, forment généralement des essaims moins denses et se répartissent sur une gamme de profondeur plus large que le krill chassé dans l’étude sur le rockhopper du Nord. Cela peut contribuer à expliquer les différences de comportement de plongée entre les deux études.
  • On sait que les phoques léopards et les phoques de Weddell se nourrissent d’Adélies dans cette zone. On pense donc que le fait de plonger de manière synchrone dans l’eau à la surface est un comportement utilisé pour réduire les chances de prédation.
  • Un événement unique d’alimentation en petit groupe de manchots gentoo a été observé en 2006. Un grand troupeau de gentoos se nourrissant d’un essaim de krill s’est séparé en environ 25 groupes, chacun composé de 12 à 100 oiseaux. Chaque groupe distinct a plongé ensemble, indépendamment des autres groupes. Après une à deux minutes sous l’eau, les membres individuels d’un groupe refaisaient surface. Lorsque tous les membres d’un groupe particulier refaisaient surface, ils se reformaient étroitement ensemble et répétaient le comportement. Les gentoos ne se sont pas mélangés ou n’ont pas interagi avec d’autres personnes en dehors de leur groupe particulier pendant cet événement d’alimentation.

Pendant les plongées profondes, le rythme cardiaque des manchots ralentit.

• Le rythme cardiaque des manchots royaux passe de 126 battements par minute (bpm) au repos à la surface entre les plongées à environ 87 bpm pendant les plongées.
• Le rythme cardiaque d’un manchot empereur en plongée est généralement inférieur d’environ 15% à son rythme cardiaque au repos, qui est en moyenne d’environ 72 bpm. Au cours d’une plongée profonde d’une durée de 18 minutes, la fréquence cardiaque du manchot empereur a progressivement ralenti pour atteindre 3 bpm, avec une fréquence cardiaque de 6 bpm pendant 5 minutes. Cependant, le pendant les intervalles de surface entre les plongées très profondes et longues, la fréquence cardiaque d’un manchot empereur peut augmenter jusqu’à un maximum de 256 bpm, ce qui aide probablement à éliminer le dioxyde de carbone et à reconstituer et recharger les réserves d’oxygène du manchot dans ses tissus.

Dans des conditions expérimentales de plongée, les manchots présentent un débit sanguin périphérique réduit.

Les températures des zones périphériques d’un manchot (membres et peau) chutent pendant une plongée alors que celles des régions centrales (cœur, veines profondes et muscle pectoral) sont maintenues à la température normale.

Respiration

Lorsqu’ils nagent, les manchots inspirent et expirent rapidement à la surface. Juste avant une plongée, les pingouins inspirent puis plongent sur une bouffée d’air.

Contrairement aux mammifères marins plongeurs, les pingouins inspirent légèrement juste avant une plongée.

• Cela augmente les réserves d’oxygène, mais rend les pingouins plus flottants positivement lors d’une plongée peu profonde et augmente le risque d’accident de décompression pour les plongées plus profondes.
• Une étude sur les manchots Adélie et royaux a montré que les manchots peuvent réguler leur prise d’air avant une plongée, battre vigoureusement des nageoires pendant la descente initiale pour surmonter la flottabilité positive, puis remonter passivement d’une plongée en utilisant le volume d’air en expansion dans leur corps pour conserver l’énergie.
• Les scientifiques pensent que les manchots qui plongent le plus profondément, le manchot royal et le manchot empereur, prennent moins d’air avant de plonger alors que les autres espèces font des plongées plus courtes et peu profondes et prennent plus d’air avant une plongée.

Sécrétion de sel

Les manchots ont des glandes sous les yeux qui aident à débarrasser le corps de l’excès de sel. La sécrétion de sel et de liquide s’accumule souvent sous forme de gouttelettes sur le bec et est secouée. Ces glandes sont si efficaces que les manchots peuvent boire de l’eau de mer sans effets néfastes.

Sommeil

Un manchot dort généralement avec son bec replié derrière une nageoire, ce qui, selon certains scientifiques, ne sert à rien de connu chez les manchots, mais est un vestige des relations ancestrales avec les oiseaux volants. D’autres chercheurs pensent que ce comportement peut réduire la quantité de chaleur perdue par le visage, en particulier par les narines.

Pour conserver leur énergie pendant le jeûne, les manchots peuvent augmenter le temps qu’ils passent à dormir.

Pendant l’hiver antarctique, lorsque la période d’obscurité peut durer plus de 20 heures, les manchots empereurs blottis qui couvent des œufs peuvent dormir pendant la majeure partie d’une période de 24 heures.

Les manchots vivant dans les régions les plus froides ont des plumes plus longues et une graisse corporelle plus épaisse que ceux qui vivent dans des régions plus chaudes.

Thermorégulation

La plage de température interne des manchots est de 37,8°C à 38,9°C (100°F à 102°F.)

Les plumes qui se chevauchent créent une surface presque impénétrable au vent ou à l’eau. Les plumes fournissent une imperméabilité essentielle à la survie des manchots dans une eau qui peut être aussi froide que -2,2°C (28°F) dans l’Antarctique. Les touffes de duvet sur les tiges des plumes emprisonnent l’air. Cette couche d’air fournit 80 à 84 % de l’isolation thermique des manchots. La couche d’air emprisonnée est comprimée pendant les plongées et peut se dissiper après une plongée prolongée. Les pingouins réarrangent leurs plumes en se lissant.

Pour conserver la chaleur, les pingouins peuvent rentrer leurs nageoires près de leur corps. Ils peuvent également frissonner pour générer de la chaleur supplémentaire.

Une couche de graisse bien définie améliore l’isolation dans l’eau froide, mais n’est probablement pas suffisante pour maintenir la température corporelle stable en mer pendant longtemps. Les manchots doivent rester actifs lorsqu’ils sont dans l’eau pour générer de la chaleur corporelle.

Les espèces des climats plus froids ont tendance à avoir des plumes plus longues et une couche de graisse plus épaisse que celles des climats plus chauds. Un manchot empereur peut se constituer une couche de graisse de 3 cm d’épaisseur avant la saison de reproduction.

Les manchots se réchauffent en tournant leur dos de couleur sombre vers le soleil.

L’une des méthodes utilisées par les manchots pour conserver leur chaleur corporelle est de se blottir.

Le plumage sombre de la surface dorsale d’un manchot absorbe la chaleur du Soleil, ce qui augmente la température du corps.

Sur terre, les manchots royaux et empereurs basculent leurs pieds vers le haut, et reposent tout leur poids sur leurs talons et leur queue, réduisant ainsi le contact avec la surface glacée.

Lors des tempêtes, les manchots empereurs se blottissent les uns contre les autres pour se conserver. Jusqu’à 6 000 mâles se regroupent pendant l’incubation des œufs au milieu de l’hiver antarctique. Les manchots situés aux limites du caucus se déplacent continuellement vers l’intérieur plus abrité, ce qui donne à chaque manchot du caucus un accès égal à la chaleur et aux bénéfices du caucus.

Les manchots empereurs sont capables de récupérer 80 % de la chaleur qui s’échappe dans leur respiration grâce à un système complexe d’échange de chaleur dans leurs voies nasales.

Sur terre, la surchauffe peut parfois être un problème.

• Les manchots peuvent prévenir la surchauffe en se déplaçant dans des zones ombragées et en haletant.
• Les manchots peuvent ébouriffer leurs plumes pour briser la couche d’air isolante près de la peau et libérer de la chaleur.
• Si un manchot a trop chaud, il tient ses nageoires loin de son corps, de sorte que les deux surfaces des nageoires sont exposées à l’air, libérant ainsi de la chaleur.
• Les espèces tempérées, comme les manchots de Humboldt et les manchots africains, n’ont pas de plumes sur leurs pattes et ont des taches nues sur leur visage. L’excès de chaleur peut se dissiper par ces zones sans plumes.

Les manchots qui vivent dans des climats plus chauds – comme le Magellan – ont des plaques de peau nue autour du bec et des yeux pour aider à libérer l’excès de chaleur corporelle.

Les manchots qui vivent dans des climats froids – comme l’Adélie – ont des plumes qui couvrent la plupart de leur bec pour aider à conserver la chaleur corporelle.

Le système circulatoire d’un manchot s’ajuste pour conserver ou libérer la chaleur corporelle afin de maintenir la température du corps.

• Pour conserver la chaleur, le sang qui circule vers les nageoires et les pattes transfère sa chaleur au sang qui retourne vers le cœur. Cet échange thermique à contre-courant permet de s’assurer que la chaleur reste dans le corps.
• Si le corps devient trop chaud, les vaisseaux sanguins de la peau se dilatent, amenant la chaleur de l’intérieur du corps vers la surface, où elle est dissipée.

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