Les oiseaux bénéficient d'un squelette et d'une musculature adaptés au vol, les passereaux utilisent essentiellement le vol battu pour se déplacer, ils emploient le vol plané sporadiquement surtout pour se poser.
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De puissants muscles alaires commandent le mouvement des ailes. La contraction du muscle pectoral provoque l'abaissement de l'aile, la contraction du supracoracoïdal la relève.

Ces muscles ne pourraient développer une puissante suffisante au décollage ni conserver la résistance  nécessaire au vol de croisière s'ils n'étaient pas ancrés sur une ossature  particulièrement bien adaptée.

 

 

Croquis du squelette axial du pigeon (plan supérieur)
   
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1. Le crâne (1): contrairement aux mammifères ne présente qu'un seul condyle occipital qui s'articule sur la 1ère vertèbre (atlas). Cette association forme une rotule qui permet  une grande mobilité de la tête.

2. La colonne vertébrale:   se compose de 39 à 63 vertèbres dont plusieurs sont fusionnées.
- les vertèbres cervicales ( 2 ) en nombre variable selon la grandeur du cou.  De la première vertèbre (atlas) à celle qui porte une côte ( 3a ), on en compte 12 chez le pigeon, 14 chez la poule . Libre entre-elles, les vertèbres cervicales assurent la  mobilité et la flexibilité du cou. L'oiseau peut se lisser les plumes du dos ou y enfouir la tête pour dormir .
- les vertèbres thoraciques ou dorsales:  elles portent les paires de côtes et forment ainsi la cage thoracique. Le pigeon et la poule en compte 7. La 1ère est libre ( 3a ) et les centrales fusionnent pour former une structure rigide le notarium (3b). La 7ème se soude à la première lombaire pour former le synsacrum.
- le synsacrum (4) résulte de la fusion de la dernière thoracique, des 14 lombaires et sacrées ainsi que de la 1ère caudale. Cet ensemble osseux est en relation avec la ceinture pelvienne responsable de la marche. (Photo 2)
- les vertèbres caudales:  ( 5) de 4 à 9, les dernières fusionnent pour donner naissance au pygostyle ( 6 ) un os triangulaire qui supporte les rectrices et assure l'effet gouvernail.


3. Le sternum:
pièce maîtresse du squelette, il protège les organes interne mais surtout il ancre les muscles pectoraux et supracaracoïdes il sert également  d'appui à la ceinture pectorale.
 

C'est un plateau osseux concave, il couvre plus de la moitié de la partie ventrale, ses dimensions définissent les capacités de vol de l'oiseau. (Photo 3)

4. Le bréchet:appelé aussi crête, quille ou carène du sternum se situe dans l'axe du squelette, il  ancre les  muscles de vol  . (Photo 4)

5.  les côtes : distribuées par paires, elles s'articulent sur les vertèbres thoraciques. Les deux premières présentent un seul segment, les autres se composent d'une partie vertébrale, articulée à une partie sternale ancrée au sternum. Elles ferment la cage thoracique.
Les côtes centrales présentent un processus unciné (apophyse plate) qui forme un appui sur la côte suivante. (Photos 5 -6 )

6. La ceinture pectorale:  constitue l'articulation de l'épaule et se compose de  paires d'os, les 2 caracoïdes, les 2 scapula et la fourchette qui en fait sont 2 clavicules soudées.  (Photos 7-8-9-10)
- le caracoïde: os robuste creux en liaison avec le sac aérien claviculaire s'articule sur le sternum et constitue le pilier de l'articulation.
- la scapula: os long aplati disposée parallèlement à la colonne vertébrale, elle s'appuie sur les côtes.
- la fourchette: de la forme d'une baguette de sourcier, ses 2 branches  soudées à la partie inférieure, s'appuient sur l'articulation scapulo-caracoïdiennne et à leur jonction se loge à l'apex du bréchet. En vol elle vibre comme un ressort.
Ces trois os dessinent  un canal, nommé foramen tri-osseux, qui permet au tendon du supra caracoïdien de s'insérer sur l'humérus pour assurer par effet de treuil le relèvement de l'aile. croquis ( 15 -16 )

 

 

Les flèches supportent des info-bules
 
Vertèbres dorsales Notarium Pygostyle Vertèbres caudales   Zone d'ancrage des côtes sternales Zone d'appui de la fourchette   Point d'appui de la fourchette Zone d'ancrage des muscles de vol Le bréchet, os en forme de carène
2   3   4
  Apophyse Partie vertébrale de la cote Partie sternale de la cote       Les extrémités supérieures prennent appui sur l'articulation de l'épaule Les deux branches se soudent et s'appuient à l'apex du bréchet.   Articulation de l'épaule; scapula Canal tri-osseux; passage du tendon releveur. Humérus Caracoïde; os pilier
5   6   7   8   9   10
                     

Squelette de l'aile d'une buse
 

 
Sternum Humérus Caracoïde Scapula Ulna Radius Os carpiens 3e doigt Métacarpiens 1er doigt Phalange du 2me doigt 2me doigt Point d'appui de la fourchette Points d'appui des caracoïdes qui font office de piliers pour soutenir l'épaule.
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Les muscles et tendons

         
Muscles du bras Muscles de l'avant bras Le tendon antérieur bloque la main lors de l'extension de l'aile A l'implantation de chaque plume, des micro-muscles définissent l'orientation de la plume


 Les photos M1-2-3 furent réalisées au "centre de revalidation  Eburons " à Liège sur un oiseau mort accidentellement.

 
M 1   M 2
Tendons assurant la mobilité de la main. Métacarpiens Articulation de la main   Les muscles de vol des oiseaux se composent de fibres musculaires rouges qui permettent un effort prolongé lors de longs déplacements et de fibres musculaires blanches pour répondre à un effort intense mais plus bref lors du décollage ou pour échapper à un prédateur.
Des cordons fibreux appelés tendons prolongent et terminent les muscles et les insèrent au squelette.
L'aile comprend également deux zones de tissu conjonctif M 1a et M 2 a - M3 a.
Aucun muscle ne parcourt la zone M 1a (Potagium) par contre un puissant tendon part de la tête de l'humérus jusqu'à la main qu'il  bloque lorsque l'aile s'étend et  permet de développer la poussée de propulsion.
La zone M 2a - M3 (Aptérium)  abrite une multitude de muscles permettant l'orientation spécifique des rémiges.
M3    

Les plumes

 
 

Dynamique de l'aile

 
Abaissement de l'aile.Scapula (omoplate).Humérus.Coracoïde.Mouvement vers le bas.Sternum.Muscle supracoracoïdal: relâché lors l'abaissement des ailes.Muscle pectotal actif lors de l'abaissement des ailes. Le tendon du muscle supracoracoïdal vient s'insérer par dessus sur l'humérus et agit comme un treuil. Relèvement de l'aile.Mouvement vers le haut.Voir détail ci-contre.Muscle supracoracoïdal actif lors du relèvement de l'aile.Muscle pectoral relâché lors du relèvement de l'aile.
14 15 16

 

 

L'aile est une construction géniale qui permet à l'oiseau de se déplacer  bien qu'il soit plus lourd que l'air.
La forme de l'aile, son profil, répond à des principes physiques utilisés en aviation, mais l'oiseau n'a que ses muscles pour produire l'énergie nécessaire au vol.
L'envol est un moment critique, l'oiseau doit acquérir de la vitesse pour que les  ailes acquièrent de la portance.
Cette dynamique de l'aile est basée sur la différence entre le trajet du flux d'air qui passe au-dessus de l'aile et le trajet du flux d'air qui passe sous l'aile.

Le trajet supérieur étant plus long il en résulte une différence de pression et un effet d'ascenseur.
L'augmentation de l'angle d'inclinaison de l'aile augmente cette force ascensionnelle mais diminue la portance et l'aile peut "décrocher", l'oiseau perd alors de l'altitude sans possibilité de se rattraper si l'alula ne rétablissait pas le flux d'air supérieur.
En vol, l'émargination permet de créer des fentes entre les rémiges primaires et de contrôler la surface active de l'aile.


 

Vol à vitesse normale: le bord de l'aile divise le flux d'air, la partie de A vers B obligée de passer par dessus l'aile parcourt un trajet plus long que la partie du flux passant de A vers B par le dessous. A faible vitesse,l'aile se cabre et le flux supérieur s'écarte de l'aile et provoque des turbulences. Les turbulences nuisent à la portance de l'aile, l'alula agit comme déflecteur et rétablit le flux d'air supérieur dans sa fonction.L'alula rétablit le flux supérieur et les turbulences disparaissent.
   

La mobilité des plumes

L'oiseau peut orienter les grandes plumes grâce à de micro muscles insérés à la base du calamus.
L'écartement des rémiges externes émarginées laisse entre les plumes un vide qui favorise le passage du flux d'air à la partie supérieure de l'aile et augmente la force ascensionnelle.
 Celle-ci compense le poids du corps au décollage et en vol plané pour la buse ou en vol battu de croisière pour les passereaux.
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Orientation d'une plume de vol.La contraction et le relâchement de micro muscles permettent un faible déplacement de la plume.

Aile d'une Buse variable, Buteo buteoLes rémiges externes sont dites digitées et permettent une variation de la surface portante.Une différence de longueur de 160mm est mesurée entre la plus grande rémige primaire et la plus grande secondaire.

Rôle de l'émargination.L'émargination du vexille interne modifie la forme et la surface portante de l'aile.

 

 

Les contraintes et poussées

En plus du battement d'ailes vertical produit par les muscles alaires, la main qui porte les rémiges primaires peut d'un mouvement plus ample et  rapide assurer une poussée vers l'avant.
Le bras permet aux rémiges secondaires d'assurer la portance.
A l'envol, les rémiges prennent appui sur l'air et se déforment, la structure et le matériaux (kératine) qui composent les plumes assurent résistance et flexibilité si bien que la plume reprend toujours sa forme initiale.

 

Verdier d'Europe, Carduelis chloris à l'envol.   L'impulsion de départ a été suffisante, l'oiseau peut lever les ailes parallèlement au plan de volL'aile forme un seul plan ce qui favorise la pénétration dans l'air.L'alula est au repos bien collée aux couvertures.
Grimpereau des jardins, Certhia brachydactyla: la phase de vol est plus avancée, l'aile s'abaisse pour la poussée vers l'avant.L' alula est décollée augmentant ainsi la force ascensionnelle.Bien que très petite, cette plume se courbe en prenant appui sur l'air.La déformation des rémiges externes à chaque envol est impressionnante.  
  Gros-bec casse noyaux, Coccothrausthes coccotrhrausthes: les ailes atteignent le point de poussée maximale.Les alula de chaque aile sont écartées pour relever le flux d'air.La poussée est violente, les extrémités de rémiges se déforment, grâce à leur élascicité elles reprennent toujours leur forme initiale.
   

Documentation:
Lessaffre


Internet: http://theses.vet-alfort.fr/Th_multimedia/m_demars/pages/anat_cavP01.htm

 

©  Copyright 2004 Gaston Gast