Pour aller deux fois plus vite, le plancton peut surfer sur les turbulences

Publié par Adrien le 20/09/2022 à 13:00
Source: CNRS INSIS
Le plancton se contente-t-il de nager en ligne droite et de dériver, ou a-t-il d'autres moyens de se déplacer ? À l'aide de simulations, une équipe de l'Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre et de l'université de Californie (États-Unis) a montré qu'il serait possible pour le plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec...) d'identifier et de suivre certaines turbulences afin d'augmenter sa vitesse (On distingue :) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), comme s'il surfait dessus. Des expériences sont en cours pour confirmer cette prédiction, publiée dans la revue Physical Review Letters.


Différence de déplacement entre un plancton qui utilise les turbulences pour aller plus vite et celui qui ne le fait pas.
© Rémi Monthiller et al.

Pour des organismes aussi minuscules que le plancton, les remous, tourbillons et turbulences de l'eau semblent être des forces insurmontables. Or les déplacements du plancton, et en particulier leurs migrations verticales vers ou à partir de zones profondes, jouent un rôle essentiel dans la vie (La vie est le nom donné :) des écosystèmes marins. La compréhension du phénomène est donc cruciale. Le plancton est composé de créatures aveugles qui disposent cependant d'organes sensoriels, sous forme de cils déformables, qui leur permettent de sentir d'infimes variations des écoulements dans lesquels elles sont prises. Restait à savoir quels bénéfices elles tirent de cette information.

Des chercheurs et chercheuses de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE, CNRS/Aix-Marseille Université/École Centrale de Marseille) et de l'université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont...) (États-Unis) ont conçu un modèle qui montre que le plancton est capable de reconnaître et d'utiliser ces turbulences, à la manière d'un surfeur, pour se déplacer jusqu'à deux fois plus rapidement.

Publiés dans la revue Physical Review Letters, ces travaux ont été réalisés à partir de modèles et de simulations numériques. Les calculs ont été reproduits pour prendre en compte les caractéristiques, comme la taille et la vitesse de nage, de différents types de planctons: larves d'invertébrés, petits crustacés (Les crustacés (Crustacea) sont des arthropodes, c'est-à-dire des animaux dont le corps...) du groupe des copépodes ou encore organismes unicellulaires de la classe des dinoflagellés. Résultat, le plancton peut identifier et choisir les courants bénéfiques qui lui permettent de "surfer" dans une certaine direction, avec une efficacité qui va jusqu'à doubler leur vitesse moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) de déplacement.

L'équipe prépare à présent la validation expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) de leurs modèles, notamment grâce à une collaboration avec une chercheuse de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Washington à Seattle (États-Unis) spécialisée dans l'étude des larves d'escargots de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.). Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) ERC C0PEP0D, prévu pour durer trois ans de plus et qui va intégrer des solutions d'apprentissage automatique (L'apprentissage automatique (machine-learning en anglais) est une discipline scientifique, qui est...) issues de l'IA afin d'obtenir des modélisations encore plus réalistes.

Référence:
Surfing on turbulence: a strategy for planktonic navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :).
Rémi Monthiller, Aurore Loisy, Mimi A. R. Koehl, Benjamin Favier, and Christophe Eloy.
Phys. Rev. Lett. 129, 064502 (2022).
doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.064502
Article disponible sur la base d'archives ouvertes arxiv
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