BIO2525
Animaux : Structures et fonctions
Les Oiseaux
Les Oiseaux
Les Oiseaux peuvent presque être définis comme étant des Reptiles spécialisés car leur architecture est similaire à celle des Reptiles et les modifications peuvent être reliées au vol. Les oiseaux sont des homéothermes endothermes qui ont des plumes. Leurs membres antérieurs sont modifiés pour le vol, et leurs membres postérieurs pour la marche, la nage, ou pour se percher.
Modifications associées au vol
Le vol exige une très grande dépense métabolique, et les forces exercées par les muscles alaires sont également importantes. On retrouve donc chez les Oiseaux des adaptations pour augmenter le taux métabolique qui peut être soutenu, pour réduire les dépenses métaboliques inutiles (réduction du poids), pour augmenter l'efficacité du système cardio-vasculaire (pour maintenir un métabolisme élevé), et pour solidifier le squelette.
La température influence énormément les réactions métaboliques. L'activité des enzymes qui catalysent les réactions augmente avec un accroissement de la température, jusqu'à un maximum, puis diminue. Pour maintenir les hauts taux métaboliques requis pour le vol, les oiseaux maintiennent leur température corporelle à l'intérieur de limites précises (ils sont homéothermes). On croit que les plumes étaient à l'origine une adaptation pour conserver la chaleur corporelle (réduction de la convexion), et qu'elles ont été modifiées pour le vol par la suite .
Il est important pour les oiseaux qui volent de minimiser la masse qu'ils ont à transporter. Les os des oiseaux sont généralement creux et renforcés par des cloisons. Chez certains oiseaux, les sacs aériens se prolongent dans les plus gros os.
Chez les oiseaux, l'excrétion des déchets azotés se fait sous forme d'acide urique. Comme les cristaux d'acide urique peuvent être éliminés avec une quantité minime d'eau, l'oiseau n'a donc pas à transporter une masse inutile de liquide.
Pour résister aux forces qui entrent en jeu lors du vol, la colonne vertébrale des oiseaux est renforcée par la fusion de plusieurs vertèbres, particulièrement dans la queue et au niveau de la ceinture pelvienne. La cage thoracique doit également être renforcée pour éviter d'être écrasée par les muscles alaires. Les côtes sont donc fusionnées et le sternum est hypertrophié pour permettre un solide point d'ancrage pour les muscles alaires.
La ceinture pelvienne est également fusionnée pour solidifier les points d'ancrage des muscles de la queue.
Respiration et circulation
La présence de plumes réduit la ventilation de l'épiderme et empêche les oiseaux d'avoir une respiration cutanée.
Leurs grands besoins métaboliques (de 6 à 10 fois ceux d'un reptile de taille similaire) ont entraîné des modifications au niveau des systèmes respiratoire et circulatoire.
Les poumons des oiseaux ne sont pas des sacs aveugles (culs-de-sac), mais plutôt des conduits dans lesquels l'air circule à sens unique. Il n'y a pas d'alvéoles, mais plutôt des parabronches. La ventilation de ces parabronches est assurée par l'entremise de sacs aériens qui sont situé à l'avant et à l'arrière des poumons, et qui agissent à la manière de pompes. L'air passe de la bouche directement aux sacs aériens postérieurs, puis aux parabronches, puis aux sacs aériens antérieurs, pour être finalement exhalé. Il n'y a donc pas de mélange entre l'air frais et l'air résiduel. La présence de valves empêche l'air de revenir vers l'arrière. Dans les poumons, la circulation du sang des capillaires des parabronches est à contre-courant de celle de l'air, ce qui maximise les échanges gazeux. On considère que le système respiratoire des oiseaux est le plus perfectionné et le plus efficace du règne animal. La ventilation des poumons peut également servir à éliminer les surplus de chaleur (la sudation est impossible à cause de la présence des plumes).
Le coeur des oiseaux a quatre chambres séparées (comme chez les crocodiliens), ce qui prévient le mélange entre de sang veineux et artériel. Chez les oiseaux nordiques, la circulation est à contre-courant dans les pattes, de manière à réduire les pertes de chaleur.
Alimentation et digestion
Les oiseaux ont des besoins métaboliques élevés et doivent donc se nourrir d'aliments riches. Les premiers oiseaux étaient sans doute des insectivores, mais le mode alimentaire des oiseaux actuels est très varié (granivores, piscivores, carnivores, nécrophages, frugivores). La spécialisation alimentaire s'accompagne de modifications au niveau du bec et du tube digestif. Par exemple, les oiseaux granivores, comme la poule, ont un bec robuste pour briser les graines, un jabot pour les entreposer, et un gésier qui contient typiquement des cailloux pour les broyer (les oiseaux n'ont pas de dents).
Excrétion et osmorégulation
Les oiseaux marins ont des glandes à sel semblables à celles des iguanes pour excréter les surplus d'ions.
Système nerveux
Le vol requiert une très bonne vision et une bonne coordination; les zones du cerveau responsables de ces aspects sont donc particulièrement développées chez les oiseaux.
Les yeux sont très développés, et leur position est reliée au régime alimentaire. Chez les oiseaux herbivores, les yeux sont disposés de chaque coté de la tête, ce qui leur permet d'avoir un très large champ de vision et de voir venir les prédateurs. Chez les rapaces, les yeux sont situés à l'avant, ce qui permet d'avoir une meilleure vision binoculaire et de mieux juger des distances et les vitesses.