Par Timothy Revell
On s’est rendu compte pour la première fois que les abeilles semblent faire fi des lois des mathématiques dans les années 1930. Des calculs ont montré que leurs ailes ne pouvaient pas fournir suffisamment de portance pour faire décoller leur corps du sol, mais cela ne les a pas arrêtées pour autant.
« L’abeille, bien sûr, vole quand même parce que les abeilles se moquent de ce que les humains pensent être impossible », dit le narrateur au début du film Bee Movie de 2007.
A présent, une nouvelle analyse mathématique a dressé un tableau complet de la façon dont les abeilles, ainsi que d’autres insectes et petits oiseaux, parviennent réellement à voler.
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Jusqu’aux années 1990, on supposait que les abeilles utilisaient un flux d’air continu sur leur aile pour générer de la portance, de la même façon que les avions commerciaux volent. Mais en 1996, on a découvert que les abeilles ont également de minuscules flux d’air en forme de tornade qui se forment sur le bord d’attaque de leurs ailes, appelés tourbillons de bord d’attaque (LEV).
« Au départ, tout le monde pensait que c’était la solution magique que nous avions recherchée. Les gens vénéraient les tourbillons et supposaient qu’ils devaient être responsables de la portance supplémentaire », explique Mostafa Nabawy de l’Université de Manchester.
Mais après avoir réanalysé huit expériences différentes avec huit espèces différentes, Nabawy et ses collègues ont montré que les LEVs ne donnent en fait aucune portance supplémentaire du tout. En créant trois modèles mathématiques, chacun avec un mécanisme différent pour générer la portance, puis en comparant les modèles aux expériences originales, ils ont pu déterminer comment les créatures restent dans l’air.
De minuscules tornades
Surprenant, ils ont découvert que les LEVs ne génèrent pas directement la portance comme on le pensait auparavant. « Au lieu de cela, nous avons constaté que les LEV signifient que l’aile peut voler à un angle d’attaque beaucoup plus élevé sans décrocher », explique Nabawy.
Les tourbillons d’air au bord de l’aile d’une abeille permettent à l’insecte d’orienter son aile plus nettement vers le ciel, améliorant ainsi le flux d’air sur l’aile. C’est cet angle d’aile plus élevé qui donne aux abeilles, aux drosophiles et même aux colibris suffisamment de portance pour voler.
Si une abeille était en plein vol et que les LEV cessaient simplement de tourner, l’abeille décrocherait, ce qui signifie que la différence de pression entre le dessus et le dessous de l’aile responsable de la portance diminuerait. Elles tomberaient alors de l’air et rebondiraient sur le sol avant de finalement déraper jusqu’à l’arrêt avec un arrière douloureux.
« En testant ces idées mathématiques par rapport aux données mesurées sur des ailes réelles, les auteurs ont montré de manière convaincante que la meilleure explication est que le vortex du bord d’attaque empêche le décrochage », explique Richard Bomphrey du Royal Veterinary College.
Comprendre comment une abeille vole et avoir le dernier mot sur le soi-disant paradoxe de l’abeille est un objectif louable en soi. Mais ces nouveaux travaux pourraient également « avoir un impact important sur le développement de ventilateurs, de turbines ou de véhicules volants miniatures pour les livraisons, la surveillance ou les tâches de recherche et de sauvetage », déclare Bomphrey.