Les créatures terrestres en mouvement

En plein élan, le membre d’un animal terrestre propulse le corps vers l’avant, puis revient à sa position initiale pour récupérer l’effet de levier en vue de l’étape suivante. Les animaux changent d’allure en variant l’ordre, la durée et la fréquence de l’entrée en contact des membres avec le sol. Le gibbon se déplace en se balançant de branche en branche à l’aide de ses bras, selon un mouvement appelé la brachiation. À des vitesses élevées, il libère les deux mains pour voler complètement entre les supports.

NAGEOIRES ET PIEDS

Des poissons actuels peuvent se déplacer sur la terre, en poussant leur corps avec leurs nageoires et en se laissant tomber en avant. Les membres des tétrapodes (les vertébrés à quatre pattes, dont les amphibiens) ont évolué à partir des nageoires d’espèces de poissons anciennes. Les pieds se sont développés sous l’eau, mais la quête de nourriture et de sécurité a peut-être poussé sur la terre ferme certains des premiers marcheurs.

L'espèce de poissons Gobie, Periophthalmus gracilis, peut utiliser ses nageoires antérieures sur la terre comme si elle se servait de béquilles. 

Le cycle de vie d’une salamandre tigrée, Ambystoma tigrinum, (qui passe de la larve aquatique à l’adulte terrestre, avec des pattes aux doigts écartés) reflète l’une des façons dont la marche a évolué.

SANS PATTES 

Les serpents se servent de leurs muscles, de leur peau et de leur corps flexible pour se propulser sur toutes sortes de surfaces. Certaines techniques à moindre friction sont meilleures sur un terrain meuble et plat. D’autres utilisent des points de contact le long du corps souple pour repousser les bosses sur le sol, les parois des passages ou l’écorce des arbres. 

Locomotion latérale : sur du sable meuble, la tête se soulève en premier. Le reste du corps suit dans un mouvement en boucle. 

Locomotion serpentine : dans ce mouvement, le plus courant, le corps suit la tête le long d’un tracé ondulant unique. Locomotion en accordéon : des parties du serpent se regroupent, créant un effet de levier afin que d’autres puissent aller vers l’avant.  

Locomotion en accordéon : des parties du serpent se regroupent, créant un effet de levier afin que d’autres puissent aller vers l’avant. 

Locomotion rectiligne : les muscles serrent les écailles du ventre pour s’agripper au sol et tirer le serpent en ligne droite.

AVEC DE NOMBREUSES PATTES

La plupart des invertébrés répartissent leur poids corporel sur de multiples pattes, ce qui diminue la charge portée par chaque membre. Le déplacement nécessite une coordination, ou même des pattes de différentes longueurs, pour ne pas trébucher. La marche est stable pour les créatures possédant de nombreuses pattes, comme les fourmis ou les crabes, qui utilisent souvent des allures alternées : la moitié de leurs pattes avancent, tandis que les autres restent ancrées.

Les pas onduleux du Scutigère véloce, Scutigera coleoptrat, commencent par les pattes arrière, qui sont plus longues, pour éviter de s’emmêler. Chaque enjambée dépasse la longueur totale du corps. Quant à l'Ocypode quadrata, cette espèce de crabe qui court latéralement, il s’arrête souvent lorsqu’il fuit un danger. Cela ralentit l’accumulation de lactate et lui permet d’avancer avant qu’il ne se fatigue.

LES QUADRUPEDES

Des musaraignes qui se faufilent aux éléphants marchant d’un pas pesant, les corps des quadrupèdes sont façonnés par la physique et la physiologie. Les animaux plus gros ont des muscles plus puissants, mais leur squelette doit supporter un poids bien plus important. Les petits animaux se déplacent en général plus vite, mais utilisent l’énergie de façon moins efficace.

L’éléphant d’Afrique, Loxodonta africana, marche sur la pointe des pieds et peut déambuler vite, mais ni trotter ni galoper. Un coussinet derrière les orteils permet à sa structure osseuse surélevée et digitigrade de fonctionner comme les pieds plats des êtres humains.

Une colonne vertébrale flexible qui se cambre puis s’étire donne au guépard, Acinonyx jubatus, sa foulée extrêmement longue. Sa queue légère et velue, et ses griffes acérées favorisent la stabilité dans les virages.

La marche plantigrade : marche sur les pieds. Elle utilise toute la surface du pied et assure une stabilité, mais, dans des jambes fléchies, les os supérieurs sont soumis à de plus grandes forces.

La marche digitigrade : marche sur les orteils. De nombreux prédateurs se déplacent sur les coussinets des orteils, les talons toujours levés, ce qui leur donne puissance, vitesse et furtivité.

La marche onguligrade : marche sur les ongles. Les sabots sont des ongles spécialisés sur des pieds allongés. Les pattes plus droites supportent des charges plus lourdes.

Très lourde du haut, la girafe du Nord, Giraffa camelopardalis, porte environ 10 % de son poids au-dessus des épaules. Élever et abaisser son long cou pendant la marche lui permet de garder les yeux à niveau et de maintenir l’équilibre.

Lorsqu’il descend, l'écureuil gris, Sciurus carolinensis, pivote ses pattes arrière au niveau des chevilles, afin que ses orteils pointent vers le haut et que ses griffes soient positionnées de manière à porter son poids. Ses membres écartés améliorent également l’adhérence.

La tortue sillonnée, Centrochelys sulcata, mangeuse de plantes possédant une carapace défensive rigide, privilégie la stabilité par rapport à la vitesse. Elle peut gravir des pentes abruptes, et ses pieds bien espacés l’empêchent de basculer.

Tous les lézards avancent par ondulation, en allongeant leurs pas effectués à quatre pattes. Mais le lézard à queue de zèbre, Callisaurus draconoides, peut tendre ses chevilles et courir sur ses orteils, parcourant cinquante fois la longueur de son corps par seconde.

Les êtres humains et les oiseaux utilisent leurs membres supérieurs pour saisir ou pour voler, mais, pour marcher, ils comptent sur leurs deux jambes.

Plus efficaces pour marcher que pour courir, les jambes de l'être humain, Homo sapiens, fonctionnent comme des pendules inversés. Une partie de chaque pas utilise l’élan et la gravité pour faire avancer le corps. D’autres animaux ne se déplacent de façon bipédique qu’en cas de besoin.

Le tyrannosaure, Tyrannosaurus rex, était peut-être le roi des dinosaures, mais il ne pouvait sans doute pas courir vite. Ses muscles étaient trop petits, et le poids de son corps, soit plusieurs tonnes, aurait brisé les os de ses pattes.

Le talon d’une autruche d’Afrique, Struthio camelus, correspond à la hauteur d’un genou humain. De gros muscles autour de fémurs courts et de longs os légers dans le reste de la patte permettent à l’autruche de réaliser de grands pas rapides.

Grâce à des tendons d’Achille élastiques, qui stockent et libèrent de l’énergie à chaque saut, le kangourou roux, Macropus rufus, peut augmenter sa vitesse sans brûler davantage de calories. Il cherche la nourriture en se servant de ses quatre pattes et de sa queue, mais saute avec ses pattes postérieures seulement pour plus de rapidité.

Article publié dans le numéro 248 du magazine National Geographic.