Une nouvelle recherche du Georgia Institute of Technology révèle que les éléphants dilatent leurs narines afin de créer plus d’espace dans leur trompe, leur permettant de stocker jusqu’à neuf litres d’eau. Ils peuvent également aspirer trois litres par seconde – une vitesse 30 fois plus rapide qu’un éternuement humain (150 mètres par seconde/330 mph).
L’étude du Georgia Tech College of Engineering a cherché à mieux comprendre la physique de la façon dont les éléphants utilisent leur trompe pour déplacer et manipuler l’air, l’eau, la nourriture et d’autres objets. Ils ont également cherché à savoir si la mécanique pouvait inspirer la création de robots plus efficaces qui utilisent le mouvement de l’air pour maintenir et déplacer des objets.
Alors que les poulpes utilisent des jets d’eau pour se déplacer et que les poissons archers tirent de l’eau au-dessus de la surface pour attraper des insectes, les chercheurs de Georgia Tech ont découvert que les éléphants sont les seuls animaux capables d’utiliser la succion sur terre et sous l’eau.
Séquences vidéo d’expériences de recherche avec des éléphants
L’article « Alimentation par aspiration des éléphants » est publié dans le Journal de la Royal Society Interface.
“Un éléphant mange environ 400 livres de nourriture par jour, mais on sait très peu de choses sur la façon dont il utilise sa trompe pour ramasser de la nourriture légère et de l’eau pendant 18 heures, chaque jour”, a déclaré Georgia Tech, PhD en génie mécanique. Andrew Schulz, qui a dirigé l’étude. “Il s’avère que leurs malles agissent comme des valises, capables de s’étendre si nécessaire.”
Schulz et l’équipe de Georgia Tech ont travaillé avec les vétérinaires du zoo d’Atlanta, étudiant les éléphants pendant qu’ils mangeaient divers aliments. Pour les gros cubes de rutabaga, par exemple, l’animal les a saisis et les a ramassés. Il aspirait des cubes plus petits et faisait un bruit d’aspirateur fort, ou le son d’une personne sirotant des nouilles, avant de transférer les légumes dans sa bouche.
Andrew Schulz a dirigé l’étude en tant que doctorat en génie mécanique de Georgia Tech. étudiant. Crédit : Andrew Schultz, Georgia Tech
Pour en savoir plus sur la succion, les chercheurs ont donné aux éléphants une chips tortilla et mesuré la force appliquée. Parfois, l’animal appuyait sur la puce et respirait, suspendant la puce au bout du tronc sans la casser. C’était semblable à une personne inhalant un morceau de papier sur sa bouche. D’autres fois, l’éléphant appliquait une succion à distance, tirant la puce jusqu’au bord de sa trompe.
“Un éléphant utilise sa trompe comme un couteau suisse”, a déclaré David Hu, conseiller de Schulz et professeur à la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Tech. « Il peut détecter les odeurs et saisir des objets. D’autres fois, il souffle des objets comme un souffleur de feuilles ou les renifle comme un aspirateur.
Un éléphant attrape de la laitue dans l’eau. Crédit : Andrew Schulz, Georgia Tech
En observant les éléphants inhaler le liquide d’un aquarium, l’équipe a pu chronométrer les durées et mesurer le volume. En seulement 1,5 seconde, le coffre a aspiré 3,7 litres, l’équivalent de 20 chasses d’eau simultanées.
Une sonde à ultrasons a été utilisée pour prendre des mesures de la paroi du tronc et voir comment fonctionnent les muscles internes du tronc. En contractant ces muscles, l’animal dilate ses narines jusqu’à 30 pour cent. Cela diminue l’épaisseur des parois et augmente le volume nasal de 64 pour cent.
« Au début, cela n’avait pas de sens : le passage nasal d’un éléphant est relativement petit et il inhalait plus d’eau qu’il ne le devrait », a déclaré Schulz. «Ce n’est que lorsque nous avons vu les images échographiques et observé les narines se dilater que nous avons réalisé comment ils l’ont fait. L’air ouvre les murs et l’animal peut stocker beaucoup plus d’eau que nous ne l’avions estimé à l’origine. »
Sur la base des pressions appliquées, Schulz et l’équipe suggèrent que les éléphants inhalent à des vitesses comparables à celles des trains à grande vitesse japonais à 300 mph.
Schulz a déclaré que ces caractéristiques uniques ont des applications dans la robotique douce et les efforts de conservation.
“En étudiant la mécanique et la physique derrière les mouvements des muscles du tronc, nous pouvons appliquer les mécanismes physiques – des combinaisons d’aspiration et de préhension – pour trouver de nouvelles façons de construire des robots”, a déclaré Schulz. « En attendant, l’éléphant d’Afrique est désormais classé comme espèce en voie de disparition en raison du braconnage et de la perte d’habitat. Son tronc en fait une espèce unique à étudier. En en apprenant plus à leur sujet, nous pouvons apprendre à mieux conserver les éléphants dans la nature. »
Référence : « Suction nourrir les éléphants » par Andrew K. Schulz, Jia Ning Wu, Sung Yeon Sara Ha, Greena Kim, Stephanie Braccini Slade, Sam Rivera, Joy S. Reidenberg et David L. Hu, 2 juin 2021, Journal de l’interface de la société royale.
DOI : 10.1098 / rsif.2021.0215
Le travail a été soutenu par le US Army Research Laboratory et le US Army Research Office 294 Division des sciences mécaniques, Complex Dynamics and Systems Program, sous le numéro de contrat 295 W911NF-12-R-0011. Toutes les opinions, constatations et conclusions ou recommandations exprimées dans ce document sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement le point de vue de l’agence de parrainage.
