vendredi 31 janvier 2014

La formation en V des vol d'oiseaux expliquée ?

Le vol en "V" des oiseaux migrateurs nécessite une très précise coordination : confirmé !

Le vol en V de nombreuses espèces migratrices est bien connu, et on pensait depuis longtemps que cette disposition réduit l'effort de chacun des oiseaux suiveurs. Cela paraissait difficile et n'avait jamais été confirmé, et une équipe de chercheurs  a profité d'un programme de réintroduction de l'ibis chauve (Geronticus eremita) pour équiper ces oiseaux d'enregistreurs GPS et d'accéléromètres qui mesurent les battements d'aile. L'analyse des données montre que les oiseaux arrivent à se maintenir à l'endroit optimal, juste là où le tourbillon de bout d'aile produit une ascendance, et à synchroniser leur battement pour se maintenir dans cette petite zone favorable. Cela n'écarte pas forcément les autres hypothèses (protéger contre les prédateurs, mettre les meilleurs navigateurs devant pour guider  …).


Fig. 1: Nature a fait une vidéo du projet avec des magnifiques images depuis un ULM qui accompagne la première migration de ces oiseaux réintroduits et donc naïfs quand a ce trajet. [img] source Wald, C. (2014).

Un tout petit remous porteur invisible et pourtant ils s'y accrochent… 

Le vol en V de nombreuses espèces migratrices est bien connu, et on pensait depuis longtemps que cette disposition réduit l'effort de chacun des oiseaux suiveurs. On voit l'oiseau de tête être remplacé à intervalles réguliers Des mesures avaient déjà confirmé une réduction de la fréquence cardiaque et des battements d'aile chez le pélican (Weimerskirch, H., 2001), et donc que les oiseaux arrivent effectivement à réduire leur effort de vol dans cette configuration. Tout cela suggère bien sûr une efficacité accrue d'être dans le sillage d'un autre, et on pense au peloton de cyclistes. Pourtant à y regarder de plus près on voit que le cas n'est pas aussi simple. Si dans le peloton chaque cycliste est derrière d'autres - dans de l'air qu'ils ont mis en mouvement- et subit donc moins de frottements, l'aérodynamique du vol n'est pas si simple ! En effet, juste derrière un oiseau en vol l'air est plutôt descendant (cf. fig. 2 en rouge) et ce n'est que vers la pointe des ailes qu'un tourbillon - le Vortex - produit une petite zone ascendante (cf. fig. 2 en bleu) qui se déplace avec le battement d'aile.



Spatial synchrony.
Fig. 2 : Juste derrière un oiseau en vol l'air est plutôt descendant (en rouge) et il n'y a que vers la pointe une petite zone ascendante (bleu) qui se déplace avec le vol.  [img] source Portugal et al. (2014)

En simplifiant pas mal, ce vortex est causée par la différence de pression de l'air au-dessus de l'aile (pression réduite qui cause l'essentiel de la portance) et au-dessous de l'aile ( pression accrue qui cause une petite partie de la portance). Cette différence de pression cause une remontée de l'air juste sous le bout de l'aile aspiré vers le dessus, ce qui produit le tourbillon conique appelé vortex. Une petite zone sur le le côté externe de ce vortex est donc ascendant.


Fig. 3: Nature a fait une vidéo sur la base de cet article : elle met en évidence la synchronisation nécessaire.  [img] source Wald, C. (2014).

Pour en profiter, il faut donc que l'oiseau suiveur réussisse à placer très précisément le bout de son aile dans cette zone et la suive en battant de l'aile de manière synchrone.  Cela paraissait difficile et n'avait jamais été confirmé, aussi une équipe de chercheurs à Hatfield en Grande-Bretagne mené par S. Portugal (ben oui on peut pas tous s'appeler Hollande…) a profité d'un programme autrichien de réintroduction de l'ibis chauve (Geronticus eremita). Cela impliquait qu'un ULM accompagne dans leur première migration ces oiseaux réintroduits et donc naïfs quand à ce trajet.  Ils ont équipé ces oiseaux d'appareils enregistrant (dataloggers) des données provenant de capteurs GPS permettant de repérer la position relative des oiseaux en vol et d'accéléromètres qui mesurent les battements d'aile. 
 

Fig. 4 : c: L'ibis se maintient le plus souvent (rouge) dans la zone la plus favorable pour profiter de l'ascendant de son prédécesseur. [img] source : Portugal, 2014

L'analyse de ces données montre qu'en effet les oiseaux arrivent à se maintenir à l'endroit optimal le plus souvent (cf. fig 4 c). 
L'article complet analyse aussi comment dans d'autres positionnements, les oiseaux adoptent un déphasage différent (vol en inversion de phase juste  derrière un congénère, p.ex.). L'article complet est ici :
  • Portugal, S. J., Hubel, T. Y., Fritz, J., Heese, S., Trobe, D., Voelkl, B., … Usherwood, J. R. (2014). Upwash exploitation and downwash avoidance by flap phasing in ibis formation flight. Nature, 505(7483), 399‑402. doi:10.1038/nature12939 (les membres Expériment@l peuvent obtenir cet article
Ces données renforcent l'hypothèse que cette formation en V permet une économie d'énergie. Elle n'écarte pas définitivement les autres (protéger contre les prédateurs, mettre les meilleurs navigateurs devant pour guider  …) et il est possible qu'il n'y ait pas seulement UN effet qui ait sélectionné ce comportement.

Les promeneurs synchronisent également leurs pas et les couples aussi , mais à l'envers …

Selon Desmond Morris, les promeneurs qui discutent ensemble marchent de manière synchrone (avançant leurs pieds droit en même temps, puis leurs pieds gauche) permettant le mouvement simultané de haut en bas du tronc et donc la stabilité visuelle des visages qui se regardent.  Par contre les couples qui se tiennent par la hanche marchent serré adoptent spontanément une démarche inversée où les deux jambes externes avancent en même temps puis les deux internes, ce qui limite les frottements  des hanches.

Le millenium bridge montre combien nous détectons de subtils mouvements et adaptons nos pas



Fig. 5 : le millenium bridge qui s'est mis à balancer au pas des piétons [img] source : David E Newland
Un pont construit à Londres pour fêter le millénaire (millenium bridge)  s'est mis à osciller latéralement (amplitude de 50-75 mm à 0.8-1 Hz) le jour de son inauguration avec plus de 1000 personnes. On n'avait pas prévu que les balancements de coté lors de la marche des piétons se synchroniseraient spontanément au mouvement de coté du pont et amplifieraient l'oscillation de la structure qui est entrée en résonance. On a d'abord limité le nombre de personnes à la fois puis le pont a été fermé par sécurité jusqu'à ce qu'on comprenne ce qui s'est passé.
Figure 1 : Effect of pedestrian            crowding on London's Millennium Bridge. Unfortunately we are            unable to provide accessible alternative text for this. If you            require assistance to access this image, or to obtain a text            description, please contact npg@nature.com
Fig. 6  : le millenium bridge est un système oscillant latéralement avec le ré-équilibrage latéral de la marche des piétons [img] source : Strogatz, S. H., et al (2005) (ici
  • le phénomène est résumé ici  Millennium Bridge wobble explained (ici) (les membres Expériment@l peuvent obtenir cet article
  • un article plus approfondi : Strogatz, S. H., et al (2005) Theoretical mechanics: Crowd synchrony on the Millennium Bridge  (ici) (les membres Expériment@l peuvent obtenir cet article
  • Vidéo du pont qui se met à balancer youtubeCes deux exemples suggèrent que les humains aussi synchronisent leurs mouvements en fonction des déplacements autres, sans en avoir conscience et sans effort apparent.

Un modèle de l'enseignement ?

En observant les magnifiques vols des migrateurs dans le ciel, nous aurons une pensée pour les subtils mécanismes de perception des autres qui permettent cette synchronisation, une sorte de connivence dans le mouvement...

Ce vol en formation pourrait être une belle métaphore d'une forme d'enseignement où l'enseignant-e avance dans les espaces magnifiques du savoir et l'élève doit le suivre juste à la bonne distance pour bien profiter de l'ascendance. Vygotsky, L. (1978)  parle de Zone proximale de développement (ZPD)…

Ce que cette métaphore révèle aussi est la difficulté pour chaque élève - dans sa différence - de suivre juste dans le sillage de l'enseignant… 
Cela pose aussi la question de l'autonomie de l'élève …

Ceux d'entre vous qui sont près de Genève pourront profiter des animations sur le thème du vol des oiseaux justement … 


Les oiseaux sous le signe du vol … au musée



Le rêve d'Icare

Mois du film documentaire du Muséum, 10e édition  du 1er au 26 février 2014

Pour sa 10e édition et dans le cadre de l'exposition Oiseaux, le Mois du film documentaire du Muséum est sous le signe du vol. Du 1er au 26 février 2014, dans la salle de conférence du Muséum d'histoire naturelle de la Ville de Genève, 33 séances gratuites sont au programme pour découvrir une sélection de documentaires scientifiques et de dessins animés, mais aussi de films sur les sports de l'extrême. La palette des 18 films projetés va du dessin animé Rio à des films célèbres comme La marche de l'empereur en passant par des documentaires plus confidentiels tels que Colibris, joyaux de la nature. Côté sport, Yves Rossi, l'homme oiseau, et Félix Baumgartner, avec son incroyable record, sont à l'honneur.

Ce programme aérien a été concocté par le Muséum et le Service des sports de la Ville de Genève.

Durant la première quinzaine du Mois du film, le public est invité à désigner le film scientifique et le film sportif qu'il préfère. Les réalisatrices et réalisateurs lauréats recevront le Janus d'or, une statuette à l'effigie de la célèbre tortue à deux têtes du Muséum.

Le Mois du film documentaire de février du Muséum se déroule depuis 2005 avec des thématiques aussi variées que les baleines, les insectes, les dinosaures ou les volcans.

Tout public. Gratuit.

Sources :

  • Muijres, F. T., & Dickinson, M. H. (2014). Bird flight: Fly with a little flap from your friends. Nature, 505(7483), 295‑296. doi:10.1038/505295a   
  • Precision formation flight astounds scientists : Nature News & Comment. http://dx.doi.org/10.1038/nature.2014.14537
  • Portugal, S. J., Hubel, T. Y., Fritz, J., Heese, S., Trobe, D., Voelkl, B., … Usherwood, J. R. (2014). Upwash exploitation and downwash avoidance by flap phasing in ibis formation flight. Nature, 505(7483), 399‑402. doi:10.1038/nature12939
  • Sanderson, K. (2008). Millennium Bridge wobble explained. Nature News. doi:10.1038/news.2008.1311
  • Strogatz, S. H., Abrams, D. M., McRobie, A., Eckhardt, B., & Ott, E. (2005). Theoretical mechanics: Crowd synchrony on the Millennium Bridge. Nature, 438(7064), 43‑44. doi:10.1038/43843a
  • Vygotsky, L. (1978). Mind in society : The development of higher psychological processes.
  • Wald, C. (2014). Precision formation flight astounds scientist. Nature. doi:10.1038/nature.2014.14537
  • Weimerskirch, H., Martin, J., Clerquin, Y., Alexandre, P., & Jiraskova, S. (2001). Energy saving in flight formation. Nature, 413(6857), 697‑698. doi:10.1038/35099670


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mercredi 29 janvier 2014

Un authentique fossile d'Archaeopteryx à Genève

Les données authentiques …


A part les très solides données que les bases de données génomiques (p. ex.
Scénario 5 : Evolution de l'insuline ) proposent et nous permettent d'explorer en classe, on manque cruellement de données authentiques dans l'enseignement de l'évolution.
Alors que de nombreuses écoles possèdent un moulage ou montrent des images de Archaeopteryx,  on ne peut pas souvent montrer aux élèves les vrais fossiles. Pour les plus sceptiques, l'opportunité de montrer un original  peut convaincre …

Dans le cadre de l'exposition sur les oiseaux



 
Une exposition inédite sur quatre étages conçue et réalisée par le Muséum à l'occasion du centenaire de la société Nos Oiseaux.
Quatre regards croisés sur des animaux à redécouvrir. Du rêve d'Icare au vol de l'albatros, l'exposition offre un menu à déguster sans préjugés...
Une belle occasion pour petits et grands de mieux connaître les oiseaux pour mieux les protéger.
Tout public. Entrée libre à l'exposition et aux événements qui l'entourent.

En savoir plus sur l'exposition Oiseaux: http://www.ville-ge.ch/mhng/presse_expo_oiseaux.php




Un ancêtre fameux nous rend visite en personne


Fig 1: Portrait d'archéoptéryx par Zdenek Burian.  [img] source ©Musée Morave de Brno, République Tchèque

Archaeopteryx à Genève: un événement unique à ne pas manquer

Vous appréciez voir La Joconde au Louvre et non une copie? Vous rêvez de voir Justin Bieber en vrai? Alors vous aimerez Archaeopteryx "l'original" au  d'histoire naturelle de la Ville de Genève dès samedi 21 décembre 2013 à 10h…

A l'occasion des fêtes de fin d'année, le Muséum offre un somptueux cadeau scientifique à ses visiteurs: la possibilité d'admirer un fossile original - et non une des répliques - du fameux fossile d'Archaeopteryx lithographica, ce petit dinosaure aérien considéré comme le tout premier oiseau qui vécut il y a 150 millions d'années. Il n'en existe que 11 fossiles dans le monde, et ceux-ci ne sont que très rarement montrés au public, notamment en Suisse ou en France. Le spécimen présenté au public genevois est le dernier mis à jour. Découverte dans les gisements fossilifères de la région de Solnenhofen en Bavière (Allemagne), cette pièce révèle des empreintes de plumes d'une netteté époustouflante.

Les Archaeopteryx sont les fossiles les plus célèbres du monde: on trouve leurs photos dans tous les ouvrages et articles de vulgarisation qui parlent de l'évolution et de la vie sur terre… Les scientifiques les considèrent comme le chaînon intermédiaire entre les dinosaures et les oiseaux, leurs découvertes dès la fin du 19e siècle ayant permis d'apporter des arguments sans appel en faveur de la théorie de l'évolution. Ces Jocondes du monde des fossiles sont cependant loin d'avoir révélé tous leurs secrets. Les paléontologues qui disposent de méthodes d'analyse toujours plus performantes entendent bien continuer à recueillir des informations encore inédites auprès de ces témoins uniques de la grande histoire de l'évolution sur terre.

Archaeopteryx "l'original" est présenté du samedi 21 décembre 2013 au dimanche 2 mars 2014, en marge d'Oiseaux,  la grande exposition temporaire du Muséum qui a déjà accueilli plus de 80'000 visiteurs en trois mois. Vedette et spécimen de grande valeur oblige, Archaeopteryx dispose d'un local spécialement aménagé et sécurisé.



Fig 1: Le 11e Archaeopteryx lithographica qui est exposé au Muséum du samedi 21 décembre 2013 au dimanche 2 mars 2014
[img] source 
©Volker Griener, SMNK (Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe) 




Informations pratiques
Muséum d'histoire naturelle de la Ville de Genève
Route de Malagnou 1
1208 Genève, Suisse
Entrée libre au Muséum, à l'exposition temporaire et à Archaeopteryx
Ouvert du mardi au dimanche, de 10h à 17h, fermé les mercredis 25 décembre 2013 et 1er janvier 2014
info.mhn@ville-ge.ch; Tél: +41 22 418 63 00; www.ville-ge.ch/mhng

Facile/pas facile... d'être 9 milliards de végétariens


Facile/pas facile... d'être 9 milliards de végétariens

Lundi 27 janvier 2014 à 18h30
Au musée d'histoire des sciences
Dans le Parc de la Perle du lac / Trams 15, arrêt Butini / Bus 1 et 25, arrêt Sécheron / Parking adjacent.

ENTRÉE
LIBRE

Depuis combien de temps sommes-nous omnivores ? Sans doute des millions d'années. Opportunistes aussi. Nous mangeons du poisson quand nous en trouvons, de la viande quand nous en chassons, des fruits, des légumes, des tubercules quand nous les cueillons.
Mais avec la succession des scandales alimentaires, les changements climatiques et la réduction comme peau de chagrin des espaces naturels au profit des l'agriculture ou d'autres activités humaines, la question se pose avec toujours plus d'acuité. Comment peut-on nourrir la planète de façon durable ?
De plus en plus de citoyens répondent individuellement à cette question en adoptant une nourriture végétarienne. On peut même parler d'effet de mode. Les restaurants végétariens se multiplient, ainsi que tous les services qui peuvent satisfaire cette nouvelle façon de manger.
Mais n'y a-t-il que des aspects positifs à une telle alimentation. Réglera-t-on réellement les problèmes de gaz à effet de serre? S'affranchira-t-on des scandales alimentaires  Une alimentation purement végétarienne est-elle réellement bonne pour notre santé et si oui comment l'équilibrer? Et finalement quid du plaisir de la bonne chair? Pourrait-on imaginer des trois étoiles végétariens?
Avec la participation de :

Dimitrios Samaras, Médecin consultant/Unité de Nutrition, Hôpitaux Universitaires de Genève
Alain Giroud, Journaliste et chroniqueur gastronomique à la Tribune de Genève
Ronald Jaubert, Professeur à l'Institut des Hautes Etudes Internationales et du Développement

Animation :
Pierre-Yves Frei, Journaliste scientifique

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jeudi 16 janvier 2014

Les anneaux de sorcière : la faute à l'AHX !

Les "ronds de sorcière" ne sont pas les traces de danses sabbatiques d'êtres surnaturels…

Les "ronds de sorcière" - on croyait qu'ils étaient la trace des danses sabbatiques des sorcières –  sont des zones généralement circulaires dans les prés où l'herbe pousse plus vite et plus dru, et où à l'automne des (carpophores de…) champignons sont bien visibles. On croyait que le champignon avait un effet fertilisant. On sait maintenant qu'une molécule sécrété par un champignon (AHX) stimule la croissance de l'herbe.


Fig 1: Les ronds de sorcière se manifestent par une croissance accrue de l'herbe  [img] source F.Lombard


Fig 2: Les ronds de sorcière se manifestent en automne par les carpophores des champignons. [img] source F.Lombard

Ronds de sorcière ou anneaux de fées ?

Appelés ronds de sorcière en français, et Fairy Rings en anglais, ces structures ont suscité la colère des jardiniers irrités par les imperfections dans les pelouses, la curiosité et l'imagination des enfants de tous âges.

Fig 3: Rond de sorcière ou Fairy-Ring- c'est l'AHX en fait! [img] source C. G. Lombard

C'est peut-être regrettable pour ces belles histoires, mais on savait que ces ronds sont associés à un champignon qui croît de manière circulaire : Comme le champignon grandit, il s'écarte chaque année un peu vers l'extérieur. Une spore qui est tombée un jour définit le centre  depuis lequel la croissance du mycélium souterrain s'effectue. A l'automne les carpophores (chapeaux) apparaissent, mais le plus souvent on voit seulement une couleur et une épaisseur différente dans l'herbe.

une explication chimique pour ces cercles ?

Selon Choi, J.-H., et al (2010), On avait pensé que le champignon décomposait les matières organiques et libérait un supplément d'azote qui finissait par être sous forme minérale disponible pour les plantes. Ils précisent que ces ceintures peuvent avoir de 10 à 30 cm de large et le diamètre des cercles est en général entre 0.9 and 3.7 m.

On sait grâce à Choi, J.-H., et al., (2010) que ces ronds sont causés par une molécule, 2-azahypoxanthine (AHX), produite par un champignon (ici Lepista sordida). Choi et al. l'expliquent dans un article au titre charmant en allusion à ces mythes "Disclosure of the « Fairy » of Fairy-Ring-Forming Fungus Lepista sordida."

Ils montrent que cette substance est produite par le champignon et qu'elle a un effet favorable sur la croissance du riz. Le mécanisme d'action restait encore peu clair à ce moment-là. Un nouvel article de la même équipe (Choi, J.-H., et al., 2014) montre que l'AHX est métabolisée en 2-aza-8-oxohypoxanthine (AOH) qui est présent dans les plantes, stimule la croissance et pourrait être une hormone végétale.



Fig 5: Exemples des effets de croissance de l'AHX, a) Profils HPLC, b) structure de l'AHX et AOH, c)illustraiton ORTEP  de AOH  [img] source Choi, J.-H., et al., 2014

Les auteurs concluent en indiquant que ces résultats sont prometteurs pour l'horticulture.
Rien n'empêche de continuer à rêver de sorcières et de fées en regardant ces structures dans les prés… La beauté de l'explication ajoute un plaisir supplémentaire au simple plaisir esthétique : la saveur des savoirs…

Sources :

  • Choi, J.-H., Fushimi, K., Abe, N., Tanaka, H., Maeda, S., Morita, A., … Kawagishi, H. (2010). Disclosure of the « Fairy » of Fairy-Ring-Forming Fungus Lepista sordida. ChemBioChem, 11(10), 1373–1377. doi:10.1002/cbic.201000112
  • Choi, J.-H., Ohnishi, T., Yamakawa, Y., Takeda, S., Sekiguchi, S., Maruyama, W., … Kawagishi, H. (2014). The Source of « Fairy Rings »: 2-Azahypoxanthine and its Metabolite Found in a Novel Purine Metabolic Pathway in Plants. Angewandte Chemie International Edition, n/a–n/a. doi:10.1002/anie.201308109
  • Domont, P., & Zaric, N. (1999). Le guide des curieux en forêt: 300 questions sur les arbres et les forêts. Lausanne; [Paris]: Delachaux et Niestlé.
  • Mitchinson, A. (2014). Plant science: Fairy chemicals. Nature, 505(7483), 298‑298. doi:10.1038/505298a
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mercredi 1 janvier 2014

Une opportunité pour vos élèves créatifs dans le 7ème art : prix spécial santé 500.-

Bio-Tremplins  vous souhaite une belle année 2014 et vous informe  : 
Dans le cadre du projet UniGe - DIP La face cachée du sommeil un concours est proposé aux élèves créatifs : tourner un film sur le sommeil, son importance pour les jeunes.

LA FACE CACHÉE DU SOMMEIL

Un projet pour les écoles sur le sommeil des enfants et des jeunes

Le thème du Festival vidéo et multimédia du DIP de cette année, Derrière la nuit-A la recherche du sommeil perdu, est en lien avec le projet La face cachée du sommeil.
Dans le cadre de ce Festival un prix spécial santé d'une valeur de 500.- est proposé. Il récompensera une production qui sensibilise les adolescents à l’importance de bien dormir.
 
Vous trouverez en fichier attaché l'affiche de ce festival que vous pouvez imprimer et présenter à vos élèves.