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Dossier

Vivre dans le froid extrême

Dans l’Arctique et l’Antarctique, le froid agit sur chaque organe. Fourrure isolante, graisse, circulation en échangeur de chaleur et protéines antigel permettent à des animaux très différents de conserver leur température, de plonger dans une eau proche du gel ou de jeûner pendant plusieurs semaines.

Mis à jour le 8 min de lecture

Sommaire9 parties
  1. Une fourrure qui garde l’air chaud
  2. La graisse, une réserve contre le froid
  3. Des pattes qui récupèrent la chaleur
  4. Le manchot empereur, une reproduction dans l’hiver antarctique
  5. Caribou, bœuf musqué et grands herbivores du Nord
  6. Des poissons dont les liquides ne gèlent pas
  7. Questions fréquentes
  8. Testez-vous
  9. Sources
la durée approximative pendant laquelle le mâle manchot empereur incube l’œuf
65 joursla durée approximative pendant laquelle le mâle manchot empereur incube l’œuf
la température proche du gel de l’eau de mer, qui varie avec la salinité
−1,8 °Cla température proche du gel de l’eau de mer, qui varie avec la salinité
les deux couches principales du pelage de l’ours polaire, sous-poil et poils de couverture
2 couchesles deux couches principales du pelage de l’ours polaire, sous-poil et poils de couverture
le nombre d’œufs généralement pondu par une femelle manchot empereur à chaque reproduction
1 œufle nombre d’œufs généralement pondu par une femelle manchot empereur à chaque reproduction

Une fourrure qui garde l’air chaud

Le renard arctique possède un sous-poil très dense et des poils de couverture qui emprisonnent l’air près de la peau. Ses oreilles courtes, son museau compact et ses pattes couvertes de poils réduisent aussi les zones exposées. En hiver, son pelage devient blanc dans de nombreuses populations, ce qui améliore le camouflage sur la neige. L’été, la couleur brune ou grisâtre réapparaît grâce à la mue, selon la région et la sous-espèce.

L’ours polaire dispose de deux couches de poils : un sous-poil isolant et des poils de couverture plus longs. Sa peau noire absorbe efficacement le rayonnement solaire quand il est disponible, tandis que ses poils paraissent blancs parce qu’ils diffusent la lumière. L’hermine adopte une solution saisonnière comparable pour le camouflage. Le loup arctique, lui, conserve une fourrure épaisse autour du cou, du ventre et des pattes, zones qui limitent les pertes de chaleur pendant le repos.

La graisse, une réserve contre le froid

Une couche de graisse ralentit le passage de la chaleur vers l’eau ou l’air froid. Chez le phoque du Groenland, le tissu adipeux participe à l’isolation et fournit de l’énergie pendant les périodes où l’animal se nourrit moins. Chez l’ours polaire, la graisse accumulée autour du corps aide à traverser les périodes de jeûne, notamment lorsque l’accès aux phoques devient difficile. Cette réserve ne remplace pas le pelage : elle agit sous la peau et reste particulièrement utile dans l’eau.

La taille du corps joue aussi sur les échanges thermiques. Un animal volumineux possède proportionnellement moins de surface exposée qu’un petit animal, ce qui ralentit son refroidissement. La baleine franche boréale conserve ainsi sa chaleur grâce à une épaisse couche de graisse, malgré des plongées et des déplacements dans des eaux très froides. Chez le manchot empereur, la graisse, le plumage serré et la forme compacte du corps fonctionnent ensemble, surtout lorsque le vent augmente les pertes de chaleur.

Des pattes qui récupèrent la chaleur

Dans une patte froide, le sang chaud qui descend vers les doigts peut réchauffer le sang refroidi qui remonte vers le corps. Les artères et les veines sont alors disposées très près les unes des autres : la chaleur passe d’un vaisseau à l’autre sans réchauffer tout le membre. Ce mécanisme, appelé échangeur de chaleur à contre-courant, limite les pertes tout en laissant les extrémités fonctionner sur la glace ou dans l’eau.

Le manchot empereur possède ce type d’organisation dans ses pattes et ses nageoires. Le phoque du Groenland utilise également des échanges thermiques dans ses nageoires, qui restent froides pour économiser la chaleur centrale. Chez l’arlequin plongeur, les pattes peuvent rester en contact avec une eau glacée sans refroidir rapidement le tronc. La circulation ajuste aussi le débit sanguin : les vaisseaux se resserrent lorsque le froid devient plus intense.

Le manchot empereur, une reproduction dans l’hiver antarctique

Le manchot empereur pond un seul œuf, au début de l’hiver antarctique. Après la ponte, la femelle confie l’œuf au mâle, qui le maintient sur ses pieds et le recouvre d’un repli de peau. Elle part ensuite vers la mer pour se nourrir. Le mâle reste à jeun pendant l’incubation, souvent autour de 65 jours, en se regroupant avec d’autres mâles pour réduire l’exposition au vent.

Les regroupements ne sont pas immobiles. Les oiseaux se déplacent progressivement, chacun quittant le centre après s’être réchauffé et laissant sa place à un voisin. Le plumage très serré emprisonne une couche d’air, et la graisse fournit une réserve énergétique. À l’éclosion, la femelle revient généralement avec de la nourriture. Le poussin reçoit ensuite une protection thermique grâce au repli abdominal de l’un de ses parents, jusqu’à ce que son plumage devienne suffisamment isolant.

Caribou, bœuf musqué et grands herbivores du Nord

Le bœuf musqué porte un sous-poil très fin appelé qiviut, recouvert de longs poils qui descendent près du sol. Cette toison limite les pertes de chaleur lorsque l’animal reste exposé au vent. Ses sabots permettent de gratter la neige pour atteindre les végétaux. Le caribou utilise aussi ses bois et ses sabots pour dégager le sol enneigé. Ses déplacements saisonniers suivent la disponibilité des lichens, des mousses et des plantes, avec des distances qui varient fortement selon les troupeaux.

Le bison des bois possède une fourrure dense et un avant du corps puissant qui lui permet d’ouvrir la neige en poussant la tête. Le caribou des bois ralentit ses dépenses énergétiques en réduisant ses déplacements lorsque la nourriture devient difficile à trouver. Chez ces grands herbivores, la survie dépend donc de plusieurs mécanismes associés : isolation, réserves corporelles, digestion de végétaux pauvres et choix d’abris contre le vent. Le froid devient particulièrement coûteux lorsque la neige est épaisse ou croûtée.

Des poissons dont les liquides ne gèlent pas

L’eau de mer gèle vers moins 1,8 °C, selon sa salinité. Certains poissons des mers polaires fabriquent des protéines antigel qui se fixent sur de petits cristaux de glace et empêchent leur croissance. Ces molécules ne chauffent pas le corps : elles abaissent le risque de congélation des liquides internes. Le mécanisme est particulièrement connu chez des poissons antarctiques et chez plusieurs espèces vivant dans les eaux froides de l’Arctique.

Les poissons du catalogue Anizoo vivant dans des eaux froides, comme le brosme et le grand corégone, ne doivent pas être présentés automatiquement comme des poissons à protéines antigel. Leurs tolérances dépendent de leur milieu, de leur salinité interne et de leur acclimatation. Le grand corégone vit en eau douce froide, tandis que le brosme fréquente surtout l’Atlantique Nord. Les chercheurs distinguent donc l’adaptation au froid d’un véritable système antigel moléculaire.

Questions fréquentes

Pourquoi l’ours polaire ne gèle-t-il pas les pattes dans la neige ?

Ses pattes sont protégées par une peau épaisse, des poils entre les coussinets et une circulation sanguine organisée pour limiter les pertes. Les vaisseaux proches les uns des autres permettent un échange de chaleur entre le sang chaud qui descend et le sang refroidi qui remonte. L’animal peut ainsi marcher sur la glace tout en conservant une température centrale stable.

Le manchot empereur a-t-il plus froid que les autres manchots ?

Il vit et se reproduit dans des conditions parmi les plus froides du monde animal, mais son plumage, sa graisse, sa forme compacte et ses regroupements réduisent les pertes. Les autres manchots disposent aussi d’isolations adaptées, mais plusieurs espèces nichent dans des régions moins froides ou utilisent des terriers, des rochers et la végétation pour s’abriter.

Le bœuf musqué est-il couvert de laine ?

Son sous-poil, le qiviut, ressemble à une laine très fine et isolante, mais il s’agit d’un pelage animal produit par un mammifère. De longs poils de couverture le protègent de l’humidité et du vent. Cette toison tombe en partie au printemps et peut être récoltée lorsqu’elle se détache naturellement, sans tondre l’animal comme un mouton.

Tous les poissons vivant dans l’eau froide fabriquent-ils des protéines antigel ?

Non. Certaines espèces polaires en produisent, surtout dans des milieux où la température peut passer sous le point de congélation des liquides corporels. D’autres poissons supportent le froid grâce à leur métabolisme, à leurs membranes cellulaires et à leur comportement. La présence d’une eau froide ne suffit donc pas à prouver l’existence de protéines antigel.

Testez-vous

5 questions. Choisissez une réponse pour lire l’explication.

  1. 1.Quelle structure limite les pertes de chaleur dans les pattes d’un phoque ?
  2. 2.Que fait le mâle manchot empereur après la ponte ?
  3. 3.Quelle partie du pelage du bœuf musqué est appelée qiviut ?
  4. 4.Pourquoi les protéines antigel sont-elles utiles à certains poissons polaires ?
  5. 5.Combien d’œufs le manchot empereur pond-il généralement par reproduction ?

Sources

  1. British Antarctic Survey, Emperor penguins bas.ac.uk
  2. U.S. National Park Service, Polar bears nps.gov
  3. U.S. Fish and Wildlife Service, Arctic fox fws.gov
  4. Smithsonian Ocean, océans polaires et adaptations marines ocean.si.edu

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