Comment les oiseaux régulent leur température sans transpirer

Un oiseau tourne entre 39 et 43 °C, soit trois à cinq degrés de plus qu’un humain, et il n’a pas une seule glande sudoripare pour évacuer ce surplus. Toute sa thermorégulation passe donc par autre chose : les plumes, la circulation sanguine, le comportement, et une capacité à laisser filer sa propre température que les mammifères n’ont pas.

Une chaudière réglée haut, sans radiateur cutané

La peau des oiseaux est sèche, fine, et dépourvue de glandes sudoripares. Le refroidissement par évaporation existe quand même, mais il se fait par les voies respiratoires, pas par la surface du corps. C’est une contrainte lourde pour un animal qui vole, parce que le vol produit énormément de chaleur : un passereau en vol soutenu dissipe plusieurs fois son métabolisme de repos.

En contrepartie, le plumage est le meilleur isolant du monde vivant à masse égale. Une plume est faite de kératine morte, sans vaisseaux ni terminaisons nerveuses. Ce qui isole, ce n’est pas la plume elle-même, c’est l’air immobile qu’elle emprisonne, et l’oiseau règle l’épaisseur de cette couche d’air en dressant ou en aplatissant ses plumes grâce à de minuscules muscles cutanés. Un rouge-gorge en boule par grand froid n’a pas grossi, il a simplement doublé son matelas d’air.

Tenir le froid : frissonner, gonfler, replier

Le frisson thermique est la réponse immédiate. Les muscles pectoraux se contractent sans produire de mouvement, et l’énergie part en chaleur. Un petit passereau peut frissonner toute une nuit d’hiver, mais il le paie cher : une mésange charbonnière perd jusqu’à un dixième de sa masse entre le coucher et le lever du soleil, et doit passer la journée suivante à manger pour refaire ce stock.

Les extrémités posent le vrai problème. Des pattes nues plongées dans l’eau à 2 °C devraient vider un canard de sa chaleur en quelques minutes. Le mécanisme qui l’en empêche s’appelle l’échange à contre-courant : les artères qui descendent vers les doigts sont accolées aux veines qui remontent, le sang chaud cède sa chaleur au sang froid avant d’arriver dans la patte, et le sang revenu vers le cœur est déjà réchauffé. Les pattes fonctionnent à quelques degrés au-dessus de zéro sans que le corps perde quoi que ce soit. Se tenir sur une patte, l’autre rentrée dans le plumage, divise encore par deux la surface exposée.

Sous la peau, les réserves de graisse jouent un double rôle, isolant et carburant. Chez les migrateurs, ces réserves atteignent des proportions spectaculaires avant le départ, parfois la moitié de la masse totale de l’oiseau.

Se cacher du froid plutôt que le combattre

Beaucoup d’espèces préfèrent l’abri à la dépense. Le tétras lyre et le lagopède creusent un tunnel dans la neige poudreuse et y passent la nuit : sous trente centimètres de neige, la température se stabilise autour de zéro alors qu’il fait moins vingt à la surface. Les grimpereaux et les mésanges bleues dorment à plusieurs dans un même trou d’arbre ou un nichoir, ce qui réduit la surface de déperdition de chaque individu.

Une poignée d’espèces vont plus loin et abaissent volontairement leur température. Les colibris entrent en torpeur nocturne et descendent parfois sous 20 °C, ce qui divise leur dépense énergétique par dix. L’engoulevent de Nuttall, en Amérique du Nord, est le seul oiseau chez qui on a documenté une hibernation au sens strict sur plusieurs semaines, replié dans une anfractuosité de rocher.

Tenir la chaleur : haleter, vibrer, se mouiller les pattes

Quand la température monte, l’oiseau commence par changer de comportement : il gagne l’ombre, réduit son activité aux heures fraîches, aplatit son plumage, écarte les ailes du corps pour dégager les zones peu emplumées des aisselles. Ces réponses simples suffisent dans la plupart des cas et ne coûtent pas d’eau.

Au-delà, il halète. Le problème du halètement est qu’il fait travailler des muscles, donc qu’il produit lui-même de la chaleur. Certaines espèces contournent la difficulté avec le flottement gulaire : elles font vibrer très vite la peau de la gorge et le plancher de la bouche, à une fréquence qui correspond à la résonance naturelle de ces tissus, ce qui rend le mouvement presque gratuit en énergie. Les pélicans, les cormorans et les engoulevents pratiquent ce battement de gorge, bien visible chez un cormoran posé en plein soleil.

Les cigognes et les urubus utilisent un procédé plus déconcertant, l’urohidrose : ils défèquent sur leurs propres pattes, et l’évaporation de ce liquide refroidit le sang qui circule dans les pattes fortement vascularisées. Chez le toucan, c’est le bec qui sert de radiateur. Les mesures par caméra thermique publiées en 2009 montrent que cet énorme bec, parcouru de vaisseaux sanguins, peut évacuer une part majeure de la chaleur corporelle, et que l’oiseau le range sous son aile pour dormir afin de couper ce même circuit.

Les limites du système

La thermorégulation des oiseaux est efficace vers le bas et beaucoup plus juste vers le haut. Un manchot empereur supporte des conditions qu’aucun mammifère terrestre ne tolère, mais un passereau du désert australien meurt quand la température de l’air dépasse durablement 45 °C, parce qu’il ne peut plus évacuer que par l’eau et qu’il n’en a pas assez. Les épisodes de mortalité massive observés lors des vagues de chaleur australiennes portent sur des dizaines de milliers d’oiseaux en quelques jours.

Il y a là une asymétrie qu’on oublie quand on parle d’adaptation. Le froid se combat avec de la nourriture et de l’isolant, deux choses qu’un oiseau peut chercher. La chaleur extrême se combat avec de l’eau, et quand il n’y en a plus, aucune plume ne sert à rien.