Chapitre 12

Qui en est l’inventeur?

1. Quels propos un biologiste a-​t-​il tenus sur les inventeurs?

“JE DOUTE que nous soyons les esprits novateurs que nous pensons être, a expliqué un biologiste; nous sommes seulement des imitateurs⁠¹.” Souvent les inventeurs ne font que copier ce que les plantes et les animaux accomplissent depuis des milliers d’années. La copie des organismes vivants est d’ailleurs une science si répandue qu’elle porte un nom: la bionique.

2. Quelle comparaison un scientifique a-​t-​il établie entre la technologie humaine et les techniques de la nature?

² Selon les propos d’un autre savant, presque tous les principaux procédés de technologie ont en fait “été inaugurés et utilisés à leur avantage par les organismes vivants (...) avant que l’esprit humain ne soit parvenu à percer leurs techniques et à s’en rendre maître”. Ce scientifique ajoute cette remarque intéressante: “Dans  de nombreux domaines, la technologie humaine est encore très en retard par rapport à la nature⁠².”

3. Quelles questions doit-​on garder présentes à l’esprit lorsqu’on examine des exemples de la bionique?

³ Lorsqu’on réfléchit aux facultés complexes des organismes vivants que les inventeurs humains ont tenté d’imiter, est-​il logique de croire qu’elles sont apparues par hasard, non pas seulement une fois, mais maintes fois chez des créatures n’ayant aucun lien de parenté? Ces créatures ne sont-​elles pas des modèles d’organisation complexe qui, d’après ce que démontrent les faits, ne peuvent être produits que par un créateur extrêmement doué? Pensez-​vous vraiment que le simple hasard aurait pu créer ces mécanismes que seuls des hommes très capables ont été en mesure de copier? Gardez ces questions présentes à l’esprit en examinant les exemples suivants:

4. a) Comment les termites climatisent-​ils leurs nids? b) Quelle question reste sans réponse pour les scientifiques?

⁴ LA CLIMATISATION. La technologie moderne a fait pénétrer la fraîcheur dans de nombreux foyers. Mais il y a bien longtemps que les termites ont climatisé leur nid construit au centre d’un grand monticule. L’air chaud s’élève dans un réseau de canaux tout près de la surface extérieure, et l’air vicié s’échappe par les parois poreuses. Inversement, de l’air frais pénètre et descend dans une cavité à air située au pied du monticule d’où il circule dans le nid. De plus, certains de ces monticules ont à leur base des orifices par où pénètre l’air. Enfin, par temps chaud, l’eau qui monte du sous-sol s’évapore et refroidit l’air du nid. Comment des millions d’ouvriers aveugles coordonnent-​ils leurs efforts pour bâtir des édifices aussi astucieusement conçus? Lewis Thomas, un biologiste, répond à cette question: “Un fait est évident: ils déploient une sorte d’intelligence collective qui à elle seule est un mystère⁠³.”

5-8. Quelles leçons les fabricants d’avions ont-​ils tirées des ailes des oiseaux?

⁵ LES AVIONS. Le tracé de l’aile des avions a été amélioré au cours des années grâce à l’étude des ailes des oiseaux. La courbure de celles-ci crée la portance qui est indispensable pour contrebalancer la pesanteur. Cependant, il y a risque de décrochage si l’aile est trop relevée. Pour éviter cela, l’oiseau dispose de rangées de plumes (semblables à des volets) sur le bord antérieur de ses ailes. Lorsque l’inclinaison de l’aile s’accentue  (1, 2), ces volets se soulèvent et maintiennent ainsi la portance en empêchant le filet d’air principal de ‘décoller’ de la surface de l’aile.

⁶ L’oiseau peut maîtriser les turbulences et prévenir le décrochage au moyen de l’alula (3), une petite houppe de plumes qu’il peut dresser comme un pouce.

⁷ À l’extrémité des ailes des oiseaux et des avions se forment des tourbillons qui produisent une résistance à l’avancement. Les oiseaux parviennent à la réduire de deux façons. Certains, parmi lesquels le martinet et l’albatros, sont pourvus d’ailes longues et effilées dont la configuration élimine la plupart des tourbillons. D’autres, tels les éperviers et les vautours, ont des ailes larges qui normalement créeraient d’importants tourbillons. Mais ces oiseaux évitent ce phénomène en écartant, comme des doigts, les rémiges à l’extrémité de leurs ailes, transformant ainsi le bout émoussé de celles-ci en une surface à fentes multiples, ce qui réduit les tourbillons et la résistance à l’avancement (4).

⁸ Les constructeurs d’avions ont adopté plusieurs caractéristiques de l’aile de l’oiseau. Sur un avion, la courbure générale de l’aile détermine la portance. Différents types de volets et de becquets servent d’aérofreins ou à contrôler l’écoulement de l’air. En outre, sur certains petits avions on réduit la traînée en bout d’aile par l’installation d’une cloison de décrochage, une lame perpendiculaire à la surface de l’aile. Toutefois, les ailes d’avion sont encore loin de valoir les merveilles de technique que sont les ailes des oiseaux.

9. Quels sont les animaux et les plantes qui ont devancé l’homme dans l’emploi de l’antigel? Leur antigel est-​il efficace?

⁹ L’ANTIGEL. Le glycol est utilisé comme antigel dans les radiateurs de voitures. Mais certaines plantes microscopiques emploient le glycérol, une substance chimique proche, pour éviter de geler dans les lacs de l’Antarctique. On le trouve aussi chez les insectes qui survivent à des températures de l’ordre de 20 °C au-dessous de zéro. Des poissons fabriquent leur propre antigel qui leur permet de vivre dans les eaux glaciales de l’Antarctique. Certains arbres survivent à des températures de 40 °C au-dessous de zéro, parce qu’ils contiennent “une eau très pure exempte de poussière et de particules sur lesquelles les cristaux de glace pourraient se former⁠⁴”.

10. Comment certains coléoptères aquatiques fabriquent-​ils et utilisent-​ils des appareils respiratoires?

 ¹⁰ LA RESPIRATION EN PLONGÉE. Des plongeurs munis de bouteilles d’air peuvent rester jusqu’à une heure sous l’eau. Des coléoptères aquatiques procèdent d’une manière beaucoup plus simple et restent pourtant longtemps sous l’eau. Avant de s’immerger, ils emprisonnent sous leurs élytres une bulle d’air qui leur sert de poumon. Celle-ci disperse dans l’eau le gaz carbonique rejeté par le coléoptère et prélève l’oxygène dissous dans l’eau, ce qui permet à l’insecte de respirer.

11. Les horloges biologiques sont-​elles très répandues dans la nature? Donnez des exemples.

¹¹ LES HORLOGES. Bien avant l’utilisation du cadran solaire, les horloges des organismes vivants connaissaient ‘l’heure juste’. C’est ainsi que les diatomées, des plantes microscopiques, émergent à la surface du sable mouillé à marée basse et s’y enfoncent de nouveau à marée montante. Même dans un laboratoire, en l’absence de flux et de reflux, leur horloge interne les fait sortir du sable et y retourner à l’heure de la marée. Quant aux crabes appelants, ils prennent une couleur sombre et sortent à marée basse, puis arborent une teinte plus claire et s’enfouissent dans leurs terriers à marée haute. Loin de l’océan, à l’intérieur d’un laboratoire, ils suivent le cycle des marées et changent de couleur en fonction de l’heure de celles-ci. Les oiseaux, eux, peuvent naviguer d’après la position des astres qui varie selon l’heure. Pour tenir compte de ces changements, ils doivent posséder des horloges internes (Jérémie 8:7). Ainsi, des millions d’horloges biologiques fonctionnent chez les êtres vivants, depuis les plantes microscopiques jusqu’aux humains.

12. Quand l’homme a-​t-​il commencé à utiliser des boussoles rudimentaires? Sous quelle forme existaient-​elles longtemps auparavant?

¹² LA BOUSSOLE. Vers le XIII^e siècle, les hommes ont commencé à employer une aiguille aimantée flottant dans un récipient d’eau. Il s’agissait alors d’un modèle primitif de boussole. Pourtant, ce n’était pas à proprement parler une découverte. Certaines bactéries contiennent en effet des rangs de particules de magnétite dont les dimensions sont idéales pour faire une boussole. Ces rangs de particules guident les bactéries vers leur environnement favori. D’autres organismes vivants sont aussi porteurs de magnétite: les oiseaux, les abeilles, les papillons, les dauphins, les mollusques, etc. Les  expériences ont révélé que les pigeons voyageurs peuvent revenir au nid en s’orientant sous l’influence du champ magnétique terrestre. De plus, il est communément admis que pour choisir leur route les oiseaux migrateurs utilisent, entre autres méthodes, des boussoles magnétiques qui se trouveraient dans leur tête.

13. a) Comment les palétuviers parviennent-​ils à vivre dans l’eau salée? b) Quels animaux consomment de l’eau de mer, et comment procèdent-​ils?

¹³ LE DESSALEMENT. Les hommes ont construit d’énormes usines pour dessaler l’eau de mer. Cependant, il existe des arbres, les palétuviers, dont les racines absorbent l’eau de mer et la filtrent à travers des membranes qui ôtent le sel. Une espèce de palétuvier, l’avicenia, dispose sous ses feuilles de glandes qui assurent l’élimination de l’excédent de sel. Des oiseaux marins comme le goéland, le pélican, le cormoran, l’albatros et le pétrel se désaltèrent avec l’eau de mer. Leurs glandes nasales éliminent le sel en excès qui pénètre dans leur sang. Les pingouins, les tortues de mer et les iguanes marins boivent aussi l’eau de mer et rejettent l’excédent de sel.

14. Quels sont quelques spécimens d’animaux produisant des décharges électriques?

¹⁴ L’ÉLECTRICITÉ. On a dénombré 500 variétés de poissons pourvus d’organes électriques. Le silure d’Afrique peut produire un courant de 350 volts. La raie géante de l’Atlantique Nord provoque des décharges de 50 ampères à 60 volts. Chez l’anguille électrique d’Amérique du Sud, on a mesuré des décharges allant jusqu’à 886 volts. D’après un chimiste, “on connaît onze familles de poissons qui comprennent des espèces munies d’organes électriques⁠⁵”.

15. À quelles activités agricoles certains animaux se livrent-​ils?

¹⁵ L’AGRICULTURE ET L’ÉLEVAGE. Les agriculteurs labourent la terre et soignent le bétail depuis des millénaires. Mais les fourmis champignonnistes pratiquaient la culture bien avant eux. À des fins alimentaires, elles font pousser des champignons sur un compost formé de feuilles et de leurs déjections. D’autres fourmis élèvent des pucerons pour leur miellat riche en sucre et elles construisent des abris à leur intention. Les fourmis moissonneuses accumulent des graines dans des chambres souterraines (Proverbes 6:6-8). Un certain coléoptère élague les mimosas tandis que le pika et la marmotte coupent, sèchent et entreposent du foin.

16. a) Comment des tortues de mer, des oiseaux et des alligators couvent-​ils leurs œufs? b) Pourquoi la tâche d’un certain mégapodidé constitue-​t-​elle un défi, et comment cet oiseau le relève-​t-​il?

 ¹⁶ LES INCUBATEURS. L’homme fabrique des couveuses artificielles pour l’incubation des œufs, mais il n’innove pas en la matière. Les tortues de mer et certains oiseaux enfouissent leurs œufs dans le sable chaud pour l’incubation. D’autres oiseaux les déposent dans les cendres chaudes d’un volcan. Il arrive aussi que les alligators recouvrent leurs œufs de débris végétaux dont la fermentation produit de la chaleur. Mais le grand spécialiste de l’incubation, c’est incontestablement le mâle d’une espèce de mégapodidés. Cet oiseau creuse un trou de belle taille qu’il comble de débris végétaux et recouvre de sable. La fermentation du monticule dégage de la chaleur, et la femelle y dépose un œuf chaque semaine pendant une période qui peut durer six mois. Durant tout ce temps, le mâle surveille la température en enfonçant son bec dans le monticule. Qu’il gèle ou qu’il fasse très chaud, l’oiseau maintient l’incubateur à 33 °C, en enlevant ou en ajoutant du sable sur le monticule.

17. Comment le calmar et la pieuvre se servent-​ils de la propulsion à réaction? Quels autres animaux non apparentés utilisent cette méthode de locomotion?

¹⁷ LA PROPULSION PAR RÉACTION. Lorsque vous prenez l’avion, il s’agit probablement d’un avion à réaction. Or de nombreux animaux emploient depuis des milliers d’années ce type de propulsion. La pieuvre et le calmar en sont les champions. Ils aspirent l’eau dans une cavité et l’expulsent sous l’action de muscles puissants, ce qui les propulse en arrière. Ce mode de locomotion est aussi employé par le nautile, la coquille Saint-Jacques, la méduse, la larve de la libellule et même par certains planctons océaniques.

18. Citez quelques-uns des nombreux animaux et plantes qui émettent de la lumière. En quoi celle-ci est-​elle plus efficace que l’éclairage électrique?

¹⁸ L’ÉCLAIRAGE. On attribue à Thomas Edison l’invention de l’ampoule électrique. Mais le rendement d’une ampoule est altéré par la déperdition d’énergie sous forme de chaleur. Les lucioles, qui émettent de la lumière par intermittence, font mieux dans ce domaine, car elles produisent de la lumière froide sans perte d’énergie. De nombreux spongiaires, des champignons, des bactéries et des vers rougeoient. C’est le cas d’un asticot de la famille des trypétidés qui ressemble à un  train miniature. Il émet une lumière rouge à l’une de ses extrémités et une lumière blanche ou verdâtre par 11 “fenêtres” situées sur chacun de ses côtés. Il existe également de nombreux poissons lumineux: scopélides, myctophydes, lophiiformes, pour ne citer que trois exemples. En outre, des millions de micro-organismes présents dans l’océan émettent eux aussi de la lumière.

19. Qui a devancé l’homme dans la fabrication du papier? Comment un certain fabricant de papier isole-​t-​il son nid?

¹⁹ LE PAPIER. Il a été inventé par les Égyptiens il y a des milliers d’années. Pourtant, ceux-ci avaient été devancés par les guêpes et les frelons. Ces ouvriers ailés mâchent des fragments de bois avec lesquels ils fabriquent un papier-carton gris utilisé à l’édification du nid. Le nid circulaire que les frelons suspendent à un arbre a une enveloppe extérieure faite de plusieurs couches de lamelles de papier entre lesquelles de l’air est emprisonné. Cette isolation protège le nid du froid et de la chaleur avec autant d’efficacité qu’un mur de briques épais de 40 centimètres.

20. Quel mode de locomotion est employé par une certaine bactérie? Quelle réaction cela a-​t-​il suscitée chez des scientifiques?

²⁰ LE MOTEUR ROTATIF. Les bactéries microscopiques ont devancé l’homme de quelques milliers d’années en concevant un moteur rotatif. L’une de ces bactéries dispose de fibrilles qui, enroulées ensemble, forment une spirale rigide semblable à un tire-bouchon. La rotation de ce ‘tire-bouchon’, qui fait penser à celle d’une hélice, propulse la bactérie, laquelle peut même inverser le mouvement de son ‘moteur’. Toutefois, on ne comprend pas totalement son fonctionnement. D’après une étude, cette bactérie atteindrait des vitesses qui, transposées à l’échelle humaine, seraient voisines de 50 kilomètres à l’heure. Ce document précise qu’“à vrai dire, c’est la nature qui a inventé la roue⁠⁶”. Aussi un chercheur est-​il parvenu à la conclusion suivante: “L’un des concepts les plus fantastiques de la biologie s’est vérifié: La nature a conçu un moteur rotatif complet avec couplage, axe de rotation, paliers et organes de transmission⁠⁷.”

21. Comment des animaux non apparentés emploient-​ils les techniques du sonar et du radar?

²¹ LE SONAR ET LE RADAR. Le système de détection des chauves-souris et des dauphins surpasse les dispositifs créés par les hommes. Une chauve-souris évoluera dans une pièce obscure où l’on a tendu des fils  très fins sans jamais en toucher un seul. Les ultrasons qu’elle émet lui sont renvoyés par les obstacles qu’elle évite en faisant appel à l’écholocation. Les marsouins et les baleines utilisent le même système dans l’eau. Les oiseaux guacharos s’orientent aussi par écholocation dans les grottes obscures où ils nichent. Pour se guider, ils émettent des cris perçants très brefs.

22. Comment le principe du ballast employé sur les sous-marins fonctionne-​t-​il chez des animaux de différentes espèces?

²² LES SOUS-MARINS. Le sous-marin existait bien avant que l’homme ne l’invente. Le protoplasme des radiolaires microscopiques contient des gouttelettes d’huile qui influent sur le poids de l’animal, de sorte que celui-ci monte ou descend dans l’océan. Les poissons, eux, sont munis de vessies natatoires qu’ils remplissent ou vident de gaz pour modifier leur équilibre dans l’eau. À l’intérieur de sa coquille le nautile dispose de compartiments ou ballasts. En modifiant la teneur en eau et en gaz de ces compartiments, l’animal règle son immersion. Le sépion (la coquille calcifiée interne) de la seiche contient plusieurs cavités. Pour maîtriser sa flottabilité, ce céphalopode expulse l’eau de son squelette et fait pénétrer un mélange gazeux dans les cavités vides. Le fonctionnement des cavités du sépion ressemble à celui des ballasts d’un sous-marin.

23. Quels animaux utilisent des organes sensibles à la chaleur? Quelle est leur sensibilité?

²³ LES THERMOMÈTRES. L’invention du thermomètre date du XVII^e siècle, mais cet appareil semble primitif quand on le compare à certains spécimens de la nature. Par exemple, l’antenne d’un moustique peut sentir un changement de température de l’ordre de 1/600^e de degré. La tête d’un crotale est munie d’orifices avec lesquels le serpent mesure des différences de température de l’ordre de 1/1 000^e de degré. Un autre reptile, le boa constricteur, réagit en 35 millisecondes à un changement de température d’une fraction de degré. Les becs de deux oiseaux, dont celui du mégapode de Latham, peuvent déterminer une température à quelques dixièmes de degré près.

24. À quelle déclaration ces exemples nous font-​ils penser?

²⁴ Ainsi les hommes ont souvent copié les animaux. L’ensemble de ces imitations nous fait penser à cette suggestion de la Bible: “Interroge (...) le bétail pour t’instruire, les oiseaux du ciel pour t’informer. Les reptiles du sol te donneront des leçons, ils te renseigneront, les poissons des mers.” — Job 12:7, 8, Jérusalem.

[Questions d’étude]

[Entrefilet, page 152]

L’imitation des organismes vivants est une pratique si courante qu’elle porte un nom: la bionique.

[Schéma, page 153]

(voir la publication)

Nid rafraîchi par évaporation

Air vicié

Air extérieur

Eau souterraine

[Schéma, page 154]

(voir la publication)

1 2 3 4

1 2 3

[Illustration, page 155]

Bulle d’air

[Illustration, page 159]

Coupe d’une coquille de nautile divisée en loges