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Les stratégies des migrateurs

Tous les comportements migratoires d’ une espèce répondent à des nécessités énergétiques très précises : Quand partir ? Comment faire le plein de réserves sans trop alourdir l’oiseau ? Employer le vol battu ou le vol plané ? En groupe ou seul ? Voler haut ou bas ? De jour ou de nuit ? Comment utiliser le vent ? Quand muer ?

Calendriers de migration

Principales voies de migration prénuptiale en France. Source:La France à tire d'ailes. P.J. Dubois et E. Rousseau. Delachaux et Niestlé ed.La migration est un cycle annuel, qui se répète de manière globalement semblable. Ainsi, chaque automne, les oiseaux migrateurs quittent leurs territoires de reproduction à une date presque identique : une sorte d’ horloge interne, liée au rapport des durées du jour et de la nuit (photopériode), déclenchera le départ des oiseaux, les conditions atmosphériques ne faisant que le retarder ou l'accélérer.

On distingue la migration de retour vers les lieux de nidification, la migration prénuptiale (ou de printemps), qui s’étale du milieu de l’hiver (canards) au début de l’été (hypolaïs, pies-grièches), et concerne principalement des déplacements vers le nord dans notre hémisphère, de la migration qui fait suite à la reproduction, la migration postnuptiale (ou d’automne), qui peut débuter dès le début de l’été (martinets, milans noirs, limicoles) et s’achever en hiver (oiseaux de mer). Cette dernière concerne essentiellement des déplacements vers le sud dans notre hémisphère.

Globalement, la migration de printemps est beaucoup plus rapide et directe : le temps est compté pour les mâles ! Il s'agit de regagner au plus vite les aires de reproduction afin d'occuper les meilleurs territoires et d'attirer les femelles les plus attractives.

Si les différentes espèces ont un calendrier migratoire bien distinct, selon leur régime alimentaire, la distance qu'elles ont à parcourir et leur capacité de vol, ce calendrier varie également au sein d’une même espèce selon :

  • La population : en fonction de leur population d’origine, les individus d’une même espèce vont avoir des calendriers migratoires variés ; cela s’explique aisément par les contraintes climatiques très différentes à une même date selon la latitude et la longitude.
  • L’âge : à l’automne (migration postnuptiale), les adultes partent généralement en migration avant les juvéniles.
  • Le sexe : au printemps (il est plus difficile de le mettre en évidence à l’automne), on constate un retour plus précoce des mâles que des femelles chez un grand nombre de passereaux. Chez ces espèces, le mâle se charge de trouver un territoire, où il attirera une femelle et tentera de mener au mieux sa reproduction.

 

Se préparer au départ

Tous les déplacements ont un coût énergétique. Ainsi, avant d’entreprendre une étape migratoire, un individu doit faire des réserves, stockées sous forme de graisse dans les tissus adipeux (lipides) et converties en masse musculaire (protéines, eau). Chez certaines espèces, la masse corporelle est doublée avant la première étape de migration : c’est notamment le cas chez les canards, chez qui cette accumulation de réserves peut durer un mois et demi. Un petit passereau tel que le phragmite des joncs (un cas d’école en la matière) peut lui aussi passer d’une masse habituelle de 11-13 grammes à une masse de 22-24 grammes !
On comprend toutefois aisément qu’un individu trop engraissé sera handicapé dans ses déplacements, et dépensera plus rapidement son énergie. Un équilibre est donc recherché : le coût énergétique sera minimisé si le trajet est divisé en plusieurs courtes étapes, chacune servant à recréer de petites réserves de graisse.

Accumulation de graisse chez les passereaux LPO PACAPhramite des joncs F.Croset

A chaque taille son vol

Milans royaux planant C_Riols

De nombreuses balances, ou équilibres, existent entre la taille d’une espèce et son mode de locomotion. A type de vol identique, un oiseau de grande taille consomme beaucoup plus d’énergie qu’un oiseau de petite taille. De plus, le temps disponible pour effectuer la migration diminue à mesure que la taille augmente : de manière générale, les espèces les plus grosses ont une période de reproduction (incubation, élevage des jeunes, etc) et une période de mue plus longues. Ainsi, par exemple, parmi les trois espèces de cygnes présentes en Europe, c’est la plus petite (cygne de Bewick) qui effectue la plus longue migration, et la plus grosse (cygne tuberculé) la plus courte (Alerstam et al. 2003).

La taille est en partie compensée par les ailes plus longues chez la plupart des grandes espèces. La meilleure stratégie énergétique retenue par l’évolution est l’emploi du vol plané. En effet, en vol battu, la vitesse générale pour effectuer une migration décroît lorsque la taille de l’organisme augmente, en raison du coût énergétique. Par contre, en vol plané, la vitesse de migration augmente avec la taille de l’organisme, et le coût énergétique est beaucoup plus faible que pour un vol battu (Hedenström, 1993).

Comment utiliser le vent ?

Technique de vol des planeurs.On connaît assez bien les stratégies d’utilisation des vents par la majorité des gros oiseaux. Ainsi, les planeurs (rapaces, cigognes, etc.) utilisent les courants d'air chaud ascendant pour s’élever sans efforts, puis se laissent glisser en descente jusqu’à la convection thermique suivante.

Les grands oiseaux de mer (albatros, pétrels…) vont avancer en utilisant les vents déviés à la verticale par les crêtes des vagues pour s’élever passivement dans les airs et redescendre en glissant, sans qu’il soit nécessaire d’effectuer un battement d’aile.

La situation est plus complexe pour les petits oiseaux. Les études radars ont confirmé que les passereaux migraient avec une plus forte intensité en présence d’un vent arrière. Il est facile de comprendre qu'un passereau qui va doubler sa vitesse par vent arrière attend parfois plusieurs jours des conditions favorables pour reprendre sa route ! Les limicoles américains sont ainsi connus pour faire coïncider leur départ en migration le long de l’Atlantique ouest avec des vents du Nord, aidant leurs déplacements.

Ces connaissances ont permis de nuancer certaines observations réalisées sur les sites de migration. Par vent arrière, les migrateurs ont tendance à voler beaucoup plus haut, sélectionnant les altitudes élevées où le vent est plus fort ; ils sont alors beaucoup moins détectables que lorsqu’ils volent par conditions difficiles. Par vent contraire ou latéral, pour limiter la perte d’énergie et de temps, les migrateurs ont tendance à suivre les côtes et à voler à plus basse altitude, ce qui entraîne de nombreuses observations des ornithologues effectuant les suivis.

Les migrateurs sélectionnent l’altitude de vol pour laquelle le vent est le plus favorable. Une trentaine de cygnes chanteurs suivis au radar à partir de l'Ecosse ont ainsi gagné l'Islande à une vitesse moyenne de 180 km/h : ils volaient au coeur d'un jet stream à plus de 8000 m d'altitude !

Mais le vent est également le principal responsable des erreurs de navigation. Les études radars ont confirmé ce fait : les déviations de trajectoires s’expliquent par la présence de vent, plus que par des imprécisions ou un disfonctionnement des compas internes ; et plus l’oiseau est petit, plus il est susceptible d’être déporté par le vent. En outre, la plupart des individus ne corrigent pas leur direction et conservent le même axe, ce qui explique que des milliers de migrateurs meurent en mer. Les jeunes oiseaux y sont plus sensibles que les adultes : à vent égal entre automne et hiver, la déportation des oiseaux est plus forte à l’automne, où une majorité de juvéniles migre, qu’au printemps.

L’utilisation du linéaire côtier permet aux oiseaux de réduire les risques d’erreurs de navigation induites par le vent. Il semble également que si les oiseaux n’ajustent par leur trajectoire sur le moment, cette déportation est compensée plus tard, à mesure qu’approche la destination finale : il est tout à fait possible que le lendemain, les vents soufflent de l’autre côté, et que les oiseaux soient déportés dans l’autre sens. Corriger systématiquement la déportation causée par le vent causerait une perte d’énergie importante. Beaucoup de migrateurs utilisent ainsi les vents arrières même lorsque ceux-là ne sont pas exactement orientés dans la direction qu’emprunte leur migration : on appelle ce phénomène la pseudo-déportation, qui sera compensée ultérieurement par une modification de la trajectoire ou par l’utilisation de vents de secteur différent.

 

A quelle altitude voler ?

L’altitude de vol est déterminée en fonction de 4 principaux facteurs :

  • le vent, de direction et force variable selon l’altitude, dont dépendra la vitesse de l’oiseau ; il s’agit nettement du facteur le plus important (Bruderer et al. 2001) ;
  • la température, l’altitude réduisant les risques d’hyperthermie ;
  • la déshydratation, plus faible lorsque la température diminue, mais importante à haute altitude, où la pression partielle de l’Oxygène dans l’air est plus faible ;
  • l’effort entrepris pour prendre de l’altitude et s’y maintenir.

Le record d’altitude en vol est actuellement détenu par un vautour de Rüppell qui a percuté un avion à 11300 m en Côte d’Ivoire. L’oie à tête barrée traverse l’Himalaya à plus de 10000 m d’altitude, et en Europe, des cygnes ont été signalés à 8000-8500 m. Le polymorphisme de l’hémoglobine permet à ce genre d’espèces de supporter des altitudes très élevées.

Les études radars en Suisse et en Allemagne ont montré qu’entre 90 et 95 % des passereaux et des limicoles migraient à moins de 2000 m.

On peut définir quelques règles générales :

  • Les migrateurs nocturnes atteignent leur altitude maximale 2h après le coucher du soleil en Europe, et ajustent ensuite leur altitude de vol aux conditions de vent optimales (Bruderer & Steidinger 1972).
  • Les migrateurs nocturnes migrent plus hauts que les migrateurs diurnes. Par exemple, au printemps, sur ces derniers sites, l’altitude moyenne était 700 ou 910 m (selon les études) la nuit et de 400 m le jour.
  • En automne, l’altitude est inférieure à celle du printemps sur un même site. 
  • De jour, les oiseaux à vol battu migrent à plus basse altitude que les oiseaux à vol plané.
  • Il semble que les migrateurs les plus rapides fréquentent des altitudes plus élevées que les oiseaux plus lents.
  • Par vent de face, les oiseaux volent à plus faible altitude lorsque la force du vent diminue.
  • L’altitude est plus élevée lors de la traversée d’océans (altitude moyenne de 4000 m au-dessus des Caraïbes, par exemple). Cela peut valoir aussi pour la traversée de déserts : au-dessus du désert du Neguev (Israël), la majorité des migrateurs se concentre entre 1000 et 3000 m (mais 250-1500 m au-dessus du Sahara).
  • Par rapport au sol, les oiseaux migrent plus haut en plaine alors que les massifs montagneux sont souvent traversés à faible altitude, en utilisant les cols : beaucoup de sites de suivi de la migration active (ou de baguage) profitent d’ailleurs de cette propriété.

Se déplacer la nuit ou le jour ?

Rossignol philomèle A. FosséLes études récentes menées par radar ont montré que 2/3 des oiseaux volent de nuit à notre insu. Chez les passereaux, la majorité des migrateurs diurnes sont des migrateurs courte distance, principalement des granivores (par ex. alouettes, fringilles, bruants), également quelques insectivores (pipits, bergeronnettes). La principale exception est constituée par les hirondelles, migratrices au long cours, rares passereaux dont la migration semble exclusivement diurne (chez la plupart des autres migrateurs diurnes, une plus ou moins faible partie du trajet peut s’effectuer de nuit), sauf lors de la traversée du Sahara. Ainsi, la majorité des passereaux migrateurs (principalement les longs courriers) vont privilégier la migration nocturne (c’est aussi le cas des limicoles, des oies, de la caille des blés, etc..).

Mais qu'est-ce qui détermine la migration de nuit ou de jour ? Pour certains, la réponse est évidente. Ainsi, les rapaces et les cigognes dépendent des courants thermiques pour effectuer des alternances d’ascendance et de glissements passifs (des cas de migration nocturne ont toutefois déjà été rapportés chez ces espèces).

On pourrait penser que la nuit, le risque de prédation est moins important. Certains prédateurs (rapaces nocturnes, mais aussi le faucon pèlerin et les chauves-souris du groupe des noctules) se sont toutefois spécialisés dans la capture des migrateurs nocturnes. On peut aussi invoquer la préférence qu’auraient ces migrateurs dans l’utilisation des étoiles plutôt que du soleil pour s’orienter. Mais il est peu probable que cette raison soit la principale explication : les migrateurs doivent faire face à de nombreuses nuits nuageuses.

Trois principales raisons semblent se dégager (Berthold, 2001) :

Le gain de temps et la nécessité de s’alimenter

  • Pour les migrateurs au long cours en particulier, le temps alloué à la migration est restreint, et deviendrait un problème s’ils devaient s’alimenter et migrer de jour. Seule la migration nocturne leur permet de couvrir les grandes distances dans le laps de temps qui leur est disponible, et les journées sont mises à profit pour s’alimenter, les passereaux s’alimentant traditionnellement de jour. On considère que pour les petits passereaux, l’optimisation du coût énergétique de la migration suppose un rapport temps de vol / temps de halte égal à 1/7 (Hedenström et Alerstam 1997).
  • Les migrateurs courte distance disposent de plus de temps pour effectuer leur migration : la plupart migrent principalement en matinée, et s’alimentent le reste de la journée.

Une économie d’énergie

  • La migration nocturne offre un grand nombre d’avantages :
    • les dépenses énergétiques sont moindres dans l’air nocturne plus frais et plus dense ;
    • les vents horizontaux sont plus faibles la nuit et la probabilité de faire face à des vents contraires puissants est ainsi plus faible ;
    • la gamme de variation des directions du vent est plus réduite la nuit, ce qui facilite le choix d’une altitude de vol à laquelle les vents sont favorables ;
    • les turbulences verticales susceptibles de gêner la migration sont plus rares la nuit.

Moins de risques physiologiques

Les oiseaux migrateurs font face au danger provenant de l’hyperthermie et de la déshydratation. Ces deux menaces sont considérablement réduites la nuit par les températures inférieures et le taux d’humidité supérieure.

La migration rampante

Ce terme est employé pour décrire les phases de migration -surtout le fait des petits passereaux- qui s’effectuent non pas en vol direct, mais en passant d’un buisson à l’autre, dans la direction normale de leur migration. Il s’agit surtout des espèces migrant la nuit : de jour, elles poursuivent ainsi leur trajet par petites escales, en se nourrissant plus souvent (Dubois & Rousseau, 2005).

De même, certains oiseaux de mer, comme les canards, les alcidés ou les Fous de Bassan, peuvent couvrir plus de 1000 km (en plusieurs fois) en nageant durant une partie de la journée dans le sens de leur direction de migration (Schüz et al. 1971).

Les vols en formation

Le vol en V des Oies, des cormorans, des grues cendrées ou des vanneaux sont bien connus. Les pigeons emploient également cette technique, les individus s’alignant souvent les uns derrière les autres.  Dans ce genre de vols, les oiseaux échangent en permanence leurs positions, afin que l’oiseau de tête ne soit pas toujours le même : celui-ci dépense en effet beaucoup plus d’énergie. D’après Hummel et Beukenberg (1998), le gain d’énergie obtenu grâce aux vols en formation atteint 20%.

Les adptations physiologiques

Les oiseaux ont, en général, en plus des ailes et des plumes, un corps aérodynamique, un poids léger (dû aux cavités d’air présentes dans leurs os), une queue aérodynamique relativement longue, des systèmes cardiovasculaire et respiratoire particuliers et de nombreuses adaptations musculaires au vol. Il existe de nombreux types de perfectionnements du métabolisme des oiseaux leur permettant d’entreprendre leur migration : par exemple, pour mieux utiliser l’oxygène, plus rare en altitude, ou encore, pour maintenir une chaleur à peu près constante durant le vol.

Les migrateurs sont généralement caractérisés par des ailes relativement longues et pointues. Notons à ce propos que les adultes de petits passereaux ont les ailes plus pointues que les juvéniles, et migrent de fait probablement plus vite (Berthold 2001).

De nombreuses adaptations du métabolisme répondent à une accumulation et une dépense optimales des réserves de graisse.

La thermorégulation est toutefois un aspect essentiel pour expliquer l’emploi de certains modes de migration : chez les petits passereaux, le rendement des muscles de vol est estimé à 0,07-0,15, et atteint 0,3 chez les plus grandes espèces : c'est-à-dire que seulement 30% (ou 7% au minimum) de l’énergie métabolique est convertie en énergie mécanique, le reste étant dissipé sous forme de chaleur. L’hyperthermie est donc un danger important (la température corporelle peut ainsi atteindre près de 47°C en vol, température presque létale), et de même, si trop d’eau est perdue par évaporation en plus de ce dernier processus, l’oiseau peut aussi risquer la déshydratation. L’augmentation de l’altitude de vol et la migration nocturne permettent en partie de limiter le risque d’hyperthermie, et l’utilisation de la graisse produit de l’eau métabolique, qui contrebalance en partie la perte d’eau lors de la respiration.

Plusieurs adaptations aux altitudes élevées protègent les migrateurs des risques d’hypoxie (déficience en oxygène), d’hypocapnie (déficience en dioxyde de carbone) et d’alcalose (chute de la concentration en hydrogène dans le sang) : elles résident dans la forme de l’appareil respiratoire, qui a une efficacité beaucoup plus élevée que celle des mammifères pour l’échange de gaz ; le cœur est également deux fois plus grand que celui des mammifères de même taille, et la constriction des vaisseaux sanguins cérébraux (l’effet direct d’une hypoxie ou d’une hypocapnie chez les mammifères) n’a, pour des raisons encore inconnues, jamais lieu chez les oiseaux.

Enfin, les espèces atteignant des altitudes très élevées, comme l’oie à tête barrée ou le vautour de Rüppell sont équipées pour effectuer des changements rapidesd’altitude  : elles possèdent plusieurs types d’hémoglobines utilisées chacune en fonction de l’altitude.

Quand muer ?

Canard chipeau mâle. F. CrosetAvec le temps, les plumes s’usent, et sont remplacées par de nouvelles, ce qui implique de perdre les anciennes. Mais la mue, en plus de consommer beaucoup d’énergie, réduit la performance de vol. Il faut donc établir la meilleure stratégie possible.

Certains oiseaux, comme la plupart des anatidés (canards), perdent d’un coup toutes leurs plumes de vol (les rémiges, plumes de vol, et les rectrices, plumes de queue). Les plumes du corps ont été renouvellées auparavant, afin qu’ils ne se retrouvent pas nus (!), mais surtout pour être remplacées uniquement par des plumes de type femelle, c'est-à-dire de couleurs ternes, ce qui confère aux mâles une plus grande discrétion car le temps que les plumes de vol repoussent, les canards sont extrêmement vulnérables à la prédation. Cette mue a lieu peu avant le départ en migration postnuptiale : celle-ci peut alors être effectuée avec des plumes toutes neuves.

Au contraire, certains grands voiliers (grands rapaces, albatros) ont un besoin extrêmement précieux de conserver en permanence de parfaites compétences de vol. La mue s’effectue alors très lentement, s’étalant sur plusieurs années ; les plumes, plus grandes, mettent plus de temps à pousser (à titre de comparaison, une rémige primaire externe de Tournepierre à collier met environ 30 jours à pousser).

La plupart des passereaux migrateurs (surtout les longs courriers) effectuent leur mue (qui dure en général entre 1 et 2 mois) avant le départ en migration d’automne. Toutefois, chez beaucoup, faute de temps, la mue est interrompue au niveau des rémiges secondaires (les primaires ayant déjà été remplacées) dès qu’arrive le temps du départ. 

La majorité des limicoles l’effectuent quant à eux en hiver, avant le départ en migration de printemps. Mais pour des oiseaux de taille semblable, on peut observer des stratégies totalement différentes. Ainsi, plusieurs populations de bécasseau variable effectuent leur mue durant la reproduction. D’autres, comme le bécasseau violet, effectuent une courte migration avant de muer, dans des régions où l’arrivée de l’hiver restreint le temps alloué à la mue. Enfin, certains comme le bécasseau cocorli muent sur leurs sites d’hivernage tropicaux après une longue migration. Même au sein d’une même espèce, comme le pluvier argenté, dont la répartition hivernale est extrêmement étendue, on peut observer plusieurs stratégies de mue : la mue a lieu sur les sites d’hivernage, mais elle se produit entre août et novembre et s’étend environ sur 90 jours chez les oiseaux hivernant le plus au nord (Europe), alors qu’elle s’étale entre octobre et février et dure en moyenne 120 jours chez les oiseaux hivernant en Afrique du Sud et en Australie (Serra 1998, Underhill 2003). Ces stratégies sont une réponse aux conditions climatiques locales : les pluviers argentés hivernant plus au nord doivent achever leur mue avant l’arrivée du froid ; s’ils n’y parviennent pas, ils l’achèveront au printemps (c’est le cas de 20 à 30% des individus).  

Comment s'orienter ?

La question de savoir comment les oiseaux migrateurs arrivent à retrouver leur territoire après plusieurs milliers de kilomètres parcourus passionne la curiosité humaine depuis des siècles. De nombreuses études scientifiques ont eu lieu sur le sujet et beaucoup de réponses ont été apportées, mais nous sommes encore loin d’une compréhension parfaite du phénomène ! Nous savons actuellement que les oiseaux utilisent pour s'orienter d'une part des repères visuels géographiques (reliefs, traits côtiers...), d'autre part les astres (soleil, lune, étoiles), enfin le champ magnétique terrestre.

Plus précisément, nous savons désormais que pour s’orienter, aussi bien lors de petits déplacements que durant une migration au long cours, les oiseaux se servent de compas biologiques internes : il s’agit de mécanismes permettant aux animaux de maintenir une direction constante en utilisant des référentiels externes dont l’information est traitée au niveau neurophysiologique.

On a découvert trois types de compas biologiques :

Le compas solaire (Kramer, 1952) : plusieurs oiseaux utilisent une sorte d’horloge interne pour s’orienter en fonction de l’azimut solaire (angle formé par la projection sur terre d’une droite reliant la terre au soleil avec une droite reliant le point cardinal de l’hémisphère opposé), et non de l’altitude solaire (Schmidt-Koenig 1990), aussi bien pour migrer sur de longues distances que pour orienter des recherches afin de retrouver des graines dissimulées (par exemple dans le cas des geais). Cela semble être le principal mode d’orientation employé pour certaines espèces, particulièrement dans les régions polaires, par exemple par les limicoles arctiques (Alerstam et al. 2001). Le compas solaire ne peut bien entendu pas être employé par ciel très nuageux.

Le compas magnétique (Merkel et al. 1958) : diverses expériences menées avec des oiseaux en cage soumis à différents champs magnétiques et simulant un départ en migration ont montré que les oiseaux adoptaient la direction imposée par le champ magnétique terrestre.

La terre peut être vue comme un gros aimant, avec deux pôles magnétiques (N et S) situés proches des pôles géographiques (le pôle Nord magnétique est actuellement à 1000 km à l’ouest du pôle N géographique, mais s’en rapproche de 40 km par an). Les lignes de champ ont un angle d’inclinaison qui varie à travers la planète : il est de 90° aux pôles et 0° à l’équateur, et varie d’environ 0.01° tous les kilomètres. Les oiseaux utilisent l’angle d’inclinaison de ces lignes de champ pour s’orienter.

Fichier:Geomagnetisme.svg

On a par exemple constaté que les gobemouches noirs changent de direction migratoire lorsque les valeurs du champ magnétique changent (Beck et Wiltschko 1988). Une expérience amusante fut menée sur des rossignols prognés (Fransson et al. 2001) : avant de traverser le Sahara, ces oiseaux, venant de Scandinavie, s’arrêtent en Egypte pour reconstituer leurs réserves de graisse. Avant leur départ en migration, les chercheurs ont capturé et maintenu en captivité deux groupes de rossignols prognés, l’un soumis artificiellement au champ magnétique égyptien, l’autre au champ magnétique suédois. Les chercheurs ont constaté que les oiseaux du premier groupe constituaient des réserves de graisse significativement plus importantes que ceux du deuxième groupe. 

Le compas magnétique semble être le plus utilisé lors de la migration (surtout dans les latitudes tempérées), et il explique notamment l’aptitude des oiseaux à migrer par ciel couvert. Il serait présent chez toutes les espèces d’oiseaux (mais les oiseaux migrateurs présentent plus de magnétite dans les cellules épithéliales que les non-migrateurs).

Ce compas n’est pas utilisable aux pôles géomagnétiques et à l’équateur géomagnétique, et semble être utilisé en complément du compas solaire dans les zones proches des pôles géographiques.

(Source image: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Geomagnetisme.svg )

Le compas stellaire (Sauer 1957) : il a été constaté que, même si les oiseaux sont capables de migrer la nuit par ciel nuageux, la capacité d’orientation est cependant très réduite. L’existence d’un compas stellaire pour quelques espèces a désormais été démontrée (entre autres pour les Fauvettes à tête noire et des jardins, le Gobemouche noir et le Rougequeue à front blanc), en représentant le ciel nocturne dans un planétarium, et en n’y faisant varier que l’orientation du ciel afin d’observer si les oiseaux qui y sont placés choisissent une direction de vol différente ; de même, avec un ciel de printemps, les oiseaux s’orientent au nord, et avec un ciel d’automne, au sud.

Utilisent-ils le ciel nocturne dans son ensemble, ou certaines étoiles en particulier ? Emlen (1967), a voulu vérifier (en utilisant les Passerins indigos) si les oiseaux utilisaient l’étoile polaire (dont la caractéristique principale est de conserver la même position toute l’année) : ni le retrait de l’étoile polaire dans le planétarium, ni celui de constellations prises une à une, ne modifiait l’aptitude à choisir la bonne direction. Par contre, il a pu montrer que la zone du ciel utilisée pour s’orienter était celle située à 35° autour de l’étoile polaire, centre de rotation du ciel nocturne.

Le compas stellaire n’est pas inné : des jeunes oiseaux élevés sans la possibilité de voir le ciel nocturne sont incapables de s’orienter avec les étoiles au moment du départ en migration ; ils apprennent à interpréter le ciel nocturne en observant la rotation céleste. Ils orienteront ensuite leur première migration (postnuptiale) en volant dans la direction opposée à ce centre de rotation, qui indique le Nord.

Les migrateurs diurnes peuvent ainsi également utiliser les informations liées à la rotation céleste. Des études plus récentes ont montré que les oiseaux semblent également pouvoir interpréter la rotation céleste à partir des variations de polarisation de la lumière du jour (Able et Able, 1993).

Le compas stellaire est toutefois utilisé uniquement en complément du compas magnétique : il ne fournit à l’oiseau qu’une direction correspondant au sud géographique, et doit être combiné avec le compas magnétique pour établir la direction sud-ouest (par exemple) vers laquelle migre normalement l’espèce.

Le compas stellaire fournit donc la direction de référence, et le compas magnétique la déviation spécifique par rapport à cette direction de référence. On ne sait pas actuellement si l’un des trois compas est utilisé préférentiellement, et dans quelle mesure l’un est utilisé pour calibrer l’autre.

Cette manière de coder le trajet migratoire paraît complexe au premier abord, mais offre des avantages considérables aux oiseaux : le compas stellaire permet d’atténuer les effets des variations de champ magnétique dues à l’activité du noyau terrestre (le sud géographique ne varie pas), mais ne peut pas se suffire à lui-même, ne serait-ce que les nuits nuageuses.

Mais s'orienter ne suffit pas, les oiseaux doivent également savoir naviguer!

Le changement climatique a t-il un impact sur les migrations ?

Echasses blanches. F. CrosetLes changements climatiques semblent également avoir déjà des conséquences sur la migration des oiseaux. Certaines espèces ont tendance à revenir plus tôt au printemps sur les lieux de reproduction (touchant particulièrement les migrateurs partiels, plus sensibles aux variations de températures « régionales » que les espèces qui hivernent au cœur de l’Afrique). 
Depuis trente ans, cette précocité atteint 5 à 12 jours selon les espèces. Si les dates d’arrivée des migrateurs sur les sites de reproduction ne coïncident pas avec le pic d’émergence des insectes, la mortalité dans les nichées peut être drastique. A terme, cela pourrait nuire fortement à leur avenir et conduire peut-être à des extinctions, au moins locales. 

De même, certaines espèces jusqu’alors migratrices trans-sahariennes, ont tendance à hiverner en petit nombre en Europe du Sud, ainsi qu’en France (par exemple, crabier chevelu, cigognes blanche et noire, milan noir, aigle botté, balbuzard pêcheur, petit gravelot, échasse blanche, guifette moustac, etc.). On ne sait pas encore si les changements climatiques peuvent influer sur le dépassement d’aire printanier (des espèces méridionales sont en progression vers le nord) ou sur les arrivées d’oiseaux originaires du Moyen-Orient ou de Sibérie. 

Dans le même ordre d’idée, les changements climatiques peuvent induire des périodes de sécheresses importantes. L’extension de la ceinture désertique en Afrique augmente les trajets à parcourir pour les migrateurs. Or les oiseaux sont « programmés » pour une certaine distance, au-delà de laquelle, faute de « carburant », ils doivent se poser. Des chercheurs allemands ont montré pour certaines espèces comme la fauvette des jardins, que sa diminution était partiellement liée à cette distance à franchir pour rejoindre des zones d’hivernage favorables, aujourd’hui supérieure à celle d’autrefois.

Par ailleurs, les migrateurs hivernant en Afrique sub-saharienne sont directement touchés par le déficit pluvial qui sévit depuis plus de trois décennies dans les zones sahéliennes et soudaniennes notamment : le CRBPO a ainsi mis en évidence que cela pouvait conduire au déclenchement précoce de la migration (canard pilet et sarcelle d'été, barge à queue noire et combattant).

Au sein d’une même espèce, le calendrier migratoire est également susceptible de varier plus ou moins au cours du temps, en réponse aux modifications climatiques. Cette flexibilité peut s’observer à très court terme : d’une année sur l’autre, on a montré que les hirondelles rustiques avançaient leur date d’arrivée d’1,6-1,8 jours pour 1°C d’augmentation de température (Spark 1999). A plus long terme, on constate que ce glissement du timing migratoire peut se faire simplement sur les individus précurseurs, sur la médiane du passage ou sur les individus retardataires. Par exemple, lors de la migration postnuptiale du pouillot fitis en Allemagne (Fiedler 2003), entre 1972 et 2000, on n’observe aucune différence de timing migratoire à la station de baguage de Mettnau pour les 50% d’individus passant en premier, mais le cap de 80 % et 95 % d’individus capturés survient de plus en plus tard dans la saison entre ces deux dates.

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