Des chercheurs de l’université Cornell étudient la physique derrière cette capacité en enregistrant des séquences vidéo à haute vitesse de libellules en vol et en intégrant les données dans des modèles informatiques, et ils présenteront leurs résultats lors de la 67e réunion annuelle de la division de la dynamique des fluides de l’American Physical Society (APS), qui se tiendra du 23 au 25 novembre à San Francisco.

« Les libellules ont tendance à avoir un vol imprévisible – c’est ce qui les rend fascinantes. Elles planent un peu, et de temps en temps, elles font un virage rapide et net. Elles restent rarement juste devant votre caméra pour que nous puissions les contempler », a expliqué la chercheuse principale Jane Wang.

En collaboration avec Anthony Leonardo à Janelia Farm, le campus de recherche du Howard Hughes Medical Institute, Wang a conçu une méthode expérimentale unique pour que les libellules effectuent des manœuvres aériennes répétables : fixer un minuscule aimant à la face inférieure de chaque insecte qui leur permet de se suspendre à l’envers à une tige métallique. Lorsque l’aimant est relâché, a déclaré Wang, « les libellules comprennent en quelque sorte l’orientation et elles effectuent une manœuvre stéréotypée : elles roulent leur corps pour faire un virage de 180 degrés. »

En suivant les orientations du corps et des ailes à l’aide d’un enregistrement vidéo à haute résolution de ce roulement rapide, l’équipe a découvert comment les libellules modifiaient l’aérodynamisme de leurs ailes pour exécuter le virage.

« Les ailes d’un avion sont orientées à un certain angle fixe. Mais les insectes ont la liberté de faire tourner leurs ailes », a expliqué Wang. En ajustant l’orientation des ailes, les libellules peuvent modifier les forces aérodynamiques agissant sur chacune de leurs quatre ailes.

Les insectes irisés peuvent également changer la direction dans laquelle ils battent des ailes — connue techniquement comme leur « plan de course ». Les nouvelles données ont montré que les libellules peuvent ajuster l’orientation du plan de frappe de chaque aile indépendamment.

Avec autant de variables différentes, comprendre comment les libellules contrôlent leur vol est une tâche compliquée. « Notre travail consiste à essayer de découvrir les stratégies clés que les libellules utilisent pour tourner », a expliqué Wang. Elle et son étudiant diplômé James Melfi Jr. intègrent leurs données dans une simulation informatique d’insectes en vol libre, ce qui leur permet d’examiner l’effet distinct de chaque changement cinématique.

Wang décrit le travail de son groupe comme « l’utilisation de principes physiques pour expliquer le comportement animal. »

« Même si les organismes biologiques sont complexes, ils obéissent à certaines lois de base — dans ce cas, la dynamique des fluides. (…) J’espère comprendre comment ces lois fondamentales influencent l’évolution des insectes et le câblage de leurs circuits neuronaux. »