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Les oiseaux forment, après les poissons, les amphibiens et les reptiles, la quatrième grande famille (ou classe) de vertébrés avant les mammifères. Ils se caractérisent par leur aptitude à s'élever dans l'air, bien que certaines espèces soient incapables de voler. Outre l'existence de fossiles d'oiseaux à dents très proches des reptiles, datant du Crétacé (archaeopteryx, ichthyornis, hesperornis), de nombreux caractères autorisent le rapprochement des deux groupes : le condyle unique de l'articulation du crâne, l'os carré reliant ce dernier à la mandibule, le "peigne" du globe oculaire, les noyaux dans les globules rouges du sang et, bien sûr, l'oviparité amniotique. Les oiseaux sont-ils pour autant des descendants des reptiles qui se seraient adaptés au vol, facteur qui les différencie de tous les vertébrés à l'exception des chauves-souris ? La réponse semble positive; en notant toutefois que la parenté remonte, ici encore, à une forme très primitive des reptiles, les pseudosuchiens ou cotylosauriens, apparus entre le Permien et le Trias et eux-mêmes proches cousins des premiers amphibiens, les stégocéphales.
S'ils peuvent donc être rattachés aux reptiles, les oiseaux montrent cependant des signes évidents d'une augmentation de l'adaptabilité. Des vertèbres cervicales apportent une grande mobilité à leur tête et, surtout, ils accèdent à la conservation de la température interne du corps (environ 41° C). Cette homéothermie est atteinte grâce à la double circulation sanguine, que rend possible la séparation des ventricules du coeur, organe particulièrement rapide chez les petites espèces (jusqu'à 1 000 battements par minute). Elle est favorisée par les comportements face aux températures extrêmes (ébouriffage des plumes, rapprochement, migration contre le froid, accélération du rythme respiratoire contre la chaleur). Les autres caractéristiques principales des oiseaux relèvent de leur mode de locomotion. L'absence de dents remplacées par un bec corné; la peau lisse dépourvue de glandes; la digestion rapide et l'absence de vessie; les os creux occupés par des sacs aériens reliés au système respiratoire : tout tend vers la légèreté. La transformation des membres antérieurs en ailes fait des jambes, particulièrement longues chez les échassiers, les uniques sustentateurs de la marche. Gênant pour cette dernière, l'englobement du fémur à l'intérieur du corps abaisse le centre de gravité et favorise au contraire le vol. Celui-ci est facilité en outre par la présence de plumes sur les ailes, la queue et certaines zones de la peau appelées ptérylies; et par le squelette de la cage thoracique renforcée d'un bréchet, proéminent chez les oiseaux volants et sur lequel viennent se fixer les puissants muscles des ailes. 
Les oiseaux se reproduisent par accouplement (la femelle ne possède qu'un ovaire). Ils construisent des nids, pondent et couvent les oeufs selon des modalités qui varient beaucoup en fonction des espèces, tout comme diffèrent leurs modes d'éducation des petits, puis de vie. Les oiseaux nidifuges éclosent sous forme de poussins couverts de duvets, prêts à marcher ou nager, et se distinguent des oiseaux nidicoles, qui naissent nus chez certaines espèces, aveugles chez d'autres, mais toujours incapables de survivre sans l'aide de leur parents. Cette différence ne valide pas la classification, l'une des plus discutées par les zoologistes qui distinguent aujourd'hui deux sous-classes : les ratites, à ailes réduites, dépourvus de bréchet et ne volant pas; et les carinates, oiseaux aériens divisés en fonction de leurs aptitudes locomotrices.

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