Contre-éclairage - Counter-illumination
Le contre-éclairage est une méthode de camouflage actif observée chez les animaux marins tels que le calmar luciole et le poisson midshipman , et dans les prototypes militaires, produisant une lumière correspondant à leur arrière-plan en termes de luminosité et de longueur d'onde.
Les animaux marins de la zone mésopélagique (moyenne de l'eau) ont tendance à apparaître sombres sur la surface claire de l'eau lorsqu'ils sont vus d'en bas. Ils peuvent se camoufler, souvent contre les prédateurs mais aussi contre leurs proies, en produisant de la lumière avec des photophores bioluminescents sur leurs surfaces tournées vers le bas, réduisant ainsi le contraste de leurs silhouettes avec l'arrière-plan. La lumière peut être produite par les animaux eux-mêmes, ou par des bactéries symbiotiques , souvent Aliivibrio fischeri . Diffère contre-éclairage de countershading , qui utilise des pigments que tels que la mélanine pour réduire l'apparence des ombres. C'est l'un des types dominants de camouflage aquatique , avec la transparence et l' argenture . Les trois méthodes font que les animaux en eau libre ressemblent à leur environnement.
Le contre-éclairage n'a pas encore été largement utilisé dans l' armée , mais pendant la Seconde Guerre mondiale, il a été testé sur des navires dans le cadre du projet canadien de camouflage d'éclairage diffus et dans des avions dans le cadre du projet américain Yehudi lights .
Chez les animaux marins
Mécanisme
Contre-éclairage et contre-ombrage
En mer, le contre-éclairage est l'une des trois méthodes dominantes de camouflage sous - marin , les deux autres étant la transparence et l'argenture. Parmi les animaux marins, en particulier les crustacés , les céphalopodes et les poissons , le camouflage par contre-éclairage se produit lorsque la lumière bioluminescente des photophores sur la surface ventrale d' un organisme est adaptée à la lumière rayonnante de l'environnement. La bioluminescence est utilisée pour masquer la silhouette de l'organisme produite par la lumière descendante. Le contre-éclairage diffère du contre- ombrage , également utilisé par de nombreux animaux marins, qui utilise des pigments pour assombrir le dessus du corps tandis que le dessous est le plus clair possible avec du pigment, à savoir le blanc. Le contre-ombrage échoue lorsque la lumière tombant sur le dessous de l'animal est trop faible pour le faire apparaître à peu près aussi brillant que l'arrière-plan. Cela se produit généralement lorsque l'arrière-plan est la surface de l'océan relativement brillante et que l'animal nage dans les profondeurs mésopélagiques de la mer. Le contre-éclairage va plus loin que le contre-ombrage, illuminant en fait le dessous du corps.
Photophores
Le contre-éclairage repose sur des organes qui produisent de la lumière, les photophores. Ce sont des structures à peu près sphériques qui apparaissent comme des taches lumineuses sur de nombreux animaux marins, y compris les poissons et les céphalopodes. L'organe peut être simple ou aussi complexe que l'œil humain, équipé de lentilles, d'obturateurs, de filtres colorés et de réflecteurs.
Chez le calmar bobtail hawaïen ( Euprymna scolopes ), la lumière est produite dans un grand et complexe organe lumineux à deux lobes à l'intérieur de la cavité du manteau du calmar. Au sommet de l'orgue (côté dorsal) se trouve un réflecteur, dirigeant la lumière vers le bas. En dessous se trouvent des conteneurs (cryptes) bordés d' épithélium contenant des bactéries symbiotiques productrices de lumière. Au-dessous de ceux-ci se trouve une sorte d' iris , constitué de branches (diverticules) de son encrier ; et en dessous se trouve une lentille. Le réflecteur et la lentille sont tous deux dérivés du mésoderme . La lumière s'échappe de l'orgue vers le bas, une partie voyageant directement, une partie sortant du réflecteur. Quelque 95 % des bactéries productrices de lumière sont évacuées à l'aube chaque matin ; la population de l'organe lumineux se développe ensuite lentement pendant la journée jusqu'à un maximum d'environ 10 12 bactéries à la tombée de la nuit : cette espèce se cache dans le sable à l'abri des prédateurs pendant la journée, et ne tente pas de contre-éclairage pendant la journée, ce qui boîtier nécessitent une lumière beaucoup plus vive que son organe lumineux de sortie. La lumière émise brille à travers la peau du dessous du calmar. Pour réduire la production de lumière, le calmar peut changer la forme de son iris ; il peut également ajuster la force des filtres jaunes sur sa face inférieure, ce qui modifie vraisemblablement l'équilibre des longueurs d'onde émises. La production de lumière est corrélée à l'intensité de la lumière descendante mais environ un tiers aussi brillante ; le calmar est capable de suivre les changements répétés de luminosité.
Correspondance de l'intensité lumineuse et de la longueur d'onde
La nuit, les organismes nocturnes font correspondre à la fois la longueur d'onde et l' intensité lumineuse de leur bioluminescence à celle du clair de lune descendant et la dirigent vers le bas lorsqu'ils nagent, pour les aider à rester inaperçus des observateurs en dessous.
Chez le calamar ( Abralia veranyi ) une espèce qui migre quotidiennement entre la surface et les eaux profondes , une étude a montré que la lumière produite est plus bleue dans les eaux froides et plus verte dans les eaux plus chaudes, la température servant de guide pour le spectre d'émission requis . L'animal a plus de 550 photophores sur sa face inférieure, constitués de rangées de quatre à six grands photophores traversant le corps et de nombreux photophores plus petits dispersés sur la surface. Dans l'eau froide à 11 degrés Celsius, les photophores du calmar ont produit un spectre simple (unimodal) avec son pic à 490 nanomètres (bleu-vert). Dans une eau plus chaude à 24 degrés Celsius, le calmar a ajouté une émission plus faible (formant un épaulement sur le côté du pic principal) à environ 440 nanomètres (bleu), provenant du même groupe de photophores. D'autres groupes sont restés non éclairés : d'autres espèces, et peut-être A. veranyi de ses autres groupes de photophores, peuvent produire une troisième composante spectrale en cas de besoin. Un autre calmar, Abralia trigonura , est capable de produire trois composantes spectrales : à 440 et à 536 nanomètres (vert), apparaissant à 25 Celsius, apparemment à partir des mêmes photophores ; et à 470-480 nanomètres (bleu-vert), facilement le composant le plus fort à 6 Celsius, apparemment d'un groupe différent de photophores. De nombreuses espèces peuvent en outre faire varier la lumière qu'elles émettent en la faisant passer à travers un choix de filtres colorés.
Le camouflage de contre-éclairage a réduit de moitié la prédation chez les individus qui l'utilisent par rapport à ceux qui ne l'utilisent pas chez le poisson aspirant Porichthys notatus .
Bioluminescence autogène ou bactériogène
La bioluminescence utilisée pour le contre-éclairage peut être soit autogène (produite par l'animal lui-même, comme chez les céphalopodes pélagiques tels que Vampyroteuthis , Stauroteuthis , et les poulpes pélagiques chez les Bolitaenidae ) ou bactériogène (produite par des symbiotes bactériens ). La bactérie luminescente est souvent Aliivibrio fischeri , comme par exemple chez le calmar bobtail hawaïen.
But
Se cacher des prédateurs
Réduire la silhouette est avant tout une défense anti-prédateur pour les organismes mésopélagiques (mi-eaux). La réduction de la silhouette de la lumière descendante très directionnelle est importante, car il n'y a pas de refuge en eau libre et la prédation se produit par le bas. De nombreux céphalopodes mésopélagiques tels que le calmar luciole ( Watasenia scintillans ), les crustacés décapodes et les poissons des grands fonds utilisent le contre-éclairage; cela fonctionne mieux pour eux lorsque les niveaux de lumière ambiante sont faibles, laissant la lumière diffuse descendante d'en haut comme seule source de lumière. Certains requins d'eau profonde, dont Dalatias licha , Etmopterus lucifer et Etmopterus granulosus , sont bioluminescents, très probablement pour se camoufler contre les prédateurs qui attaquent par le dessous.
Se cacher de la proie
Outre son efficacité en tant que mécanisme d'évitement des prédateurs, le contre-éclairage est également un outil essentiel pour les prédateurs eux-mêmes. Certaines espèces de requins, comme le requin lanterne à ventre de velours des eaux profondes ( Etmopterus spinax ), utilisent le contre-éclairage pour rester cachés de leurs proies. D'autres exemples bien étudiés incluent le requin emporte - pièce ( Isistius brasiliensis ), le poisson hache marin et le calmar hawaïen. Plus de 10 % des espèces de requins peuvent être bioluminescentes, bien que certaines, comme les requins lanternes, puissent utiliser la lumière pour la signalisation ainsi que pour le camouflage.
Vaincre le camouflage de contre-éclairage
Un animal camouflé par contre-éclairage n'est pas totalement invisible. Un prédateur pourrait résoudre des photophores individuels sur le dessous d'une proie camouflée, avec une vision suffisamment précise, ou il pourrait détecter la différence de luminosité restante entre la proie et l'arrière-plan. Les prédateurs avec une acuité visuelle de 0,11 degré (d'arc) seraient capables de détecter des photophores individuels du poisson lanterne de Madère Ceratoscopelus maderensis jusqu'à 2 mètres (2,2 yd), et ils seraient capables de voir la disposition générale des groupes de photophores avec moins bonne acuité visuelle. La même chose s'applique également à A. veranyi , mais il a été largement révélé par ses nageoires et ses tentacules non éclairés, qui apparaissent sombres sur le fond jusqu'à 8 mètres. Tout de même, le camouflage en contre-illumination de ces espèces est extrêmement efficace, réduisant radicalement leur détectabilité.
Prototypes militaires
Le camouflage actif sous forme de contre-éclairage a rarement été utilisé à des fins militaires, mais il a été prototypé dans le camouflage de navires et d' avions à partir de la Seconde Guerre mondiale.
Pour les navires
Le camouflage d'éclairage diffus , dans lequel la lumière visible est projetée sur les côtés des navires pour correspondre à la faible lueur du ciel nocturne, a été expérimenté par le Conseil national de recherches du Canada à partir de 1941, puis par la Royal Navy , pendant la Seconde Guerre mondiale. Une soixantaine de projecteurs de lumière étaient montés tout autour de la coque et sur la superstructure des navires comme le pont et les cheminées. En moyenne, le système a réduit la distance à laquelle un navire pouvait être vu depuis un sous-marin en surface de 25 % à l'aide de jumelles, ou de 33 % à l'œil nu. Le camouflage fonctionnait mieux les nuits claires et sans lune : lors d'une telle nuit de janvier 1942, le HMS Largs n'était pas vu jusqu'à ce qu'il s'approche de 2 250 yards (2 060 m) lorsqu'il était contre-éclairé, mais était visible à 5 250 yards (4 800 m) sans éclairage, un 57% de réduction de la portée.
Pour les avions
En 1916, l'artiste américaine Mary Taylor Brush a expérimenté le camouflage sur un monoplan Morane-Borel en utilisant des ampoules électriques autour de l'avion, et a déposé un brevet en 1917 qui affirmait qu'elle était « capable de produire une machine qui est pratiquement invisible lorsqu'elle est dans les airs ». Le concept n'a pas été développé davantage pendant la Première Guerre mondiale .
Le concept de navire canadien a été mis à l'essai dans des avions américains, notamment des B-24 Liberators et des TBM Avengers dans le cadre du projet Yehudi lights , à partir de 1943, utilisant des lampes dirigées vers l'avant automatiquement ajustées pour correspondre à la luminosité du ciel. L'objectif était de permettre à un avion de recherche en mer équipé d'un radar de s'approcher d'un sous - marin en surface dans les 30 secondes suivant son arrivée avant d'être vu, afin de permettre à l'avion de larguer ses grenades sous-marines avant que le sous-marin ne puisse plonger. Il n'y avait pas suffisamment d'électricité disponible pour éclairer toute la surface de l'avion, et les lampes extérieures à la manière d'un camouflage d'éclairage diffus auraient interféré avec le flux d'air sur la surface de l'avion, c'est pourquoi un système de lampes pointant vers l'avant a été choisi. Ceux-ci avaient un faisceau avec un rayon de 3 degrés, donc les pilotes devaient voler avec le nez de l'avion pointé directement sur l'ennemi. Dans un vent de travers , cela nécessitait une trajectoire d'approche en courbe, plutôt qu'une trajectoire en ligne droite avec le nez pointé vers le vent. Lors des essais en 1945, un Avenger contre-éclairé n'a été vu qu'à 3 000 yards (2,7 km) de sa cible, contre 12 miles (19 km) pour un avion non camouflé.
L'idée a été revisitée en 1973 lorsqu'un F-4 Phantom a été équipé de feux de camouflage dans le projet "Compass Ghost".
Remarques
Les références
Liens externes
- Scientific American : 10 créatures bioluminescentes
- Science Magazine : Bioluminescence dans le calmar mésopélagique
- Nova: Science Now: Glowing in the Dark ( lumières du ventre du calmar Abralia veranyi )