Une étude sous la direction du Prof. Yossi Yovel et du Dr. Arjan Boonman du Département de zoologie et de l'Ecole des neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, révèle la manière dont les chauves-souris utilisent leur sonar naturel pour détecter et chasser les essaims d'insectes. D'après les chercheurs, ces résultats peuvent expliquer l'évolution du sonar de ces mammifères volants il y a des dizaines de millions d'années, et aider au développement de technologies défensives et offensives pour les essaims de drones à des fins de sécurité.
Elle a été publiée ce week-end dans la revue PLOS Computational Biology.
"La plupart des chauves-souris chassent les insectes en utilisant leur sonar naturel. Pour ce faire, elles émettent des ondes sonores et l'écho renvoyé par l'insecte leur permet de le détecter et de le suivre. C'est le principe de l'écholocation", explique le Prof. Yovel. "À ce jour, de nombreuses études ont été menées sur les échos renvoyés par des insectes individuels, mais pas sur les essaims d'insectes qui rassemblent des centaines et parfois des milliers de sujets. Dans notre étude, nous avons utilisé une nouvelle technologie basée sur la simulation acoustique 3D pour tester pour la première fois les échos renvoyés par les essaims d'insectes".
Simulations acoustiques en 3D
Les chercheurs ont développé un algorithme qui leur a permis de créer sur ordinateur des simulations acoustiques en 3D d'essaims d'insectes, et de mesurer l'écho renvoyé par l'essaim, en variant le nombre d'insectes et les distances entre eux. De plus, pour vérifier leurs résultats, ils ont enregistré des échos renvoyés par des essaims dans la nature et des échantillons d'insectes en laboratoire.
"La première découverte, peu surprenante, est qu'un essaim est découvrable à une distance beaucoup plus grande qu'un insecte isolé", explique le Prof. Yovel. "Cependant, nous avons été surpris de constater que dans certains cas, l'écho provenant de certaines parties de l'essaim s'affaiblit au contraire, et ce même par rapport à celui renvoyé par un seul insecte. Ceci s'explique par le phénomène dit d'interférence destructrice, lorsque des ondes sonores d'amplitudes opposées se rencontrent et s'annulent".
"Nos résultats ont des implications pour un certain nombre de questions intéressantes", conclut le Prof. Yovel. "Tout d'abord, ils peuvent nous fournir de nouvelles informations sur l'évolution du sonar des chauves-souris: il est possible que les anciennes chauves-souris d'il y a 50 millions d'années, qui étaient équipées d'un sonar relativement primitif incapable d'identifier les insectes individuels, aient pu trouver leur nourriture en localisant des essaims entiers. Deuxièmement, ces résultats expliquent l'existence de minuscules insectes dans les crottes des chauves-souris modernes, même lorsque leur taille rend impossible leur détection individuelle par le sonar. Enfin, ils fournissent une nouvelle explication au fait que les chauves-souris émettent des ondes sonores à différentes fréquences: il est possible que cette caractéristique soit destinée à empêcher le phénomène d'interférence susceptible d'affaiblir le signal renvoyé par les essaims d'insectes". Le Dr. Boonman ajoute que les algorithmes développés pour l'étude peuvent également convenir dans le cas des essaims de drones utilisés à des fins de sécurité, pour aider à développer des applications permettant la détection de drones ennemis, ou encore pour cacher 'nos' propres drones aux radars adverses.
Photos:
1. Le Prof. Yossi Yovel (à droite) avec le Dr. Arjan Boonman. (Crédit: Université de Tel-Aviv)
2. Modèle tridimensionnel du moustique utilisé pour simuler les échos d'insectes (Crédit: Mor Taub).
