Les becs générateurs de tornades et les pieds de tourbillon pour aider les flambages à transformer les eaux peu profondes en zones de mort saignant des crevettes – la proie agile-corralling avec le flair d'un acte de scène de Las Vegas et l'efficacité d'un vide de dyson.
C'est le point à retenir d'une étude publiée le 12 mai Actes de l'Académie nationale des sciences Cela combinait une vidéo à grande vitesse, des expériences de dynamique des fluides et des pièces de flamants imprimées en 3-D pour révéler les frenzies d'alimentation sous-marine des oiseaux.
Grâce à une combinaison de films de tête, d'impulsions de bec, d'écrémage de surface et de jeu de jambes, les prédateurs roses fouinent des tourbillons qui conduisent de minuscules crustacés directement vers leurs becs filtrants.
«Ce sont des machines d'alimentation des filtres», explique l'auteur de l'étude, Víctor Ortega Jiménez, chercheuse en biomécanique animale à l'Université de Californie à Berkeley.
La création de tourbillons est rare parmi les mangeoires filtrantes dans la nature et assez rare dans les technologies de filtration de fabrication humaine. La chorégraphie du corps entier du Flamingo présente ainsi le pouvoir de la conception évolutive et offre aux ingénieurs une stratégie inexploitée pour améliorer la façon dont nous séparons les particules de l'eau, explique Leandra Hamann, chercheur de biomimétisme à l'Université de Bonn en Allemagne qui étudie les systèmes de filtration.
«Cela ressemble à un bon mécanisme», dit-elle. «C'est quelque chose que les ingénieurs devraient sérieusement envisager d'emprunter à la nature.»
Ce fut une visite en famille dans l'enceinte Flamingo dans son zoo local qui a d'abord fait se demander Ortega Jiménez en se demandant ce que faisait vraiment tout ce que faisait la tête et les bouchons de pied. Ce qui ressemblait à un ballet maladroit au-dessus de l'eau, soupçonnait-il, pourrait cacher une stratégie hydraulique beaucoup plus sophistiquée sous la surface.
En utilisant des chars à côtés clairs conçus pour le tournage sous-marin, lui et ses collègues ont enregistré des flamants chiliens (Phoenipterus chilensis) du zoo de Nashville alors qu'ils dînaient sur des crevettes saumures. Une caméra spécialisée, capable de capturer 500 images par seconde, a révélé ce que les naturalistes et les gardiens de zoo avaient manqué pendant des décennies. La tête inversée à l'envers, les flamants roses ont cassé leurs becs en arrière en rafales rapides, générant de minuscules twisters d'eau qui ont envoyé des sédiments et des proies tourbillonnant vers le haut.
Mais les secousses sont juste l'acte d'ouverture. Les oiseaux ajoutent à l'écoulement avec des impulsions rapides et rythmiques de leurs becs en forme de L – un mouvement qu'Ortega Jiménez appelle «bavardage».
Comme une aiguille de machine à coudre pompant de haut en bas environ 12 fois par seconde, cette action en forme de piston produit un jet d'eau stable vers le haut, attirant des particules alimentaires vers leur bouche comme des pompes à vide miniatures. À l'intérieur du bec, la langue ajoute ensuite la compression finale, poussant l'eau à travers de belles structures combrike qui piègent les crevettes et d'autres morceaux comestibles tout en rincer de la boue et en limonifier.
Pour mieux comprendre la physique en jeu, Ortega Jiménez et son équipe ont construit un modèle imprimé en 3D d'un bec flamant et attaché de vrais ossements de bec d'un oiseau de zoo décédé à un simple moteur. Cela a permis à l'équipe de recréer les mouvements de la bouche signature du Flamingo dans le laboratoire et d'explorer comment les oiseaux, en parcourant la surface de l'eau pendant qu'ils se nourrissent, génèrent des tourbillons tourbillonnants supplémentaires qui aident à canaliser les proies flottantes dans leurs becs.
«Le grand nombre de choses qui se produisent simultanément sont presque écrasantes», explique Caitlin Kight, auteur du livre Flamant et un spécialiste de l'éducation à l'Université d'Exeter en Angleterre qui n'a pas été impliqué dans l'étude.
Et ça ne s'arrête pas au bec. Les pieds du Flamingo entrent également sur l'acte.
À l'aide d'un modèle de pied artificiel, les chercheurs ont démontré qu'avec chaque shimmy et chaque balancement, les appendices palmés se sont ouverts et se sont fermés comme des parachutes, le barouflent des sédiments et la soulève des proies cachées dans la colonne d'eau.
La modélisation informatique a sauvegardé ces observations, confirmant à quel point les corps entiers des oiseaux – des pieds au bec – fonctionnent de concert pour capturer leur proie.
«Tout s'inscrit comme des pièces de puzzle», explique le biologiste de la conservation et spécialiste du flamanto Felicity Arengo de l'American Museum of Natural History de New York. «Toutes ces différentes caractéristiques anatomiques et comportementales s'intègrent et agissent entre elles pour produire ces tourbillons qui canalisent en fait la nourriture vers la bouche.»
Au-delà du facteur WOW, le co-auteur de l'étude Saad Bhamla, biophysicien chez Georgia Tech à Atlanta, estime que la recherche pourrait inspirer une nouvelle génération de systèmes de filtration pour tout, du traitement des eaux usées à l'élimination des microplastiques. Lui et une équipe d'ingénieurs chimiques s'inspirent déjà de la mécanique bavardée du Flamingo pour concevoir de meilleurs systèmes de désalivation d'eau, en utilisant le mouvement pulsant du bec pour empêcher l'accumulation de déchets sur les membranes de filtration – une source de causes de sabots et de coûts d'entretien élevé.
«Je suis prudemment optimiste», explique Bhamla. Si cela fonctionne, les flamantsos – bien que mieux connues pour la décoration de pelouses qu'avançant l'ingénierie – pourraient devenir des muses improbables dans le combat pour améliorer la purification de l'eau.
