ADAPTATION AU MILIEU DU RENNE (RANGIFER TARANDUS) : COMPARAISON DES STRATEGIES DE DEUX ESPECES

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Modalités de la déperdition calorique Les pertes caloriques peuvent avoir plusieurs origines 

ƒ La déperdition par conduction : il s’agit de l’échauffement des molécules du milieu ambiant par leur contact direct avec la surface du corps chaud ou avec d’autres molécules déjà réchauffées à son contact (figure 8). La déperdition est d’autant plus élevée que la différence de température est grande. L’air est un mauvais conducteur de chaleur, mais les pertes sont cependant non négligeables dans les régions polaires lors du contact prolongé de l’animal avec ce milieu froid. Le pelage du renne est un relativement bon isolant grâce à la grande quantité d’air enfermée entre les poils.
T1 : température du milieu 1 ; T2 : température du milieu 2 ; T1 > T2 ; Q : transfert de chaleur
ƒ La déperdition par convection : le transfert de chaleur est accéléré par le phénomène de convection, c’est-à-dire par le remplacement de l’air réchauffé au contact du corps par de l’air froid (figure 9). Le vent et les déplacements de l’animal augmentent ce phénomène. Le débit de la déperdition calorique par convection est d’autant plus grand que la différence de température entre l’air et le corps est grande. L’interposition d’une couche isolante comme la fourrure entre la peau et l’air froid réduit voire supprime la déperdition calorique par convection.
T1 : température du solide 1 ; T2 : température du fluide 2 ; T1 > T2 ; Q : transfert de chaleur ; flèche bleu : mouvements du fluide le long du solide
ƒ La déperdition par radiation : le corps émet une radiation électromagnétique proche du rayonnement infra-rouge qui, lorsqu’elle rencontre un obstacle, produit de la chaleur. Cette déperdition par rayonnement peut être compensée par la réception d’un rayonnement de même type et cela même si la température de l’air ambiant est basse et très inférieure à celle du corps chaud (rayonnement solaire par exemple) (figure 10). Cette déperdition peut être positive ou négative. La déperdition de chaleur par rayonnement peut être diminuée par un isolement comme la fourrure.
T1 : température du solide 1 ; Qs : transfert de chaleur du soleil ; Q1 : transfert de chaleur du solide
ƒ La déperdition par évaporation d’eau : une partie des surfaces de l’organisme qui sont en contact avec l’air ambiant est recouverte d’une couche liquidienne dont l’eau est le constituant principal (figure 11). C’est le cas de la muqueuse des voies respiratoires et de l’oropharynx ainsi que de la surface cutanée. L’air ambiant n’est généralement pas saturé en vapeur d’eau, il en résulte donc une évaporation au niveau des surfaces qui sont en contact direct avec lui. Cette évaporation dépend principalement du degré hygrométrique de l’air. L’évaporation de l’eau est endothermique, c’est à dire qu’elle nécessite une grande quantité de chaleur qui est prise alentour. Cela conduit à un refroidissement du lieu de vaporisation et donc un refroidissement du sang qui circule dans les tissus sous-jacents. La fourrure limite l’évaporation de l’eau cutanée. Lorsque l’air expiré par les animaux est saturé en vapeur d’eau, il se produit une évaporation considérable qui peut être inclue dans les pertes totales de chaleur pour l’animal.
E : évaporation de l’eau en surface; Q : transfert de chaleur
FOLKOW et MERCER (17) ont étudié la production de chaleur et l’importance relative de ces différents modes de perte de chaleur en fonction de la saison (c’est-à-dire de l’isolation apportée par la fourrure), de la température extérieure et de l’activité physique (tableau 2, figure 12). Ils ont étudié cette perte sur des rennes norvégiens.
La chaleur produite par le corps du renne en été est toujours supérieure à celle produite en hiver, quelle que soit son activité (tableau 2). Le transfert de chaleur par conduction a été négligé dans l’expérience car la zone de contact direct entre les sabots et le sol ne représente qu’environ 3% de la surface corporelle totale et, de plus, le gradient de température entre le sol et les sabots, lors de l’expérience, était faible. Les transferts de chaleur par conduction ont aussi lieu entre la surface du corps et l’air ambiant. Cependant cette énergie réchauffe uniquement l’air proche du corps et celui contenu entre les poils. La perte de chaleur qui se fait donc entre le corps et l’air ambiant est plutôt attribuée par convention à des pertes par convection qu’à des pertes par conduction.
La perte par évaporation est uniquement comptée au niveau du tractus respiratoire et la part qui pourrait provenir de la peau n’est pas déterminée. Cependant, lors des expériences en hiver aucune trace de transpiration n’a été notée sur la fourrure du renne ce qui laisse supposer que cette voie est très faible en cette saison. De plus une transpiration importante en hiver pourrait, du fait des températures extérieures souvent négatives, provoquer un gel de l’eau dans la fourrure et diminuer l’isolation qu’elle apporte. Par contre en été, l’évaporation cutanée pourrait être importante, en particulier lors d’exercice physique ou de températures extérieures importantes.
En abscisse la température, en ordonnée la perte de chaleur. Ta : température ambiante
Pour faire face aux différentes situations de stress thermique, le renne avec sa fourrure d’été utilise des moyens de thermorégulation différents de ceux qu’il utilise avec sa fourrure d’hiver à des températures identiques. Une température de -30°C en été représente pour le renne une situation de stress thermique froid sévère alors qu’en hiver elle n’est que modérée. En été et en hiver, chez l’animal au repos, les pertes de chaleur suivent à peu près le même schéma. La chaleur est principalement perdue par convection et radiation quand la température extérieure est basse (92,6 % et 96,5 % de la perte totale de chaleur à -30°C en hiver et en été respectivement et 87,7 % et 95,2 % à 0°C). Quelle que soit la température ambiante, la perte de chaleur par radiation est deux à trois fois plus élevée en été qu’en hiver. La perte par évaporation est moindre quelle que soit la température extérieure. Aux deux températures les plus froides (-30°C et 0°C), elle est proche en hiver et en été. Elle augmente beaucoup à 25°C surtout en hiver où elle est près de trois fois supérieure comparé à l’été (44,6 % et 15,4 % de la perte totale de chaleur en hiver et en été respectivement). Avec leur fourrure d’hiver, les rennes ont refusé de bouger quand la température ambiante était trop élevée (25°C), d’où la partie blanche sur le tableau 2 et la figure 12. Lors de l’exercice, les pertes de chaleur par évaporation et par convection augmentent beaucoup, surtout en hiver, quelle que soit la température extérieure. La perte par radiation varie peu en valeur absolue entre le repos et l’exercice. Lorsque l’animal court, les mouvements des membres augmentent la perte par convection par un effet de balancier. On peut conclure que chez les rennes de Norvège, 87 à 97 % de la perte de chaleur a lieu par le biais de transferts de chaleur par radiation et par convection quand l’animal est soumis à une température basse. A des températures ambiantes élevées, en particulier quand le renne est actif, l’évaporation est responsable de 25 à 50 % de la perte de chaleur. Au niveau des membres, il y a également une perte importante de chaleur par convection, surtout pendant l’exercice.

Propriétés de la fourrure

Les surfaces de déperdition calorique sont les surfaces directement en contact avec le milieu extérieur froid (figure 13). Ce sont les voies aériennes (voies respiratoires), la peau non recouverte de pelage et les pieds en contact avec le sol. Au niveau de ces surfaces, le sang se refroidit. A ces endroits, la température peut atteindre des valeurs inférieures de presque 30°C à la température rectale. Le sang dans les veines pulmonaires peut avoir une température inférieure d’1°C à celle du sang du cœur droit si l’animal respire dans un milieu froid. Afin de prévenir d’importantes pertes caloriques, ces surfaces peuvent être isolées par de la fourrure comme sur le nez .Le pouvoir isolant d’une fourrure dépend de la quantité d’air emprisonné entre les poils et de la résistance du pelage vis-à-vis des mouvements de convection de l’air dans la fourrure. Chez les Cervidés, l’isolation dépend de l’air contenu dans les espaces médullaires des longs poils creux et épais et de la couche d’air retenue dans les poils laineux formant une couche protectrice courte et dense. La structure physique de la fourrure (longueur, diamètre et densité des poils) détermine son efficacité en tant qu’isolant (17, 59, 75). Le pelage du renne est très isolant. Il est le Cervidé qui a la plus grande densité de poils par cm². Son pelage est composé de poils de garde et de poils laineux. Les poils laineux sont fins, très flexibles, généralement courts et ondulés. Ils sont dépourvus de moelle et la cuticule est faite d’écailles retroussées permettant l’accrochage des brins les uns aux autres. Ce feutrage assure une excellente isolation thermique. La densité des poils laineux chez le renne est de 2000 poils par cm² et leur diamètre est de 0,025 mm. Les poils de garde sont de gros poils longs et raides à cuticule lisse. Leur densité est de 60 poils par cm² et leur diamètre de 0,25 mm. Un renne de 65 kg peut avoir une fourrure épaisse d’au moins 32 mm sur le dos, 27 mm sur l’abdomen et 12 mm sur les antérieurs (17, 59, 75). Pour augmenter l’évaporation au niveau de son pelage en été, le renne le lèche ce qui diminue la quantité d’air emprisonné. L’évaporation augmente également lorsque l’animal est en mouvement par augmentation de la convection (17, 59, 75). La fourrure du renne du Spitzberg est beaucoup plus épaisse que celle du renne de Norvège (photo 3). Elle est 2 fois plus isolante que celle des autres rennes .

Table des matières

SOMMAIRE
LISTE DES FIGURES
LISTE DES PHOTOGRAPHIES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
I PRESENTATION DU GENRE RANGIFER
I.1 Taxonomie
I.2 Répartition géographique
I.2.1 Position géographique de la Norvège et du Spitzberg
I.2.2 Répartition des rennes
I.3 Présentation des deux espèces de rennes vivant en Norvège : le renne des toundras norvégien et le renne du Spitzberg
I.3.1 Renne des toundras norvégien (Rangifer tarandus tarandus)
I.3.2 Renne du Spitzberg (Rangifer tarandus platyrhynchus)
II ADAPTATION DES RENNES AU CLIMAT
II.1 Climat en Norvège
II.1.1 Norvège continentale
II.1.2 Spitzberg
II.2 Thermorégulation
II.2.1 Prévention des pertes caloriques
II.2.2 Production de chaleur par le métabolisme lipidique
III PHOTOPERIODE ET RYTHMES BIOLOGIQUES
III.1 Traduction physiologique de la photopériode
III.2 Photopériode et zone arctique
III.3 Influence sur le comportement
III.4 Influence sur la reproduction
III.4.1 Chez le mâle
III.4.2 Chez la femelle
III.5 Influence sur la ramure
III.5.1 Cycle annuel
III.5.2 Déterminisme hormonal
III.5.3 Rôle des bois
IV ALIMENTATION
IV.1 Régime alimentaire
IV.1.1 Composition de la toundra
IV.1.2 Composition de la ration
IV.1.3 Recherche de nourriture
IV.1.4 Appétit
IV.2 Stratégies digestives
IV.2.1 Anatomie de l’appareil digestif
IV.2.2 Flore microbienne
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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