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Sur la mouche qui peut rester sèche dans l’eau la plus humide du monde

22 Nov 2017 | 0 commentaires

Ephydra hians1

Le lac Mono, dans le désert de la Sierra Nevada en Californie, n’est pas un lac d’eau douce comme les autres. Non seulement il est trois fois plus salé que l’océan, mais il est également plein de carbonate de sodium et de borax, qui est essentiellement un détergent à lessive. Le pH élevé de l’eau lui confère une texture glissante et presque grasse.

Aucun poisson ou autre vertébré ne survit dans ce lac, bien que des algues et des bactéries y soient abondantes. Ainsi, pour une mouche, les profondeurs du lac sont très intéressantes, il n’y a pas de prédateurs et beaucoup de nourriture. Cependant, il n’y a qu’un seul obstacle à surmonter : comment rester au sec en étant sous l’eau.

Effectivement, pour quelque chose de la taille d’une petite mouche, la tension superficielle de l’eau est puissante, ce qui en fait un piège collant mortel. Tous les insectes doivent être hydrofuges, ou hydrophobes, afin de coexister avec la pluie et la rosée dans leur environnement. La plupart sont capables de surmonter la pluie en portant une couche de poils courts recouverts d’une substance cireuse, ce qui leur permet de repousser la plus grande partie de l’eau.

Cependant, en raison de sa composition chimique particulière, l’eau du lac Mono est particulièrement efficace pour briser les défenses poilues d’un insecte moyen. Floris van Breugel et Michael Dickinson, biologistes à l’Institut de technologie de Californie (Caltech),ont découvert que c’est parce que la surface du lac contient une fine couche d’ions carbonate chargés négativement. Quand une mouche “normale” se rapproche un peu trop près de l’eau, les ions sont attirés par des charges positives sur la peau de la mouche et l’eau est attirée entre les poils protecteurs, la mouillant.

Pourtant, les mouches du lac Mono, scientifiquement connues sous le nom d’Ephydra hians, peuvent plonger et rester sèches dans ce que Dickinson appelle “peut-être l’eau la plus humide du monde”.

Grand regroupement de mouches Ephydra hians sur les rives du lac Mono. (Wikimédia/ Steve Ryan)

Ephydra hians1- mono

Afin de déterminer la particularité physique permettant à cette mouche de survivre à ces fréquentes plongées, les chercheurs ont utilisé une combinaison de mesures vidéo à haute vitesse et de mesure les micro-forces rentrant en jeu en plongeant les mouches dans différentes solutions chimiques. Ainsi, van Breugel et Dickinson ont découvert que la mouche du lac Mono crée une bulle d’air autour de son corps lorsqu’elle s’enfonce dans l’eau du lac.

La mouche Ephydra hians en pleine plongée, recouverte d’une fine couche d’air. (Caltech)

Ephydra hians2

Cette bulle est le résultat d’un phénomène hydrofuge extrême appelé superhydrophobie. Les chercheurs ont découvert que les mouches disposent de cette particularité, car elles sont plus poilues que la moyenne et qu’elles enduisent leurs corps et leurs poils de cires qui, ensemble, sont particulièrement efficaces pour repousser l’eau riche en carbonates. Ils ont également de grandes griffes sur leurs pieds, ce qui leur permet de crapahuter sur les rochers sous l’eau tout en résistant à la force de flottabilité naturelle de la bulle. Remarquablement, la bulle ne recouvre pas les yeux de la mouche, lui permettant de voir sous l’eau sans l’effet de distorsion de la bulle.

L’équipe a comparé la performance des mouches du lac Mono à une variété d’autres mouches et aucune n’a pu tremper une patte dans l’eau du lac Mono sans se mouiller à un degré qui rendrait l’évasion du lac improbable. De plus, lorsque les mouches du lac Mono ont été brièvement débarrassées de leur cire avec un solvant (hexane), elles ont perdu leur capacité à former une bulle superhydrophobe, suggérant ainsi que la cire de la mouche lui est essentielle.

Selon Dickinson :

Ce n’est pas que les mouches du lac Mono ont développé une nouvelle et unique façon de rester hydrophobe, c’est qu’elles ont amplifié les outils normaux que la plupart des insectes utilisent.

L’étude est publiée dans The Proceedings of the National Academy of Sciences : Superhydrophobic diving flies (Ephydra hians) and the hypersaline waters of Mono Lake et présentée sur le site de Caltech : The Strange Case of the Scuba Diving Fly.

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