Les crevettes serpentines juvéniles détiennent désormais le record d’accélération d’un mouvement corporel reproductible sous l’eau. Ils peuvent casser leurs griffes à des accélérations comparables à celles d’une balle tirée par une arme à feu.
Harrison et Patek, 2023
La crevette cassante, alias la crevette pistolet, est l’une des créatures les plus bruyantes de l’océan, grâce aux claquements produits par ses griffes rapides. Et les crevettes juvéniles sont encore plus rapides que leurs aînés adultes, selon un article récent publié dans le Journal of Experimental Biology. Les griffes juvéniles accélèrent aussi vite qu’une balle tirée par une arme à feu lorsqu’elles se cassent, établissant essentiellement un nouveau record d’accélération pour un mouvement répété effectué sous l’eau.
Comme nous l’avons signalé précédemment, la source de ce claquement sonore est un ensemble impressionnant de griffes de taille asymétrique ; le plus grand des deux produit le composant logiciel enfichable. Chaque claquement produit également une puissante onde de choc qui peut étourdir ou même tuer un petit poisson. Cette onde de choc produit des bulles qui s’effondrent et émettent un éclair de lumière à peine visible, un rare exemple naturel de sonoluminescence.
Les scientifiques pensent que le claquement est utilisé pour la communication, ainsi que pour la chasse. Une crevette à l’affût se cachera dans un terrier ou un endroit obscur similaire, étendant ses antennes pour détecter tout poisson qui passe. Quand c’est le cas, la crevette émerge de sa cachette, retire sa griffe et se déchaîne avec un puissant claquement, produisant l’onde de choc mortelle. Il peut alors ramener la proie étourdie dans le terrier pour se nourrir.
En 2020, des scientifiques de la Woods Hole Oceanographic Institution ont annoncé les résultats de leurs expériences avec des crevettes pistolets. Ils ont conclu qu’à mesure que les températures de l’océan augmentent avec le changement climatique, les crevettes cassantes casseront plus souvent et plus fort qu’auparavant. En effet, les crevettes sont essentiellement des animaux à sang froid, de sorte que leur température corporelle et leur niveau d’activité réagiront aux changements environnementaux. Cela rendrait le paysage sonore océanique mondial encore plus bruyant. Quant à savoir pourquoi la crevette ne semble pas affectée par ses propres claquements puissants, en 2022, les scientifiques ont conclu que la crevette est protégée par un minuscule casque transparent qui empêche tout dommage neuronal important en amortissant les ondes de choc.
Cette dernière étude s’est concentrée sur la grande crevette claqueuse Alpheus heterochaelis, originaire de l’ouest de l’océan Atlantique, en particulier du golfe du Mexique. Les co-auteurs Jacob Harrison et Sheila Patek de l’Université Duke s’intéressent à la biomécanique évolutive et voulaient en savoir plus sur ce que l’on appelle «l’actionnement par ressort médié par le verrouillage» (LaMSA) – un terme générique désignant le processus par lequel des animaux comme la crevette cassante utilisent l’équivalent de ressorts et de verrous coordonnés pour stocker et libérer l’énergie élastique. (C’est aussi la façon dont les mouches larvaires sans pattes bondissent dans les airs et certaines plantes lancent leurs graines comme des projectiles balistiques.)
Ils étaient particulièrement intéressés à identifier à quelle taille et à quel âge les crevettes serpentines développent les éléments à l’origine de leur mécanisme LaMSA, ainsi qu’à comparer la cinématique des pinces des juvéniles avec celle des crevettes serpentines adultes. Ils ont collecté des œufs de crevettes femelles à Beaufort, en Caroline du Sud, en grattant soigneusement les œufs des pléopodes où ils sont conservés pendant le développement. Les œufs ont été placés dans de petits récipients en plastique remplis d’eau de mer synthétique, montés sur une table à secouer et doucement secoués pour que l’eau coule sur les œufs.
Tous les œufs ont éclos en 20 jours, et les larves ont été soignées et surveillées jusqu’à ce qu’elles atteignent le stade post-larvaire. À ce moment-là, ils ont été déplacés dans des récipients en plastique individuels et nourris d’œufs d’artémias. La crevette serpentine juvénile a développé des griffes et a commencé à se casser autour de la marque d’un mois, et Harrison et Patek ont sélectionné 20 crevettes serpentines de chacune des quatre couvées d’œufs pour une étude plus approfondie.
Harrison et Patek, 2023
Ensuite, les chercheurs ont provoqué des frappes et ont filmé l’action à grande vitesse avec une caméra attachée à un microscope, se retrouvant avec 125 frappes complètes adaptées au suivi de la cinématique de frappe. Au départ, ils ont filmé à 50 000 images par seconde (fps), le réglage habituel pour les crevettes serpentines adultes. Mais les griffes des juvéniles bougeaient trop vite, alors ils sont passés à 300 000 fps afin de capturer le mouvement.
Harrison et Patek ont découvert que même à des échelles millimétriques, les crevettes cassantes juvéniles pouvaient casser leurs griffes assez rapidement pour produire de la cavitation et que celles avec des griffes plus grandes pouvaient générer des bulles de cavitation qui duraient plus longtemps et voyageaient plus loin que les crevettes avec des griffes plus petites. Quant à l’accélération des griffes, les auteurs ont mesuré des vitesses de 580 000 m/s2, 20 fois plus rapide que l’accélération des griffes des crevettes serpentines adultes. Les clichés complets ont été réalisés en seulement 300 microsecondes.
Les auteurs ont également comparé les accélérations de frappe des juvéniles avec celles mesurées dans des études antérieures sur les crevettes mantes larvaires, les araignées à mâchoires pièges, les araignées lance-pierres, les scolytes larvaires, les fourmis à mâchoires pièges et quelque 77 espèces de grenouilles. Les fourmis à mâchoires pièges pourraient égaler l’accélération impressionnante des crevettes juvéniles, et les fourmis Dracula et les termites ont montré des accélérations encore plus élevées. Mais les trois espèces fonctionnent dans l’air, pas dans l’eau, et ne sont donc pas confrontées à la traînée hydrodynamique.
En fait, la seule créature connue de taille similaire avec des accélérations plus rapides sous l’eau, selon une étude de 2006, sont les méduses – en particulier, les nématocystes dans les tentacules des méduses, qui contiennent un fil barbelé ou venimeux enroulé qui peut être libéré en cas de légitime défense ou pour capturer des proies. . Mais les auteurs précisent que ces nématocystes ne peuvent être tirés qu’une seule fois, comme un harpon, en restant dans la cible. « Ces crevettes qui craquent ont ces accélérations folles », a déclaré Harrison au New Scientist, « mais elles peuvent le faire dans l’eau, et elles le font à plusieurs reprises. »
DOI : Journal of Experimental Biology, 2023. 10.1242/jeb.244645 (À propos des DOI).
Image de la liste par YouTube/BBC