Le principe de l'émission

Le domaine de fréquences audibles pour l'Homme

*le rouge représente le trajet du son

Les chauves-souris vivent et chassent la nuit. Elles se dirigent et chassent leurs proies grâce à l'écholocation. C’est l’espèce dans le milieu aérien qui utilise le mieux ce principe. Certaines espèces utilisent plus ou moins l'écholocation, cela dépend de leur vue.

Les chauves-souris émettent des ultrasons grâce à leurs cordes vocales. Elles les émettent soit par la bouche ouverte, soit, pour certaines espèces comme les Rhinolophes (voir ci dessus) et les Oreillards, par le nez, ce qui explique cette physionomie un peu particulière.

Le son pourra donc être un peu transformé. En augmentant la quantité d'air dans la trachée, les cordes vibrent plus, ce qui va amplifier le signal sonore. La chauve-souris devra cependant utiliser plus de force, donc d'énergie.

1. Type d'émission

Les chauve-souris émettent des ultrasons, ce sont des sons dont les fréquences sont supérieures à 20 KHz, donc inaudibles pour l'Homme. Il ne faut pas confondre les ultrasons qu'émettent les animaux, avec certains cris qui sont des « cris sociaux », donc des cris servant à la communication entre les individus d'une même espèce.

Les ultrasons sont très précis mais la précision diminue avec la distance, l’angle de mesure, selon le milieu (air, eau), la température et la pression, mais reste la même peu importe la fréquence. Dans l’eau (15°C), la vitesse de propagation est de 1500m/s, dans l’air (15°C), elle est de 340m/s. Elle monte un peu selon la température, dans l'air à 25°C elle passe à 346m/s par exemple.

Les ultrasons sont donc sensibles à la température et à la pression, mais également aux autres robots utilisant la même fréquence ce qui peut poser un problème dans une compétition.

Le spectre d'émission des chauves-souris varie selon les espèces. En général, les chauves-souris sont capables d'émettre et d'entendre des sons allant d'environ 10 Hz à 100 000 Hz.

Spectre d'émissions de certaines chauves-souris

Elles sont aussi capables d'entendre des sons dans le domaine de l'audible pour l'Homme et peuvent envoyer des sons de différents octaves.

Les chauves-souris ont la capacité d'envoyer et réceptionner les ultrasons en même temps.

Elles peuvent notamment adapter leurs cris en fonction de la situation dans laquelle elles se trouvent. Les émissions sont donc longues ou courtes et plus ou moins puissantes, pour éviter la superposition entre les signaux qu'elles émettent et les échos qu'elles reçoivent.

Cependant, cela utilise beaucoup d'énergie, la chauve-souris essaie donc de s'économiser. Elle synchronise par exemple son cri avec ses battements d’ailes. Le cri est poussé en s'aidant de la contraction musculaire, provoquant le battement des ailes. Elle varie aussi le rythme et la répétition selon les besoins ou vole à l’aveugle dans les endroits qui lui sont familiers, comme sa grotte.

2. Les paramètres

Les cris de chauves-souris varient selon différents paramètres. Les plus importants sont la fréquence, l'intensité et le rythme.

Les espèces ont des cris différents comme nous le verrons plus tard avec un professionnel.

Les chauves-souris, elles, peuvent faire varier des paramètres comme la durée de l'émission du signal (en secondes), le nombre de pulsations par seconde, l'intervalle de fréquence émise et la fréquence maximale, ainsi que la puissance acoustique en décibels. Elle peut émettre des cris de 120 décibels. Le cri est si puissant (pour certaines espèces), qu'il pourrait abîmer l'oreille interne empêchant la chauve-souris de recevoir les échos. Pour cela, elles ont une isolation de l’oreille interne qui est une protection squelettique

: il s’agit exactement d’un repli de peau que l’on appelle le tragus.

Echelle de décibels

3. Différents types de signaux

Ils existent 4 types de fréquences que les chauves-souris utilisent:

-la fréquence Constante (FC)

-la fréquence Modulée abrupte (FM)

-la fréquence Modulée aplanie (FM aplanie)

-la quasi Fréquence Constante (QFC)

Elles utilisent la haute fréquence pour éviter les interférences avec d'autres sons (animaux, arbres, vent…). La haute fréquence a une portée courte mais elle est très précise pour la localisation

Types de fréquences émises

de petites proies par exemple. C'est la fréquence qu'utilisent les chauves-souris forestières. Il existe trois types de hautes fréquences différentes. La fréquence constante qui est une fréquence unique, qui ne change pas sur la durée du signal. La fréquence modulable abrupte qui est une fréquence chutant au cours de la durée du signal. Et, la fréquence modulée aplanie, une fréquence débutant par une fonction modulée (un large champs de fréquences) abrupte et se terminant par une fréquence constante.

La basse fréquence, elle, a une portée longue mais moins précise, les chauves-souris migratrices, ou parcourant de longues distances vont par exemple utiliser cette fréquence.

Les hautes fréquences , elles, s'atténuent plus vite que les basses fréquences, c'est pour cela qu'elles sont utilisées sur de courtes distances.

Si la visibilité est bonne, et qu’elle veut avoir une vision d’ensemble du paysage, la chauve-souris va envoyer des impulsions brèves. Ces ultrasons sont de basse fréquence constante (FC). Les sons ont une fréquence constante, donc la différence de fréquence due à l’effet Doppler (à voir dans l'article Réception) est facilement visible. Elles sont particulièrement adaptées à la mesure de l’effet Doppler (à voir dans l'article Réception).

Quand la chauve-souris reçoit un écho revenu plus rapidement que les autres, elle augmente le rythme des impulsions émises passant de 20 à 30 par secondes, à des centaines. Elle envoie des ultrasons modulés en fréquence (FM) qui balaient une large gamme de fréquences permettant une estimation précise de la distance.

En balayant la zone « suspecte » avec des ondes hautes fréquences cela lui permet de déterminer la taille, la direction, la vitesse et la distance de l'objet.

Exemple :

La Sérotine des maisons émet environ 5 cris par seconde, de 10 à 15 millisecondes. Quand celle-ci rencontre une proie, la fréquence des ultrasons passe à 200 cris/s. C’est la même chose chez la Rhinolophus sauf qu’elle utilise une fréquence constante. Ensuite, elles reprennent un rythme régulier jusqu’à la prochaine chasse.

4. Variations du type de signal

Les cris des chauves-souris changent selon le milieu ou ce pourquoi elles veulent les utiliser.

Cris sociaux :

Les cris sociaux sont audibles par l'Homme. Ce sont des cris de communication entre les différents individus. Ils sont constitués de notes modulées et de fréquences plus basses.

Une espèce nord-américaine possède un cri spécifique à l’appropriation d’une proie pour limiter la compétition entre chauves-souris. Certaines sont capables d’identifier le sexe des autres individus mais les scientifiques n’ont pas encore compris comment est « codée » cette information dans le cri.

Image de cris sociaux de chauves-souris

Cris de déplacement

Utilisés durant la chasse notamment. La chauve-souris va émettre des cris de plus en plus rapprochés, la fréquence augmente ainsi, offrant une courte portée mais des informations très précises.

Cris d'une chauve-souris, réguliers, hors chasse. Dans un milieu dégagé ou assez familier.

Ecouter ici　: https://youtu.be/Tc_mpBxiMDw

Cris d'une chauve-souris durant la chasse, qui se rapprochent de plus en plus. Lorsqu'elle localise une proie, elle a besoin de plus d'informations pour préciser sa nature et sa trajectoire. Elle pousse donc plus de cris, rapprochés. Elle génère alors une série de cris rapides appelés séquence buzz.

Ecouter ici　: https://youtu.be/VcLcakz

Elles émettent différentes fréquences :

-Les fréquences modulées et décroissantes (FM) , pour localiser précisément la proie, savoir à quelle distance elle est et qu'elle est sa taille.

-Les émissions mixtes (FC-FM), pour connaître les caractéristiques des proies, et servant durant la poursuite (suivre la trajectoire de la proie) précise lors de la phase finale.

Elles émettent d'abord une émission longue avec une fréquence constante et finissent avec une émission de fréquence décroissante.

Les types de cris et les fréquences varient donc selon l'utilisation.

Les Hommes ne sont pas les seuls à écouter les cris des chauves-souris ! C'est le cas des chrysopes (aussi appelées « demoiselles aux yeux d'or ») ou de certains papillons grâce à l’évolution, qui ont des membranes tympanées ; comme des oreilles leur permettant d’entendre les chauves-souris. Lorsqu’une chauve-souris les chasse, ils se laissent tomber dans les herbes afin de leur échapper ; d’autres espèces ont d'autres stratégies : elles fuient, elles volent de façon irrégulière pour compliquer leur capture, émettent des sons pour brouiller le sonar des chauves-souris, ou se font elles-mêmes passer pour des chauves-souris. D’autres ont changé leurs habitudes de vie en volant plus tôt dans l’année ou en devenant carrément diurne !

La chauve-souris est représentée par un cercle et sa proie par une croix. La chauve-souris émet des ultrasons dans la direction de sa proie et plus elle s'approche, plus elle émet des ultrasons.

Quand elle cherche à se repérer dans son environnement elle émet des cris espacés.

Exemple : nous sommes dans la nuit avec une lampe torche à économiser. Dans un environnement spacieux, on allume la lampe pour observer l'environnement de temps en temps mais en forêt, on allume la lampe beaucoup plus souvent.

Selon l'environnement

– Environnement fermé : les ondes reviennent plus vite, l’émission doit être courte pour éviter le superposition entre l’émission et la réception des échos.

–Environnement ouvert : Plus les ondes ont une grande distance à parcourir, plus elles reviennent lentement. Seules les ondes ayant une basse fréquence reviennent.

Cris selon l'environnement

5. Directivité

La chauve-souris envoie une onde dans une direction précise. Elle envoie des ondes dans un cône d'environ 30° devant elle. Elles ont une portée de 1 cm à 250 cm. Comme nous lorsque l'on parle, les ondes se propagent devant nous, une personne derrière entendra moins bien, puisque l'onde ne sera pas propagée dans sa direction. C'est relativement précis mais la précision diminue avec la distance, l’angle de mesure et les conditions de température et de pression.

L'intensité du signal est forte dans la ligne droite du signal. La mesure est très précise dans le cône central de 30° et moins précise sur les parties latérales.

Source : Elève

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