Petit
texte :
"
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La taille et la
forme
Nous
avons beau admirer la diversité des espèces animales
et
nous réjouir de leurs bizzareries, il faut cependant
reconnaître qu'il existe des limites à la structure
des
organismes. Il est même facile de mettre en évidence
des
constantes dans les rapports de la taille et de la
forme.
Les
animaux sont des objets physiques. La sélection
naturelle les
modèle au mieux de leurs intérêts. En
conséquence, ils doivent adopter la forme la mieux
adaptée
à leur taille. L'influence relative de certaines
forces
fondamentales (la pesanteur, par exemple) varie
régulièrement
en fonction de la taille, et les animaux réagissent
en
modifiant systématiquement leur forme.
La
géométrie dans l'espace elle-même est une cause
majeure de corrélation entre la taille et la forme.
Du simple
fait que sa taille augmentera, un objet verra sa
surface relative
diminuer, sans que sa forme change. Cette diminution
survient parce
que le volume augmente en fonction du cube de la
longueur (longueur x
longueur x longueur) alors que la surface n'augmente
qu'en fonction
de son carré (longueur x longueur). En d'autres
termes, le
volume augmente plus rapidement que la surface.
En
quoi cela concerne-t-il les animaux ? Les fonctions
qui dépendent
de la surface doivent alimenter le corps tout
entier. La nourriture
digérée passe dans le corps au travers de surfaces ;
l'oxygène est absorbé par l'intermédiaire de
surface ; la résistance des os des jambes dépend de
la
surface de leur section – mais les jambes doivent
supporter un
corps dont le poids augmente du cube de sa longueur.
Galilée
fut le premier à mettre ce principe en évidence, en
1638, dans ses Discorsi, chef-d'oeuvre qu'il écrivit
quand il
fut consigné chez lui par l'Inquisition. Il y montre
que les
os des gros animaux doivent épaissir
disproportionnellement
pour parvenir à la même résistance relative que
les os fins d'une créature de petite taille.
Lors
de l'évolution progressive des animaux de grande
taille et
complexes, une solution a été trouvée au
problème de la diminution relative de la surface :
le
développement d'organes internes. Les poumons sont
essentiellement des sacs, aux circonvolutions
multiples, qui
permettent de créer la surface nécessaire à
l'échange des gaz. Le système circulatoire irrigue,
lui, un espace interne qu'il est impossible
d'atteindre par diffusion
directe au travers de la surface externe, chez les
organismes de
grande taille. Quant aux villosités de notre
intestin grêle,
elles augmentent la surface qui permet l'absorption
de la nourriture
(les petits mammifères n'en possèdent pas et n'en
ont
pas besoin).
D'autres
animaux n'ont pas d'organes internes. S'ils
grossissent, il leur faut
changer complétement de forme, d'une manière si
radicale que les possibilités d'évolution ultérieure
sont sacrifiées à une spécialisation extrême.
Ainsi, un ténia peut mesurer 6 mètres, mais sa
largeur
ne pourra excéder un centimètre parce que la
nourriture
et l'oxygène doivent pouvoir pénétrer
directement à travers la surface externe et
atteindre toutes
les parties du corps.
D'autres
animaux sont condamnés à rester petits. Les insectes
respirent par des invaginations de la surface
externe. L'oxygène
doit passer à travers ces surfaces pour se répandre
dans tout le corps. Puisque ces invaginations
doivent être plus
nombreuses et comporter davantage de circonvolutions
en fonction de
la taille du corps, elles imposent une limite à la
croissance
de l'insecte. Un insecte de la taille d'un
mammifère, même
petit, serait composé exclusivement d'invaginations
et ils n'y
aurait plus de place pour les organes internes.
Nous
sommes prisonniers de notre taille, et nous
imaginons rarement
combien le monde doit sembler différent aux petits
animaux.
Notre surface est petite relativement à notre
taille, laquelle
nous assujettit à l'action de la pesanteur,
déterminant
notre poids. Mais la pesanteur est négligeable pour
les
animaux de très petite taille, qui ont une surface
importante,
proportionnellement à leur poids. Ils vivent dans un
monde
dominé par les tensions de surface, et apprécient
les
plaisirs et les dangers de leur environnement d'une
manière
qui nous est totalement étrangère.
Il
n'y a rien d'extraordinaire à ce que les insectes
puissent
marcher sur un mur vertical ou à la surface de
l'eau. La force
de pesanteur, qui les tire vers le bas, est
facilement compensée
par des forces d'adhésion de surface. Si on jette un
insecte
d'une grande hauteur, il descend lentement, les
forces de friction
agissant à sa surface étant plus forte que la
pesanteur.
La
faiblesse relative des forces de pesanteur permet
également un
mode de croissance que les animaux plus gros ne
pourraient pas se
permettre. Les insectes ont un squelette externe et
ne peuvent
grandir qu'en s'en débarrassant pour en sécréter
un nouveau, plus spacieux. Pendant la période de la
mue, le
corps n'est pas protégé. Un mammifère de grande
taille, dépourvu de structures de soutien,
deviendrait une
masse informe sous l'influence de la pesanteur ; en
revanche, un
insecte de petite taille peut maintenir sa cohésion
(les
homards et les crabes qui sont apparentés aux
insectes peuvent
atteindre une plus grande taille parce qu'ils vivent
dans l'eau au
moment de la mue, bénéficiant ainsi d'une
quasi-absence
de poids grâce à la poussée d'Archimède).
Nous avons là une autre explication de la petite
taille des
insectes.
Il
semble que les scénaristes de films d'horreur et de
science-fiction ignorent tout des rapports de la
taille et de la
forme. Ces « explorateurs du possible » ne
peuvent pas se débarrasser des préjugés de leurs
perceptions. Quand ils mettent en scène des héros
minuscules, ceux-ci se comportent exactement, comme
des individus de
taille normale. Ils font du bruit lorsqu'ils
tombent, manient l'épée
et nagent avec une souplesse olympique. Les insectes
gigantesques de
trop nombreux films continuent de marcher sur des
murs verticaux et
de voler, même lorsqu'ils ont la dimension de
dinosaures. Quand
le gentil entomologiste de Them
découvre que les reines de
fourmis géantes ont entamé leur vol nuptial, il fait
ce
calcul rapide : une fourmi normale mesure moins d'un
centimètre
et peut voler plusieurs centaines de mètres ; ces
fourmis
mesurent plus d'un mètre : elles doivent donc être
capables de voler plus de 1500 kilomètres. Elles
pourraient
même aller jusqu'à Los Angeles... où elles se
trouvent effectivement, tapies dans les égouts !
Mais
l'aptitude à voler dépend de la surface des ailes
alors
que le poids que celles-ci doivent soutenir augmente
du cube de la
longueur. On peut affirmer que, même si les fourmis
géantes
avaient résolu les problèmes de la respiration et de
la
croissance, leur masse seule les aurait
définitivement clouées
au sol.
D'autres
caractéristiques essentielles des organismes
changent plus
rapidement encore, lorsque la taille augmente.
L'énergie
cinétique, dans certains cas, peut être égale à
la longueur puissance cinq. Quand un enfant moitié
moins grand
que vous tombe, sa tête heurte le sol avec une
énergie
égale non à la moitié, mais à 1/32 de la
vôtre dans la même chute. L'enfant est protégé
plus par sa taille que par la
« souplesse » de
sa tête. En revanche, nous sommes à l'abri de ses
accès
de violence, car la force de frappe d'un enfant,
elle aussi, égale
qu'à 1/32 de celle que nous pouvons déployer. J'ai
toujours eu beaucoup de sympathie pour les
malheureux nains soumis au
fouet du cruel Alberich, dans l'Or du Rhin, de
Wagner. Etant donné
leur taille minuscule, ils n'ont en effet aucune
chance d'extraire,
armés de pics, les métaux précieux exigés
par leur maître..."
Pic épeiche
