Les oiseaux voient-ils les couleurs ?

Les oiseaux voient-ils les couleurs ? Oui, et la plupart les voient mieux que nous. L’humain possède trois types de cônes sensibles à la couleur dans la rétine. La plupart des oiseaux en ont quatre, dont un qui capte le violet ou l’ultraviolet, invisibles pour nous : les espèces sensibles aux UV voient environ de 300 à 700 nm, contre 400 à 700 nm chez l’humain. Chaque cône d’oiseau contient en outre une minuscule gouttelette d’huile colorée qui affine la distinction entre teintes proches.

Résultat : un monde plus coloré que ce que nous pouvons imaginer. Plumes, fleurs, fruits et œufs portent des motifs que seuls les oiseaux voient. Les principales exceptions sont les rapaces nocturnes et autres oiseaux de nuit, qui sacrifient une partie de leur vision des couleurs au profit de la vision dans l’obscurité.

Réponse rapide : la vision des couleurs des oiseaux en un coup d’œil

Comment fonctionne la vision des couleurs des oiseaux ?

Cônes et bâtonnets

Comme nous, les oiseaux ont deux grandes familles de cellules sensibles à la lumière dans la rétine. Les bâtonnets fonctionnent en faible lumière et ne distinguent pas les couleurs. Les cônes fonctionnent en lumière plus vive et se déclinent en plusieurs types, chacun surtout sensible à une partie du spectre. Le cerveau compare les signaux des différents cônes pour en déduire la couleur.

L’humain possède trois types de cônes, grossièrement accordés au bleu, au vert et au rouge. C’est pour cela qu’on nous dit trichromates, et qu’un écran peut nous tromper avec de simples pixels rouges, verts et bleus.

Un quatrième cône

La plupart des oiseaux possèdent quatre types de cônes simples dédiés à la couleur. Trois correspondent à peu près aux nôtres, sensibles aux courtes (bleu), moyennes (vert) et grandes (rouge) longueurs d’onde. Le quatrième est accordé aux très courtes longueurs d’onde, sous deux formes principales :

• Sensible à l’ultraviolet (UVS). Surtout sensible à l’ultraviolet. On le trouve chez la plupart des passereaux, ainsi que chez les perroquets et les goélands, entre autres.
• Sensible au violet (VS). Surtout sensible au violet, mais capable de détecter une partie du proche ultraviolet. On le trouve chez de nombreux autres oiseaux, dont beaucoup de rapaces, d’oiseaux d’eau et de gallinacés.

Dans les deux cas, les oiseaux disposent d’une quatrième dimension de couleur qui nous manque : ce sont des tétrachromates. Notre article les oiseaux voient-ils l’ultraviolet ? approfondit ce volet.

Des gouttelettes d’huile qui filtrent

Dans chaque cône d’oiseau se trouve une minuscule gouttelette d’huile, placée de façon à ce que la lumière la traverse avant d’atteindre le pigment photosensible. La plupart sont colorées par des caroténoïdes, que l’oiseau tire de son alimentation, et agissent comme les filtres colorés d’un appareil photo.

Chaque gouttelette coupe les longueurs d’onde les plus courtes et resserre la plage de lumière à laquelle répond le cône. Le chevauchement entre types de cônes diminue, ce qui améliorerait la capacité à distinguer des couleurs proches. La contrepartie : le filtrage fait perdre de la lumière, l’une des raisons pour lesquelles les cônes d’oiseaux sont peu utiles en très faible luminosité.

Les cônes doubles

Les oiseaux possèdent aussi des cônes doubles, paires de cellules accolées qui sont le type de cône le plus répandu dans bien des rétines d’oiseaux. Ils ne semblent pas servir à la couleur au sens habituel. La plupart des chercheurs pensent qu’ils aident à juger la luminosité, à détecter le mouvement et peut-être à percevoir les motifs fins. Un rôle dans la perception du champ magnétique terrestre a aussi été proposé et reste à l’étude.

Les oiseaux voient-ils plus de couleurs que nous ?

Très probablement. Avec quatre types de cônes, l’espace colorimétrique d’un oiseau compte une dimension de plus. En théorie, il peut distinguer bien plus de combinaisons de couleurs qu’un humain.

Des couleurs inimaginables pour nous

Nous percevons le pourpre, qui n’est pas une longueur d’onde unique mais un mélange de bleu et de rouge, les deux extrémités de notre spectre visible. On parle de couleurs non spectrales.

Les oiseaux peuvent en principe voir bien davantage de couleurs non spectrales, car ils combinent l’ultraviolet avec n’importe lequel de leurs autres cônes. Une étude de 2020 dirigée par Mary Caswell Stoddard, de l’université de Princeton, l’a testé sur des colibris sauvages dans les montagnes du Colorado. Les oiseaux ont appris à trouver de l’eau sucrée associée à certaines lumières colorées, et ils distinguaient de façon fiable des combinaisons comme ultraviolet plus vert ou ultraviolet plus rouge du vert ou du rouge purs. Pour nous, ces couleurs sont identiques. L’équipe a aussi estimé qu’une part importante des couleurs de plumages et de plantes contient des mélanges non spectraux perceptibles par les oiseaux.

À quoi ressemblent ces couleurs pour un oiseau reste inconnaissable. On peut mesurer ce qu’il distingue, pas ce qu’il ressent.

Une discrimination plus fine

Comme les gouttelettes d’huile resserrent la sensibilité de chaque cône, les oiseaux seraient meilleurs que nous pour distinguer des teintes subtilement différentes, du moins en pleine lumière. Un atout pour juger la maturité d’un fruit, repérer un insecte camouflé ou évaluer le plumage d’un rival ou d’un partenaire.

À quoi sert la vision des couleurs chez les oiseaux ?

Trouver sa nourriture

Beaucoup de fruits signalent leur maturité par leur couleur. Les oiseaux dispersent les graines d’une foule d’arbustes et d’arbres, et les fruits qu’ils consomment sont souvent rouges, violets ou noirs : baies d’aubépine, de sureau noir, de sorbier des oiseleurs, de troène ou de lierre. Certains fruits couverts d’une fine pruine cireuse, comme ceux du prunellier, réfléchissent aussi l’ultraviolet, ce qui pourrait les faire ressortir sur le feuillage. Pour des idées de plantation, lisez les arbustes à baies qui nourrissent les oiseaux tout l’hiver.

Les fleurs pollinisées par les oiseaux, qu’il s’agisse des fleurs à colibris des Amériques ou des fleurs à souimangas d’Afrique et d’Asie, sont souvent rouges ou orange. Ce n’est pas que les oiseaux adorent le rouge, mais que ces fleurs sont moins visibles pour les abeilles, qui perçoivent mal le rouge. Les oiseaux nectarivores apprennent à associer n’importe quelle couleur à la nourriture.

Choisir un partenaire

La couleur est au cœur de la parade chez beaucoup d’oiseaux. Le masque rouge du chardonneret élégant, la poitrine rose du bouvreuil pivoine mâle, le jaune éclatant du loriot d’Europe ou la gorge bleue de la gorgebleue à miroir envoient des signaux sur l’âge, la santé et la qualité de l’oiseau. Notre article pourquoi les mâles ont-ils des couleurs plus vives ? explique comment ces signaux évoluent.

Comme les oiseaux voient l’ultraviolet, certains signaux nous échappent complètement. L’exemple le mieux étudié est celui de la mésange bleue, si familière à nos mangeoires. La calotte bleue du mâle réfléchit fortement l’ultraviolet, et des recherches ont montré que les femelles tiennent compte de ce signal UV dans le choix du partenaire. Pour nous, mâle et femelle se ressemblent presque.

Distinguer les sexes

Bien des oiseaux dont les deux sexes nous paraissent identiques ne le sont pas pour eux. Une étude de 2005 de Muir Eaton a combiné des mesures de réflectance des plumes et des modèles de vision aviaire pour analyser 139 espèces de passereaux nord-américains que nous voyons comme monochromes. Conclusion : la grande majorité, plus de 90 %, présente des différences entre mâles et femelles perceptibles par les oiseaux.

Reconnaître ses œufs et ses poussins

Certains oiseaux utilisent la couleur et les motifs UV pour reconnaître leurs propres œufs, une compétence précieuse face au coucou gris, qui pond dans le nid d’autres espèces comme la rousserolle effarvatte ou le pipit farlouse. L’intérieur du bec des oisillons est souvent vivement coloré et, chez certaines espèces, réfléchit l’ultraviolet, ce qui aiderait les parents à nourrir leurs petits dans la pénombre du nid.

Chasser

On a longtemps affirmé que le faucon crécerelle repérait les campagnols grâce à la réflectance UV de leurs traces d’urine. Des travaux plus récents ont mis en doute la force de cette réflectance et la sensibilité de l’œil du faucon à ces longueurs d’onde : l’exemple est désormais jugé incertain. Il rappelle qu’en matière de vision des oiseaux, les idées séduisantes doivent être soigneusement testées.

Comment les scientifiques savent-ils ce que voient les oiseaux ?

On ne peut pas demander à un oiseau ce qu’il voit : les chercheurs croisent donc plusieurs sources.

1. Mesurer les cônes directement. La microspectrophotométrie envoie de minuscules faisceaux de lumière à travers des cônes isolés et enregistre les longueurs d’onde absorbées. C’est ainsi qu’on a caractérisé les quatre types de cônes et leurs gouttelettes.
2. Lire les gènes. Chaque type de cône utilise une protéine photosensible, une opsine. En séquençant ces gènes, notamment celui du cône à la plus courte longueur d’onde, on peut prédire si une espèce a un système UVS ou VS. Souvent, un changement à une ou quelques positions clés suffit à faire basculer le cône d’une forme à l’autre.
3. Mesurer le monde. Des spectrophotomètres enregistrent la lumière réfléchie par les plumes, fruits, fleurs et œufs à chaque longueur d’onde, ultraviolet compris.
4. Modéliser la vision. Les sensibilités des cônes et les mesures de réflectance alimentent des modèles mathématiques qui estiment si deux couleurs paraissent différentes à un oiseau.
5. Dresser les oiseaux. Les expériences comportementales, comme celle des colibris, vérifient si les oiseaux apprennent vraiment à distinguer des couleurs. C’est la méthode de référence, mais elle est lente et n’a été menée que sur peu d’espèces.

Quand plusieurs méthodes concordent, comme pour les quatre types de cônes et la sensibilité UV répandue, les conclusions sont solides.

Les oiseaux voient-ils les couleurs en faible lumière ?

Moins bien. Les cônes ont besoin d’une lumière assez vive, et les gouttelettes d’huile absorbent une partie de la lumière. Quand le jour baisse, les oiseaux passent comme nous à la vision par les bâtonnets, et les couleurs deviennent plus difficiles à distinguer.

C’est l’une des raisons pour lesquelles beaucoup de passereaux gagnent leur dortoir à la tombée du jour, et pour lesquelles le chant de l’aube, où le rouge-gorge et le merle noir se font entendre les premiers, commence avant que l’alimentation batte son plein : la lumière est encore trop faible pour chercher efficacement sa nourriture à vue. Les chouettes, à la rétine riche en bâtonnets, prennent le relais la nuit.

Les oiseaux perçoivent-ils le mouvement plus vite que nous ?

Beaucoup d’oiseaux semblent traiter les changements visuels plus vite que nous. On mesure cela par la fréquence critique de fusion, la vitesse à laquelle une lumière clignotante paraît continue. L’humain cesse en général de percevoir le clignotement entre 50 et 90 éclairs par seconde environ, selon les conditions. Une étude de 2016 sur des gobemouches noirs sauvages, petits chasseurs d’insectes européens, a montré qu’ils détectaient le clignotement à des fréquences bien plus élevées, largement au-dessus de 100 par seconde.

Cette vision rapide aide sans doute les petits oiseaux à suivre les insectes en vol et à éviter les obstacles. Elle signifie aussi que certains éclairages continus pour nous peuvent clignoter visiblement pour un oiseau, même si les effets réels sur les oiseaux sauvages sont mal connus.

Tous les oiseaux voient-ils les couleurs ?

Pas de la même manière.

• Chouettes et hiboux. Leur rétine regorge de bâtonnets pour la vision nocturne et compte relativement peu de cônes. Les études sur plusieurs espèces suggèrent qu’ils ont moins de types de cônes fonctionnels que les passereaux, mais ils voient sans doute un peu de couleur en bonne lumière.
• Autres oiseaux nocturnes. Les engoulevents, les kiwis et certains oiseaux marins qui se nourrissent la nuit semblent aussi avoir un système de cônes réduit, même si la recherche est inégale.
• Manchots et certains oiseaux marins. Des espèces vivant dans la lumière bleutée du milieu marin ont des sensibilités décalées vers le bleu, avec des variations selon les espèces.
• Passereaux diurnes, perroquets et colibris. Ils comptent parmi les systèmes visuels les plus riches en couleurs jamais mesurés chez un animal.

Pour en savoir plus sur la vision des rapaces nocturnes, lisez comment les chouettes tournent-elles autant la tête ?

Les couleurs des plumes sont-elles « réelles » ?

Les oiseaux fabriquent la couleur de deux façons, et les deux comptent dans la manière dont ils se voient.

• Les pigments. Les caroténoïdes produisent beaucoup de rouges, d’orangés et de jaunes, et l’oiseau doit les trouver dans sa nourriture. Les mélanines donnent les noirs, bruns, gris et certains tons roux.
• La structure. Les bleus, la plupart des irisations et une grande partie de la réflectance UV viennent de la structure microscopique des plumes, qui diffuse la lumière, et non d’un pigment. Il n’y a aucun pigment bleu dans le miroir bleu de l’aile du geai des chênes ni dans le dos du martin-pêcheur.

Notre article pourquoi les plumes bleues ne sont-elles pas vraiment bleues ? explique la couleur structurale. Ces couleurs réfléchissent souvent fortement l’ultraviolet, ce qui explique en partie pourquoi un plumage paraît plus riche aux oiseaux qu’à nous.

Pourquoi les photos ne montrent-elles pas ce que voient les oiseaux ?

Les appareils photo ordinaires imitent la vision humaine : leurs capteurs enregistrent le rouge, le vert et le bleu, et la plupart des objectifs et filtres bloquent l’ultraviolet. Une photo de mésange bleue ou d’étourneau montre donc l’oiseau tel que nous le voyons, pas tel qu’un autre oiseau le voit.

Les chercheurs utilisent des appareils modifiés pour enregistrer l’ultraviolet, souvent combinés à des images en lumière visible et à des logiciels qui transposent le résultat selon les sensibilités des cônes d’oiseaux. Ces images en « fausses couleurs » sont utiles à la science, mais restent des traductions. Si vous aimez photographier les oiseaux, notre guide pour photographier les oiseaux à travers une vitre donne des conseils pratiques.

Mythes et réalités sur la vision des couleurs

Ce que cela change pour l’observateur au jardin

• La couleur de la mangeoire compte peu. Les oiseaux réagissent surtout à la nourriture, à la sécurité et à l’emplacement.
• Plantez pour la couleur et l’ultraviolet. Les arbustes à fruits et plantes à fleurs indigènes offrent les signaux que les oiseaux ont évolué pour lire.
• Les motifs anti-collision doivent être serrés. Certains autocollants sont vendus comme visibles uniquement par les oiseaux car ils réfléchissent l’UV. Les preuves sur ces produits sont mitigées, et les organismes de protection des oiseaux recommandent plutôt des marquages visibles par tous, espacés de quelques centimètres seulement. Lisez comment éviter que les oiseaux heurtent les vitres.
• Les oiseaux voient plus que nous. Deux oiseaux qui vous semblent identiques peuvent être nettement différents l’un pour l’autre.

En bref

• La plupart des oiseaux ont quatre types de cônes pour la couleur ; l’humain en a trois.
• Beaucoup de passereaux, perroquets et goélands ont un cône sensible à l’ultraviolet.
• Beaucoup de rapaces et d’oiseaux d’eau ont un cône sensible au violet qui capte un peu de proche UV.
• Les gouttelettes d’huile colorées des cônes filtrent la lumière et affinent la discrimination des couleurs.
• Des colibris distinguent des couleurs mêlant ultraviolet et lumière visible.
• Beaucoup d’oiseaux qui se ressemblent pour nous diffèrent par des couleurs qu’ils perçoivent.
• Chouettes et autres oiseaux nocturnes ont une vision des couleurs plus faible.

Sources

• Eaton, M. D. (2005). Human vision fails to distinguish widespread sexual dichromatism among sexually “monochromatic” birds. PNAS 102 : 10942-10946
• Oiseaux.net : fiche de la Mésange bleue
• RSPB : Blue Tit
• Station ornithologique suisse : oiseaux et vitres
• LPO, Ligue pour la protection des oiseaux