Pourquoi le vol des chouettes et des hiboux est-il silencieux ?

Pourquoi le vol des chouettes et des hiboux est-il silencieux ? Parce que leurs ailes sont conçues pour empêcher l’air de faire du bruit, surtout au-dessus d’environ 2 kHz, si bien que la plupart volent sans son audible pour nous. Trois caractéristiques des plumes y contribuent : un peigne de denticules rigides le long du bord d’attaque, une frange souple le long du bord de fuite des plumes de vol, et une surface veloutée. De grandes ailes larges réduisent encore le bruit en permettant un vol lent.

Le résultat est un vol bien plus discret que celui des autres oiseaux, surtout dans les aigus. Il aide la chouette à surprendre sa proie et, tout aussi important, lui permet de continuer à l’écouter pendant qu’elle vole.

Réponse rapide : le vol silencieux en un coup d’œil

Petite précision de vocabulaire : en français, on appelle « hiboux » les espèces qui portent des aigrettes, comme le hibou moyen-duc ou le grand-duc d’Europe, et « chouettes » celles qui n’en ont pas, comme la chouette hulotte ou l’effraie. Toutes partagent ce vol feutré.

Les chouettes sont-elles vraiment silencieuses ?

Pas complètement, mais assez pour tromper les humains et les proies. Quand un pigeon ramier s’envole près de vous, vous entendez le claquement de ses ailes. Les battements d’une corneille produisent un souffle audible. Une chouette qui passe à la même distance peut ne faire aucun bruit perceptible.

Des études acoustiques en soufflerie et en salle de vol, souvent menées sur des effraies des clochers, montrent que les chouettes produisent tout de même quelques sons graves, surtout dus au battement lui-même. Ce qu’elles suppriment fortement, ce sont les fréquences plus aiguës, en gros au-dessus d’environ 2 kHz. C’est là que se situe une bonne part du « chuintement » d’une aile d’oiseau, et cette gamme recoupe celle de l’ouïe fine des chouettes comme de beaucoup de petits mammifères.

« Silencieux » signifie donc « très discret dans les fréquences qui comptent ».

D’où vient le bruit d’une aile ?

Pour comprendre comment les chouettes restent discrètes, il faut savoir comment un oiseau fait du bruit en volant. L’essentiel est aérodynamique :

• Le bruit du bord d’attaque. Quand l’air frappe l’avant de l’aile, surtout s’il est déjà turbulent, des fluctuations de pression rayonnent sous forme de son.
• Le bruit du bord de fuite. Quand l’air quitte l’arrière de l’aile, des tourbillons passant sur l’arête vive produisent un bruit à large bande. C’est aussi une source majeure de bruit pour les ailes d’avion, les ventilateurs et les éoliennes.
• Le bruit de frottement. Les plumes qui frottent et glissent les unes sur les autres quand l’aile fléchit créent un froissement.
• Le bruit du battement. Chaque battement pousse de l’air et génère un son grave. Plus le battement est rapide et puissant, plus il est bruyant.

Les chouettes ont une réponse à chacun de ces bruits.

Comment les plumes de chouette étouffent-elles le son ?

La plupart des caractéristiques clés ont été décrites dans les années 1930 par Robert Graham, ingénieur aéronautique et naturaliste britannique, qui étudiait les ailes des chouettes dans l’espoir de concevoir des avions plus silencieux. Les chercheurs en affinent les détails depuis.

Le peigne du bord d’attaque

Sur le bord d’attaque de la rémige primaire la plus externe, la première plume de vol à l’avant du bout de l’aile, les chouettes portent une rangée de barbes rigides et séparées qui dépassent comme les dents d’un peigne. Chez la plupart des oiseaux, ce bord est lisse.

Le peigne semble fragmenter l’air qui passe sur le bord d’attaque en tourbillons plus petits et plus faibles, et aider à contrôler l’écoulement sur la surface de l’aile. Les détails sont encore étudiés en soufflerie, mais l’effet global serait une réduction de la turbulence et du bruit, surtout aux grands angles, quand la chouette ralentit ou manœuvre.

La frange du bord de fuite

Le bord arrière des plumes de vol d’une chouette se termine par des franges souples, semblables à des poils, plutôt que par une arête nette. Quand l’air quitte un bord vif et rigide, il produit un brusque changement de pression et un bruit fort. Un bord souple, poreux et flexible laisse la pression s’égaliser plus progressivement.

Des travaux théoriques d’ingénieurs en aéroacoustique ont montré qu’un bord de fuite poreux et souple peut réduire nettement le bruit produit, ce qui correspond de près à ce que font les chouettes. C’est probablement l’un des facteurs les plus importants de leur vol discret.

La surface veloutée

Le dessus des plumes de vol, et de beaucoup de couvertures, est couvert de filaments fins, souples et allongés qui leur donnent un toucher de velours. Ce duvet a deux effets : il réduit le bruit des plumes qui frottent entre elles quand l’aile bouge, et il pourrait aider à lisser l’écoulement de l’air.

Si vous avez l’occasion de toucher une plume de chouette dans un musée ou un centre de soins, la différence saute aux doigts. Une plume de pigeon ou de buse est lisse et glissante ; une plume de chouette est douce, presque duveteuse.

Un plumage souple jusqu’aux pattes

Les chouettes ont aussi un plumage corporel dense et doux, et beaucoup ont les pattes, voire les doigts, emplumés, comme la chevêchette ou la chouette de Tengmalm. Cela réduit le froissement du corps en mouvement. Chez les espèces nordiques comme le harfang des neiges, ce plumage épais isole aussi du froid.

Comment les ailes elles-mêmes aident-elles ?

Les plumes ne font que la moitié du travail. La forme et la taille des ailes comptent tout autant.

De grandes ailes pour leur poids

Les chouettes ont de grandes ailes par rapport à leur poids, donc une faible charge alaire. L’effraie des clochers paraît grande en vol mais pèse étonnamment peu, autour de 300 g. Une faible charge alaire permet à l’aile de porter l’oiseau à basse vitesse : la chouette peut voler lentement, planer et faire du surplace au-dessus d’une prairie sans battre fort en permanence.

Voler lentement, c’est voler en silence

Le bruit aérodynamique augmente fortement avec la vitesse. Une chouette qui vole lentement fait beaucoup moins de bruit qu’un faucon ou un pigeon rapide. L’effraie quadrille souvent les champs à faible vitesse, puis plane pour l’approche finale, la phase la plus silencieuse.

Des ailes larges et arrondies

Beaucoup de chouettes ont des ailes larges et arrondies, adaptées au vol lent et manœuvrant entre les arbres et au-dessus des milieux ouverts. Avec les caractéristiques des plumes, cela rend l’approche à la fois discrète et précise.

Pourquoi les chouettes ont-elles besoin d’un vol silencieux ?

Il existe deux grandes explications, qui ne s’excluent pas.

L’hypothèse de la discrétion

La réponse évidente : la chouette vole sans bruit pour que sa proie ne l’entende pas arriver. Souris, campagnols et autres petits mammifères ont une excellente ouïe, y compris dans les aigus. Une chouette bruyante perdrait l’effet de surprise.

L’hypothèse de l’écoute

La seconde réponse : la chouette vole sans bruit pour continuer d’entendre sa proie. Beaucoup d’espèces, l’effraie en tête, localisent leurs proies surtout au son et corrigent leur approche en plein vol quand un campagnol bouge sous l’herbe. Si les ailes étaient bruyantes, ce bruit couvrirait le froissement qu’elles écoutent.

Plusieurs chercheurs jugent cette seconde explication particulièrement importante. Les chouettes réduisent le bruit surtout dans la gamme où leur propre ouïe est la meilleure, ce qui cadre avec l’idée d’un vol silencieux apparu en partie pour protéger leur écoute. Notre article sur les oreilles des oiseaux explique comment les chouettes localisent un son, et celui sur la rotation de la tête des chouettes montre comment elles orientent ce visage capteur de sons.

En pratique, les deux avantages se cumulent : une chouette qui entend mieux et qu’on entend moins a un double atout.

Tous les rapaces nocturnes volent-ils en silence ?

La plupart ont un vol discret, mais les dispositifs varient selon le mode de chasse.

• Hiboux et chouettes pêcheurs. Les espèces qui se nourrissent surtout de poissons, comme les kétoupas d’Asie, dont le kétoupa de Blakiston, et les chouettes pêcheuses d’Afrique, ont un peigne, une frange et un velours réduits ou absents. Les poissons sous l’eau entendent mal les ailes, et ces oiseaux chassent davantage à vue.
• Les espèces actives de jour. Celles qui chassent en partie de jour et comptent davantage sur la vue, comme la chouette épervière, sont souvent décrites comme moins spécialisées que les chasseurs strictement nocturnes.
• Les chasseurs nocturnes à l’oreille. L’effraie des clochers, le hibou moyen-duc, la chouette hulotte et la chouette lapone sont parmi les plus spécialisés.

Ce schéma, avec des dispositifs plus marqués chez les espèces qui chassent à l’oreille, est un argument fort en faveur d’une adaptation liée à la chasse au son.

Comment les scientifiques mesurent-ils le bruit du vol ?

Mesurer le son d’une aile est plus difficile qu’il n’y paraît, car le bruit est faible et l’oiseau en mouvement. Les chercheurs utilisent plusieurs approches :

1. Des salles de vol équipées de réseaux de micros. Des chouettes dressées passent devant des rangées de micros sensibles dans des pièces silencieuses, et les enregistrements sont comparés à ceux d’autres oiseaux volant à des vitesses similaires.
2. Des souffleries. Des plumes isolées ou des ailes naturalisées sont placées en soufflerie, et les ingénieurs mesurent bruit et écoulement en faisant varier vitesse et angle. Retirer ou couper le peigne ou la frange montre la contribution de chaque élément.
3. La visualisation des écoulements. Fumée, lasers et suivi de particules révèlent comment l’air se déplace sur la surface et les bords des plumes.
4. Des modèles mathématiques. La théorie aéroacoustique prédit l’effet des bords poreux et souples, et ces prédictions sont comparées aux mesures.

Les résultats varient selon la méthode et l’espèce, et toutes les études ne s’accordent pas sur l’élément le plus important. Le tableau d’ensemble reste cohérent : les ailes de chouette produisent nettement moins de bruit aigu que celles d’autres oiseaux, et les plumes combinées au vol lent expliquent l’essentiel de l’écart.

Pourquoi les buses et les faucons ne volent-ils pas en silence ?

Buses, aigles et faucons sont aussi des prédateurs : pourquoi n’ont-ils pas développé les mêmes ailes feutrées ? Sans doute parce qu’ils chassent autrement.

La plupart des rapaces diurnes repèrent leurs proies à la vue et misent sur la vitesse, la surprise ou un piqué. Un faucon pèlerin en piqué sur un pigeon va si vite que le bruit importe peu : la proie n’a presque pas le temps de réagir. Un épervier d’Europe qui surgit derrière une haie compte sur la surprise et l’agilité. Des plumes silencieuses auraient en outre un coût : plus souples, moins résistantes à l’eau et peut-être moins durables, un mauvais compromis pour un oiseau qui vole vite et fort. Pour en savoir plus, voyez quel est l’oiseau le plus rapide.

Existe-t-il d’autres oiseaux au vol silencieux ?

Les chouettes sont les plus célèbres, mais pas les seules. L’engoulevent d’Europe et d’autres oiseaux nocturnes ont un plumage souple et un vol assez discret, bien que moins spécialisé.

À l’inverse, certains oiseaux font volontairement du bruit avec leurs ailes. Le pigeon ramier claque des ailes lors de ses vols de parade. La colombine longup d’Australie possède une plume de vol modifiée qui siffle quand elle s’envole en alerte, et les autres pigeons traitent ce son comme un signal d’alarme. La bécassine des marais produit en parade un « chevrotement » avec les plumes de sa queue. Le vol silencieux n’est qu’une extrémité d’un large éventail.

Le vol silencieux a-t-il un inconvénient ?

Oui. La structure souple et ouverte qui étouffe le son rend les plumes de chouette moins résistantes à l’eau que celles de beaucoup d’autres oiseaux. L’effraie, en particulier, aurait du mal à chasser sous une forte pluie, et une longue période humide peut réduire son succès de chasse et sa condition physique. C’est peut-être une raison pour laquelle elle s’installe souvent dans des sites abrités comme les granges, les clochers et les arbres creux, d’où son nom d’effraie des clochers.

Les plumes souples s’usent peut-être aussi plus vite. Comme tous les oiseaux, les chouettes les remplacent par la mue, comme l’explique pourquoi les oiseaux muent.

Comment le vol des chouettes a-t-il inspiré l’ingénierie ?

Les ailes de chouette sont un exemple classique de biomimétisme.

• Les trains à grande vitesse. Les ingénieurs de JR West ont doté le pantographe du Shinkansen série 500 de dentelures inspirées des plumes de chouette pour réduire le bruit aérodynamique à grande vitesse.
• Les éoliennes. Des bords de fuite dentelés, proches dans leur principe de la frange des chouettes, sont désormais très utilisés sur les pales pour réduire le bruit.
• Ventilateurs et aéronautique. Des chercheurs ont testé des bords et surfaces poreuses inspirés des chouettes sur des ventilateurs, des rotors de drones et des pièces d’avion.

Toutes ces solutions ne copient pas directement la chouette, mais ses ailes ont montré la voie.

Idées reçues et réalités

Ce que cela change pour l’observateur au jardin

• Vous n’entendrez sans doute jamais une chouette passer. Beaucoup de gens ne découvrent les chouettes de leur quartier que par leurs cris nocturnes, ou par les pelotes et les fientes sous un reposoir.
• Écoutez plutôt que chercher. Les chouettes se trouvent plus facilement à leurs cris, comme le hululement de la hulotte en fin d’hiver. Nos guides sur pourquoi les oiseaux chantent la nuit et reconnaître les oiseaux à l’oreille peuvent aider.
• Guettez au crépuscule au-dessus des milieux ouverts. L’effraie qui chasse le long des prairies et des bords de champs est l’une des chouettes les plus faciles à observer en vol.
• Gardez vos distances. Les chouettes qui chassent ou se reposent près des maisons se dérangent facilement, et toutes sont protégées en France. Suivez les règles de l’éthique de l’observation. La LPO propose aussi des conseils pour accueillir l’effraie et la chevêche d’Athéna dans les bâtiments et les vergers.

En bref

• Les chouettes volent bien plus discrètement que les autres oiseaux de taille comparable.
• Un peigne de denticules sur le bord d’attaque de la rémige externe fragmente l’écoulement.
• Des franges souples sur les bords de fuite réduisent le bruit de fuite.
• Une surface veloutée amortit les frottements.
• De grandes ailes légères permettent de voler lentement et de planer.
• Le bruit est surtout supprimé au-dessus d’environ 2 kHz.
• Le vol discret évite d’être entendu et aide à entendre.
• Les espèces piscivores ont des dispositifs antibruit réduits.
• Des designs inspirés des chouettes équipent trains, ventilateurs et éoliennes.

Sources

• LPO, Ligue pour la protection des oiseaux
• Cornell Lab of Ornithology, All About Birds : Barn Owl
• RSPB : Barn Owl
• Oiseaux.net, fiches espèces
• Graham, R. R. (1934). The silent flight of owls. Journal of the Royal Aeronautical Society 38 : 837-843.
• Jaworski, J. W. et Peake, N. (2013). Aerodynamic noise from a poroelastic edge with implications for the silent flight of owls. Journal of Fluid Mechanics 723 : 456-479.