La question de l'orientation chez les oiseaux est une énigme majeure chez les scientifiques. En effet, plusieurs théories sur ce sujet se complètent et se contredisent : aucune théorie n'a été démontrée à ce jour, mais les expériences réalisées sur les oiseaux ont permis, malgré tout, de se positionner face à ce problème.
Il semblerait en effet que les oiseaux utilisent de nombreux sens pour s’orienter, et même, que ces capacités seraient essentielles pour le bon fonctionnement de leur orientation. Les scientifiques ont alors émis l’hypothèse que les oiseaux se déplacent grâce à plusieurs types d’orientation : thumb|467x467px|Migration automnale de Bernaches Nonnette en Finlande L’orientation visuelle : le jour, les oiseaux s’orienteraient grâce au soleil, mais aussi la nuit grâce aux étoiles. Les oiseaux s’orienteraient également grâce à la topographie. En effet, ils possèdent une mémoire visuelle très développée qui leur permet de se repérer grâce aux éléments topographiques.
L’orientation magnétique : les oiseaux utiliseraient aussi le champ magnétique terrestre (CMT) pour s’orienter, ce qui permettrait également de prendre le relais lorsque les conditions climatiques ne permettent plus l’orientation visuelle. On parle alors de magnétoréception.
L’orientation olfactive : Les oiseaux possèdent une mémoire olfactive. Il semblerait en effet que les oiseaux créent au cours de leur vie une « carte odorante » permettant de s'orienter efficacement. D’après les recherches effectuées sur ces différents phénomènes, les scientifiques peuvent affirmer que l’orientation chez les oiseaux se base principalement sur leur mémoire : ils enregistrent en effet des données visuelles, des valeurs du champ magnétique ainsi que des données olfactives, leur permettant de se diriger efficacement. Utilisation de la vue
Utilisation des astres
Le soleil utilisé comme repère Mise en évidence du phénomène En 1952, l'observatoire anglais G.V.T Matthews procède à de nombreuses expériences de "homing" (dépaysement en français). Des oiseaux sont amenés à une certaine distance de leur nid, souvent plusieurs centaines de kilomètres. Le chercheur évalue alors le temps que mettent les oiseaux pour effectuer le trajet de retour et la probabilité de les voir revenir. L’une des expériences effectuées est la suivante : deux groupes de goélands sont lâchés d’un même endroit, l'un par temps couvert, l'autre par temps dégagé. Pour le premier groupe, seuls 40 % des oiseaux ont retrouvé leurs nids contre 65 % pour le second. Les résultats montrent que le soleil joue bien un rôle dans l'orientation des oiseaux. Les expériences de Kramer Gustav Kramer est un biologiste allemand. En 1952, il entreprend une série d’expériences sur les étourneaux. Comme tous les oiseaux migrateurs durant la période migratoire, les étourneaux enfermés dans une cage se placent dans le coin qui correspond à la direction dans laquelle ils migreraient s'ils étaient en liberté. Une étude est donc facilement réalisable dans ces conditions. L'expérience la plus connue de Kramer consiste à placer un étourneau dans une cage où il est privé de la lumière du soleil. Grâce à un trou et à un système de miroir, Kramer dirige les rayons du soleil dans la direction souhaitée. L’oiseau initialement placé sud-ouest change de direction en fonction de la direction des rayons. Kramer conclut ainsi que le soleil est essentiel à l’orientation des oiseaux. Cependant, le soleil n’est pas toujours visible, ce qui ne permet pas d'arriver à des conclusions définitives. Kramer recommence son expérience en mettant cette fois du papier translucide autour de la cage de l’oiseau. Ainsi il simule un ciel couvert, lorsque l’oiseau ne peut plus localiser le soleil, il se place de façon aléatoire dans la cage. À l’inverse, quand une éclaircie est simulée, l’oiseau se redirige instantanément dans la bonne direction. Les oiseaux s’orientent donc grâce au soleil mais il faut nuancer : les oiseaux utiliseraient le soleil mais aussi d'autres moyens pour trouver leur chemin durant leur migration.
Klaus Schmidt-Koenig et l’horloge biologique Conscient des travaux réalisés par Kramer, ce neurobiologiste américain affirme en 1958 que pour qu’un tel phénomène soit possible, il faut que les oiseaux utilisent leur horloge biologique pour pouvoir s’orienter au gré du déplacement du soleil. Il enferme alors des oiseaux dans une cage, en l'occurrence des pigeons, et pendant cinq jours crée artificiellement une alternance de jour et de nuit, dans le but de « dérégler » leur horloge interne, supposée existante. Après avoir libéré les pigeons, il observe alors un réel décalage entre la direction d’envol de ces pigeons et celle de ceux qui n’ont pas subi ce traitement. Il prouve alors que les oiseaux possèdent une horloge interne et s’en servent pour s’orienter.
Principe de l'orientation solaire
Les oiseaux utilisent l’azimut solaire : c’est l’angle formé entre la droite en direction du soleil projetée sur la surface et une direction de référence. Ils ont donc besoin de la direction du soleil et d’une notion du temps à tout moment de la journée pour retrouver leur chemin. Des expériences ont montré que les oiseaux prennent des directions de vols différentes selon le décalage horaire imposé : en simulant un décalage horaire lumineux de 6 heures, les oiseaux modifient leur direction de vol de 90° et si le décalage est de 12 heures, ils la modifient de 180°. Cependant, cette horloge a besoin d'être constamment calibrée car lors de longs trajets par exemple, il faut tenir compte du décalage horaire et des changements de saison. C’est notamment pour cela que les oiseaux ont besoin et utilisent d’autres méthodes d’orientation.
Utilisation des étoiles Mise en évidence du phénomène Frieder Sauer, biologiste allemand, a mené une série d’expériences en planétarium dans les années 1957. Il recrée artificiellement le ciel en ne modifiant que son orientation, et place des oiseaux dans cet environnement. Ces derniers ont pris une autre direction de vol, qui semble être en fonction de l’orientation du ciel. Les expériences d’Emlen Stephen T.Emlen est un neurobiologiste américain qui a approfondi les études de Sauer dans les années soixante. Sauer avait réussi à prouver que les oiseaux utilisent les étoiles mais il ne savait pas s'ils utilisent l’intégralité du ciel ou juste un repère fixe. Emlen recommence donc les expériences en planétarium. Lors de sa première expérience, il a retiré l'étoile polaire, ”le centre de rotation” des étoiles, du planétarium. Les oiseaux n’ont pas semblé dérangés et ont gardé la même position d’envol. Puis, il a retiré tour à tour toutes les constellations du ciel artificiel, il n'y a eu aucun changement quant à la direction prise par les oiseaux. Enfin, il a enlevé des parties de ce ciel, et lorsque les oiseaux ne pouvaient plus identifier la rotation des étoiles, ils semblaient s’orienter aléatoirement. Il a donc émis l'hypothèse que les oiseaux devaient au préalable observer le ciel pour le comprendre et identifier la rotation. Il a réalisé une dernière expérience où il a éduqué trois groupes d’oiseaux, le premier n'ayant jamais vu les étoiles, le second ayant grandi sous le ciel habituel, enfin le troisième, sous un ciel artificiel tournant autour de la Bételgeuse d’Orion. Placés dans le planétarium, les oiseaux du premier groupe ne savaient pas où s’orienter, ceux du second s’orientaient comme à l’habitude, dos à l’étoile polaire, et ceux du troisième, dos à la Bételgeuse. Principe de l'orientation stellaire Certains oiseaux se servent donc des étoiles pour s’orienter mais cela se base sur une éducation de l’oiseau à comprendre le monde qui l’entoure. L‘orientation stellaire est un complément pour l’orientation de certains oiseaux mais elle reste très minime et seules certaines espèces en sont capables. Cependant, ces expériences, comme celles réalisées sur l’orientation solaire, ont mis en évidence la faculté des oiseaux à utiliser leur mémoire pour s’orienter.
Utilisation de la topologie Les premières théories abandonnées sur l’orientation Vers le début du , les premières hypothèses sur l'orientation des oiseaux, basées sur des observations et sur quelques expériences, ont vu le jour. L’une d’entre elles découle directement de l’observation des oiseaux. Souvent après avoir été lâchés, les oiseaux réalisent de grandes spirales dans le ciel. Les scientifiques ont donc conclu qu’ils exploraient l’horizon. Hodge, en 1894, a même affirmé que l’écart entre les spirales est tel que l’oiseau voit tous les environs. Cependant aucune spire assez grande n'a été observée, ce qui contredit cette hypothèse, qui n’aura finalement jamais été prouvée. Une seconde est fondée sur l’expérience de Rabaud. En 1928, il lâche en mer 1500 pigeons voyageurs au large de la France, à de Croisic en Loire-Atlantique. Sur 1500 sujets, seuls 300 sont retournés à leur pigeonnier après les 48 premières heures. Les autres se sont perdus, et on les a retrouvés dans diverses régions du globe telles que l’Espagne ou le Caucase. En conclusion, les oiseaux partiraient dans des directions aléatoires jusqu’à retrouver une aire connue. Certains chercheurs ajoutent même qu’ils se déplaceraient en zigzag pour augmenter leurs chances. Mais très vite cette théorie est aussi abandonnée.
Utilisation de repères visuels En 1949, Griffin mène une expérience de dépaysement. Il prit des Fous de Bassan sur l'île Bonaventure au Québec, dans une des plus grandes communautés existantes. Ces oiseaux non migrateurs ont été lâchés depuis différents points allant jusqu'à de distance par rapport à leur nid. Leurs déplacements ont été surveillés depuis un avion. Il a alors observé que les oiseaux lâchés près des côtes rentraient plus rapidement que les oiseaux lâchés à des distances plus grandes du littoral. Après avoir pris soin de bien observer et explorer la région, ceux lâchés à l'intérieur des terres, ont finalement réussi pour la plus grande majorité à retrouver leur nid, même si les trajets ont parfois été hésitants. Ces hésitations sont, pour certains, la preuve que l'oiseau cherche des points de repère. Chez le pigeon voyageur, la formation qu'il reçoit est primordiale pour qu'il puisse rapidement déterminer des points de repère et être endurant pendant le vol. D'après les expériences de C.S.Platt et R.S.Dare en 1954 sur ces oiseaux, ces points de repère sont d'autant plus faciles à trouver que le temps est clair. En 1952, Griffin réitère une expérience de dépaysement; il constate que les pigeons utilisent la topographie du territoire pour se diriger. Ce type d'orientation est aussi observé chez l’étourneau. Les fleuves, les montagnes et les littoraux sont alors de bons repères permettant aux oiseaux de s'orienter.
L'orientation par magnétoréception
Découverte du phénomène chez l'oiseau
L’idée que les oiseaux puissent s’orienter en fonction du champ magnétique a été évoquée pour la première fois par Viguier en 1882. Mais ce n’est vraiment qu’en 1947 avec Henry Yeagley que les premières recherches sur le sujet sont réalisées. Ces travaux seront alors repris et modifiés entre autres par James Gould, Charles Walcott ou alors Bruce Moore.
L'hypothèse de Yeagley thumb|196x196px|Champ magnétique d'un dipôle semblable à celui de la Terre Son travail est basé sur trois hypothèses : les oiseaux auraient la capacité d’assimiler une « carte magnétique » de la Terre, ils seraient sensibles aux variations de la force de Coriolis, enfin ils pourraient évaluer leur vitesse de vol. De ce fait, ils seraient capables de connaitre leur position exacte. En effet, quand un objet se déplace dans un champ magnétique, un « courant » se crée. Ce dernier est proportionnel à sa vitesse et à l’intensité du champ magnétique. Si ces hypothèses sont exactes, les oiseaux auraient accès à l’intensité du champ magnétique terrestre et ils pourraient évaluer leur position.