thumb|right|Décomposition du vol de la cétoine dorée. Chez l'animal, le vol est un déplacement dans un milieu aérien qui a pour particularité d'être volontaire (à la différence de la chute accidentelle) et prolongé (à la différence du saut) et qui semble se soustraire à la pesanteur. On parle de vol passif lorsque l'animal n'est capable que de vol plané et de vol actif lorsqu'il est capable de battre des ailes (même si les conditions sont insuffisantes pour un vol plané, l'animal reste capable de voler).
Insectes
Les insectes sont les seuls parmi les invertébrés à pouvoir réellement voler. Les araignées, ainsi que de nombreux autres petits organismes, peuvent se laisser emporter par le vent, mais ils n'ont pas d'ailes et ne peuvent pas diriger leur mouvement. La possibilité de voler a été importante pour la dispersion des insectes. Cette faculté leur permet d'échapper à leurs prédateurs, de s'accoupler plus facilement, d'atteindre de nouveaux biotopes et de nouvelles réserves alimentaires où ils pourront déposer leur progéniture.
Seuls les insectes au stade final d'imago (ou accessoirement de subimago chez les éphémères) sont capables de voler. Aucune larve d'insecte ne possède cette faculté.
De même, tous les insectes, même s'ils sont ailés ne volent pas forcément. Certains répugnent simplement à prendre l'envol alors que d'autres en sont incapables.
Vertébrés Les vertébrés capables d'un vol actif sont les ptérosaures, un ordre éteint d'archosaures, la majeure partie des Avialae, un clade de dinosaures théropodes (dont les néornithes, les oiseaux actuels), et les chiroptères (les chauves-souris), un ordre de mammifères placentaires.
L'Archéoptéryx avait des plumes mais sa capacité à voler reste controverséeFoth, C., Tischlinger, H., & Rauhut, O. W. (2014). New specimen of Archaeopteryx provides insights into the evolution of pennaceous feathers. Nature, 511(7507), 79-82.. Il n'avait pas d'ailes complètement fonctionnelles, des doigts griffus et pas de bréchet pour servir d'appui aux muscles du volOstrom, J. H. (1974). Archaeopteryx and the origin of flight. Quarterly Review of Biology, 27-47.. Cependant, des études tomographiques de l'oreille interne et du cerveau indiquent qu'il présentait des adaptations neurologiques spécifiques aux oiseaux capables de volerNorberg, U. L. (2007). Evolution of flight in animals. Flow Phenomena in Nature: A challenge to engineering design, 1, 36.Alonso, P. D., Milner, A. C., Ketcham, R. A., Cookson, M. J., & Rowe, T. B. (2004). The avian nature of the brain and inner ear of Archaeopteryx. Nature, 430(7000), 666-669..
Les cultures humaines ont toujours associé les oiseaux au vol. Pourtant, les espèces aviennes . Les oiseaux volent non parce qu’ils ont des plumes mais parce qu’ils présentent un ensemble de caractéristiques morphologiques, donc des ailes, un complexe squelette-plumes. La main devenue très étroite forme une baguette triangulaire, qui chez un moineau, par exemple, contient deux métacarpiens au lieu de cinq et des restes de phalanges correspondant aux doigts fusionnés. Il est probable que la régression de la main et la formation de la structure "aile" soit liées à la course bipède.
L'observation du vol des vertébrés comme les oiseaux, ou certains mammifères, révèle de nombreuses similitudes entre l'aéronautique (avions et hélicoptères) et le vol animal. La spécialisation des aéronefs et les différents modes de déplacement dans l'espace permettent de faire un découpage similaire. Quelques oiseaux sont cités en exemple (et des liens renvoient aux articles techniques) pour illustrer ces phases :
Type de vols
Envol et ascension course longue et ascension sous faible pente à partir d'un sol ferme (albatros) ou de plans d'eau calme (cygne), envol quasi vertical en bondissant et sans vent (pigeon), envol quasi vertical avec mise à profit de vents forts (mouette, pétrel), chute dans le vide pour acquérir une vitesse initiale (hirondelle, vautour). Elle est suivie du vol battu.
Vol battu
Le vol battu déroule une succession de mouvements des ailes dont le principal et plus puissant est l'abaissement simultané des ailes par paire depuis l'apex du mouvement jusqu'à son nadir. C'est cet abaissement rapide qui donne l'impression que l'animal "frappe" l'air sous ses ailes, qu'il le "bat", d'où l'appellation.
Le reste des mouvements peut varier selon les clades, mais comprend généralement deux à trois phases avant le retour à l'apex : en trois phases : les ailes pivotent dans un plan perpendiculaire à celui du corps puis remontent jusqu'à l'apex pour pivoter à nouveau dans un plan parallèle au corps (ex : cas des hyménoptères) ; en deux phases : les ailes sont plus ou moins rétractées dans un premier mouvement arrière jusqu'à dépasser le niveau des épaules, puis dans un second mouvement arrière elles sont étendues jusqu'à l'apex (ex : vol des corvidés).
Vol plané
Le vol plané des oiseaux est une glissade sur les ailes étendues une fois que la vitesse acquise par le vol battu est suffisante. Cette phase demande la maîtrise du vol et ne peut donc exister seule. vol tendu avec battements d'ailes continus (merle, pivert), vol en vagues avec phases de vol plané (pinson). économie des forces chez les oiseaux migrateurs (oie sauvage) : (en V), l'oiseau suiveur récupérant la composante ascendante en bout d'aile de l'oiseau précédant, battements d'ailes alternés par rapport à l'oiseau qui précède (nota : il faut ici tenir également compte, en plus de l'aérodynamique, de certains aspects physiologiques tels que la température du corps, perte de poids, l'orientation, etc.)..
Certains mammifères arrivent aussi à planer, grâce à une membrane située entre les membres antérieurs et postérieurs : le patagium.
Les ptésausaures et, plus près de nous, quelques reptiles ou amphibiens parviennent également à se déplacer de la sorte.
Vol à voile
Beaucoup d'oiseaux (appelés oiseaux voiliers) savent parfaitement utiliser le vol à voile, à savoir tirer leur énergie des courants atmosphériques pour parcourir de longues distances, sans battre des ailes.
Ils peuvent utiliser les courants ascendants qui se forment dans l'atmosphère grâce à l'énergie solaire (ascendances thermiques) ou en présence de vent à flanc de falaise ou de montagne (ascendances dynamiques)Gautam Reddy, Jerome Wong-Ng, Antonio Celani, Terrence J. Sejnowski & Massimo Vergassola (2018) ; Glider soaring via reinforcement learning in the field | Nature |19 Septembre. Ces ascendances si elles sont bien utilisées facilitent, en consommant peu d'énergie, le vol, la recherche de proies, et les migrations sur de grandes distancesNewton I (2008) Migration Ecology of Soaring Birds 1st edn (Elsevier, Amsterdam)Shamoun-Baranes J, Leshem Y, Yom-tov Y & Liechti O (2003) Differential use of thermal convection by soaring birds over central Israel. Condor 105, 208–218Weimerskirch H, Bishop C, Jeanniard-du-Dot T, Prudor A & Sachs G (2016) Frigate birds track atmospheric conditions over months-long transoceanic flights. Science 353, 74–78.Pennycuick C.J (1983) Thermal soaring compared in three dissimilar tropical bird species, Fregata magnificens, Pelecanus occidentals and Coragyps atratus. J. Exp. Biol. 102, 307–325.. C'est le cas du condor, des vautours et de la plupart des grands rapaces. Les cigognes, elles, utilisent le vol à voile en alternance avec le vol battu lors de leurs migrations.
Des oiseaux de mer comme l'albatros, eux, tirent leur énergie des gradients de vent près de la surface de l'eau par des manœuvres appropriées (vol de gradient).
Cependant ces courants sont souvent complexes, mobiles et "accidentés", ils se forment, se déplacent ou se désintègrent en quelques minutes et ils sont a priori invisibles aux oiseauxGarrat J.R (1994) The Atmospheric Boundary Layer (Cambridge Univ. Press, Cambridge)Lenschow D.H & Stephens P.L (1980) The role of thermals in the atmospheric boundary layer. Boundary-Layer Meteorol. 19, 509–532.. On a longtemps supposé que c'est par des stimuli mécanosensoriels que les oiseaux perçoivent ces thermiques et s'adaptent (en grande partie de manière réflexe, ce qui leur permettrait parfois de quasiment dormir en vol) à leurs variations continuelles. Pour confirmer cette hypothèse des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont utilisé un planeur capable d'apprentissage par renforcement 7 sur la base d'indices environnementaux (tels que ceux que les oiseaux pourraient eux-mêmes percevoir). Le planeur (de 2m d'envergure) est doté de capteurs embarqués lui permettant d'estimer avec une grande sensibilité les accélérations verticales du vent et les couples de roulis. Il a pu être entrainé de manière à devenir de plus en plus autonome dans les thermiques atmosphériques, se montrant capable de grimper à 700 mètres.
Ce travail a montré que les accélérations verticales et les couples de roulis perçus par les oiseaux sont des indicateurs mécanosensoriels suffisant pour que les oiseaux puissent correctement utiliser les thermiques invisibles. Il a aussi montré qu'il suffisait de peu de temps d'apprentissage (quelques jours) pour améliorer l'algorithme permettant au planeur d'utiliser les ascendances. Ce travail pourrait aussi aboutir à des outils de navigation intelligente utilisables par des véhicules volants autonomes (ou pour diminuer la consommation d'énergie de drones ou de certains aéronefs)Gautam Reddy, Jerome Wong-Ng, Antonio Celani, Terrence J. Sejnowski, Massimo Vergassola (2018). Glider soaring via reinforcement learning in the field. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0533-0.
Combat aérien manœuvres d'un oiseau de proie telles que retournement, les serres vers le haut (pour parer une attaque plongeante) ou pour tenter de s'approprier la proie d'un autre prédateur attaque au sol (aigle) avec poser ou en passage rasant (pygargue) plongeon dans l'eau (martin-pêcheur, fou de Bassan, voir aussi géométrie variable), Bataille avec piqué des Colibris Capture en vol d'une proie par un prédateur, et tentative de la proie de s'échapper ; la proie peut être un oiseau ou une chauve-souris, chassés par certains oiseaux (éperviers…), mais c'est plus communément un insecte, chassé par des oiseaux insectivores, des chauves-souris ou d'autres insectes (libellules, guêpes…). Dans ce combat certains ont développé des armes de détection et d'autres, des contremesures pour y échapper (voir Écholocalisation).
Vol stationnaire
alouette chantant au-dessus d'un champ (pour marquer son territoire) ou faucon observant une proie avant de plonger dessus, oiseau-mouche : cas particulier car il peut effectuer avec ses ailes un mouvement en forme de 8 et même reculer en vol (pour sortir son long bec d'une fleur). Son vol s'apparente à celui de certains insectes comme la libellule et quelques papillons (sphinx)
Ralentissement du vol et atterrissage Les oiseaux utilisent des techniques assez différentes pour se poser en fin de vol. Toutes les configurations sont possibles : sur sol ferme, sur un plan d'eau (avec freinage glissé sur les pieds palmés, canards), dans les falaises, les branchages, etc. On peut cependant faire ressortir quelques points communs : écartement des plumes pour agrandir la surface portante, battement des ailes avec très grand angle d'incidence pour réduire la vitesse de translation, allongement des pattes pour la prise de contact avec le sol ou l'eau.
Utilisation des courants aériens thumb|Le vautour fauve utilise de façon systématique les courants aériens.