Les oiseaux respirent plus efficacement que les humains en raison de la structure de leurs poumons - des voies respiratoires en boucle qui facilitent les flux d'air dans une direction - une équipe de chercheurs a découvert grâce à une série d'expériences et de simulations en laboratoire.

Les résultats apparaissent dans le journal Lettres d'examen physique .

L'étude, menée par des chercheurs de l'Université de New York et du New Jersey Institute of Technology, indique également des moyens plus intelligents de pomper des fluides et de contrôler les débits dans des applications telles que les ventilateurs respiratoires.

"Contrairement à l'air qui s'écoule profondément dans les branches de nos poumons, qui oscillent d'avant en arrière lorsque nous inspirons et expirons, le flux se déplace dans une seule direction dans les poumons des oiseaux même lorsqu'ils inspirent et expirent, " explique Leif Ristroph, professeur agrégé au Courant Institute of Mathematical Sciences de NYU et auteur principal de l'article. « Cela leur permet d'effectuer l'activité la plus difficile et la plus coûteuse en énergie de tous les animaux :ils peuvent voler, et ils peuvent le faire à travers des océans entiers et des continents entiers et à des altitudes aussi élevées que le mont Everest, où l'oxygène est extrêmement fin."

"La clé est que les poumons des oiseaux sont constitués de voies respiratoires en boucle - pas seulement des branches et de la structure arborescente de nos poumons - et nous avons constaté que cela conduit à des flux unidirectionnels ou dirigés autour des boucles, " ajoute Ristroph. " Ce vent ventile même les recoins les plus profonds des poumons et fait entrer de l'air frais. "

Le flux d'air à sens unique dans les systèmes respiratoires des oiseaux a été découvert il y a un siècle. Mais ce qui était resté un mystère était une explication de l'aérodynamisme derrière ce système respiratoire efficace.

Pour explorer cela, les chercheurs ont mené une série d'expériences qui imitaient la respiration des oiseaux dans le laboratoire de mathématiques appliquées de NYU.

Pour les expériences, ils ont construit des tuyaux remplis d'eau - pour reproduire le flux d'air - et ont plié les tuyaux pour imiter la structure en forme de boucle des poumons des oiseaux - de la même manière que les autoroutes sont reliées par des rampes d'accès et de sortie. Les chercheurs ont mélangé des microparticules dans l'eau, ce qui leur a permis de suivre la direction de l'écoulement de l'eau.

Ces expériences ont montré que les mouvements de va-et-vient générés par la respiration étaient transformés en flux à sens unique autour des boucles.