Le poisson trépied doit son nom à son étonnante manière de se tenir. Vivant à 6 000 m de profondeur, il lui faut déployer ses nageoires d'un mètre de long pour se stabiliser et se nourrir.
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Perdu ! J'ai seulement fait de la plongée sous-marine en loisir (et suivi les cours pour passer les certifications, ce qui n'était pas trop compliqué puisque j'avais déjà étudié les gaz et les pressions au cours de mes études, et il y avait aussi des cours de biologie marine dans mon club de plongée).
Je suis d’accord concernant le phénomène de décompression que tu cites et aussi pour le risque d’éclatement des cellules.
Ma question se focalisait surtout sur la problématique liée à une vessie natatoire « classique » remplie de gaz.
En réfléchissant mieux je me rends compte que ça dépend :
- De la profondeur du point de départ A
- De la profondeur du point d’arrivée B
- Du temps passé pour aller de A à B
- De la capacité (ou pas) de la vessie natatoire à évacuer le gaz contenu à l’intérieur plus ou moins rapidement.
Imaginons pour un moment qu’il est possible de remonter le poisson d’une profondeur de 6000m jusqu’à la surface en seulement 1 seconde, ça ne l’est pas actuellement, je confirme, c’est juste pour illustrer mon propos ;-)
La pression aura passé approximativement de 600 bars à 1 bar, c’est-à-dire, le volume du gaz à l’intérieur de la vessie aurait augmenté 600 fois en seulement 1 seconde.
Si la taille de la vessie était à peu près celle d’un œuf, elle aurait dû grandir jusqu’à la taille d’une valise de cabine d’avion en seulement 1 seconde.
Si le poisson n’arrive pas à évacuer beaucoup de gaz de sa vessie en 1 seconde il explosera comme un ballon de baudruche.
Imaginons maintenant un fou furieux qui décide de faire une cruelle expérimentation en attachant la queue de ce pauvre poisson à une torpille Barracuda (également appelé "Superkavitierender Unterwasserlaufkörper") pour le faire remonter super vite.
Il faut savoir que cette torpille de fabrication allemande atteindrait théoriquement une vitesse de 800 km/h, mais il paraît que dans la pratique la vitesse est limitée à 370 km/h, soit, un peu plus de 102 m/s; allez hop, arrondissons à 100 m/s.
Dans la première seconde, le poisson passe de -6000m à -5900m, la pression aura diminué de 600 à 590 bar, et donc le volume du gaz de la vessie augmenté de 1,69% ; sans effet pour la vessie du poisson je pense.
Par contre, dans les 100 derniers mètres de son horrible voyage, le poisson passera de 10 bar à 1 bar, donc, le volume du gaz de sa vessie sera décuplé en seulement 1 seconde… ouf !
Hors plaisanteries je dirais :
Les changements de profondeur lors des déplacements habituels chez les poissons abyssaux sont parfaitement gérés par l’animal car la variation de profondeur n'est pas significative par rapport à la profondeur moyenne et il le fait à faible vitesse.
En revanche, ce n’est pas joli à voir pour certains poissons remontés trop vite lorsqu’ils sont pêchés.
En effet pour les plongeurs comme pour les poissons ce sont les derniers mètres avant la surface qui sont problématiques lors de la remontée car la pression varie très rapidement pour une faible distance parcourue, c'est pourquoi on fait les palliers de décompression près de la surface en fin de remontée (parfois à 9m et à 6m mais plus fréquemment à 3m ce qui pourrait paraitre être presque sorti de l'eau mais la pression est quand même 3 fois plus forte à 3m qu'en surface) et c'est pourquoi des accidents de plongée très graves et même mortels peuvent se passer dans moins de 10 m d'eau (surpression pulmonaire, rupture des tympans, etc.). Ceux qui plongent en apnée peuvent se rassurer concernant la surpression pulmonaire : ça ne risque pas de leur arriver puisque ça arrive seulement si on respire de l'air à la pression de l'eau venant de la bouteille et si on bloque sa respiration en remontant, c'est pourquoi on apprend aux plongeurs en bouteille de ne pas donner de l'air s'ils doivent porter secours à un apnéiste qui parait être en difficulté sous l'eau (car il peut revenir à lui et avoir le réflexe de remonter en retenant sa respiration comme on fait en apnée). En revanche ils savent bien qu'on peut se fait mal aux tympans, même dans 3 ou 4 m de profondeur.
Quant à la vessie natatoire des poissons, effectivement elle éclate quand on le remonte trop vite et surtout sur les derniers mètres, mais, autant que je sache, ça ne fait pas "boum !" et ça n'éparpille pas des morceaux de poisson partout comme si c'était un ballon de baudruche, ça va juste tuer le poisson quand la paroi de la vessie se romp en relachant une grosse bulle d'air avant qu'il ait atteint la surface. D'ailleurs "baudruche" vient du nom de l'intestin des animaux, avec lesquels on pouvait faire des ballons avant qu'ils soient en latex : c'est une membrane souple et extensible jusqu'à une certaine limite, comme la vessie natatoire des poissons.
Attention, il y a une coquille : à 3m de profondeur la pression n’est pas 3 fois plus forte qu’en surface, mais 30% plus forte (1,3 bar vs 1bar).
C’est à 20m de profondeur qu’elle plus forte (3 bar vs 1 bar).
Quant au poisson il faut qu’il ouvre la bouche :
fldsidf.free.fr/prise_en_eau_profonde.html
Merci pour la correction.
En effet, d'après cette source, la vessie natatoire n'éclate pas quand on remonte le poisson d'une vingtaine de mètres, elle dépasse seulement par la bouche, mais le poisson reste viable si on lui pratique les premiers secours. Si tu veux vraiment tester l'éclatement il faudra partir de plus profond !
Non, non, ça ne m'amuserait pas, par contre, le poisson pourrait se dire « moi, je m’éclate »
Hors blagues, pauvres bêtes.
"En biologie, la pression hydrostatique biologique est la pression exercée par le fluide intravasculaire ou le liquide extravasculaire sur la paroi."
Comme mentionné plus haut bon nombre de poissons de grandes profondeurs sont constituées de tissus relativement flasques. Ils pourraient être plus largement constitués de collagène ou autre. En tout cas leurs tissus sont différents de ceux des poissons de surface et en l'état actuel des connaissances rien ne permet d'être affirmatif ni d'éluder l'hypothèse que j'avance, si improbable puisse-t-elle paraître.
Tu te souviens que tu as écrit "600 bars de pression hydrostatique biologique" ? Maintenant que tu as cherché la définition, ça ne te parait pas un peu ridicule de prétendre que les parois des vaisseaux du poisson résisteraient à 600 bars de pression ? Les 600 bars de pression qu'il y a à l'intérieur du poisson ne sont pas une pression hydrostatique biologique mais une pression hydrostatique tout court : celle créée par le poids de la colonne d'eau qui est au-dessus de lui. Il pourrait y avoir éventuellement une pression hydrostatique biologique de moins d'1 bar qui s'exercerait sur les parois de ses nageoires si le poisson pompe du liquide dans ses nageoires pour les rigidifier, selon une hypothèse émise par des scientifiques, mais les pressions biologiques ne sont jamais en centaines de bars !
Quant à l'hypothèse que la peau serait écrasée par la pression et que c'est ce qui confèrerait leur rigidité aux nageoires, non seulement il faut ne rien avoir compris à la pression pour imaginer que ça serait possible, mais n'importe qui peut la réfuter sans même avoir besoin de comprendre si une peau peut être rigidifiée ou non par la pression qui règne à ces grandes profondeurs. Cette hypothèse ne tient pas la route tout simplement car les nageoires de ce poisson redeviennent souples quand il nage, sans qu'il ait changé de profondeur !
Sur ce coup là je suis obligé d'admettre que tu as raison.
J'ai une question pour toi qui t'y connais.
Parfois on simplifie en disant que la pression n'est rien d'autre que le poids de la colonne d'eau et d'air qui se trouve au dessus de notre tête.
Mais on est bien d'accord que c'est une explication fausse (ou du moins partielle) car la pression atmosphérique est la même partout que l'on soit dans sa maison ou à l'air libre à la même altitude tout comme la pression hydrostatique est la même que l'on soit sous l'eau ou dans une grotte sous-marine à la même profondeur. Finalement, il faut plutôt envisager la pression comme étant omnidirectionnelle et liée à l'altitude ou la profondeur plutôt qu'à la hauteur de la colonne d'air ou d'eau située au dessus de sa tête ?
Tant mieux si mes explications t'ont permis d'apprendre des choses, ce site est fait pour ça.
La pression est bien due au poids de la colonne d'eau ou d'air ou de n'importe quel fluide situé au dessus, c'est indéniable : si tu es dans un liquide moins dense, la pression sera plus faible à la même profondeur car c'est le poids du liquide qui est situé au-dessus. Mais si tu es dans une grotte, le plafond de la grotte ne te protège pas car la pression entre par l'entrée de la grotte. De plus la pression rediminue en montant si tu es situé plus haut que l'entrée de la grotte. C'est le principe du siphon, qui est dû en effet au fait que la pression est omnidirectionnelle. Donc la pression est bien créée par la colonne d'eau, mais tu n'as pas besoin d'être juste en dessous pour en ressentir les effets, car elle se propage aussi sur le côté, à la même profondeur, et elle continue à augmenter en descendant et diminuer en montant après s'être propagée sur le côté.
Quand on dit "au dessus de ta tête" on parle de tout le fluide (liquide ou gazeux) au dessus de ta tête. Sur terre au niveau de l'eau t'as le poids de ±100km d'air sur les épaules. Mais ce poids n'est pas que sur tes épaules, il est aussi tout autour de toi. Vois ça comme des couches de pressions empilées les unes sur les autres. Les couches du bas sont compressées par celles du haut. C'est ce qui fait que la pression est omnidirectionnelle. Lorsque tu entres dans l'eau c'est pareil mais les couches sont plus lourdes l'eau étant plus dense que l'air. Les ±100km d'air représentent 1 bar, tout comme 10m d'eau, soit 10 tonnes par m². Donc au niveau du sol t'es soumis à 1 bar et ensuite tous les 10m de profondeur t'en ajoutes 1.
Oui mais justement cette définition me paraît trompeuse si on la prend au mot. Si je nage dans un boyau étroit d’une grotte à 100 m de profondeur je n’ai que 50 cm d’eau au dessus de la tête « qui appuient » mais j’ai quand même 11 bars de pression.
Non parce que ce qui compte c'est la profondeur à laquelle tu t'immerges dans le liquide. Avant le tronçon horizontal dans lequel tu te trouves tu es descendu dans une portion verticale de 100m. Si les fluides communiquent la pression aussi. C'est toute la pression du milieu qui évolue avec la profondeur.
Elle n'est pas trompeuse, elle est exacte : la pression c'est exactement le poids de la colonne d'eau divisée par la surface. Ce qu'il faut prendre en compte et qui te pose un problème conceptuel c'est que ça marche même si on ne peut pas suivre un trajet vertical jusqu'à la surface, car la pression se propage dans toutes les directions en plus d'augmenter avec l'eau que tu ajoutes au-dessus ou de diminuer avec l'eau que tu enlèves au dessus. Donc si l'eau est à l'équilibre dans ton boyau, ça veut dire qu'elle est exactement à la pression correspondant à la profondeur mesurée verticalement.
Tu peux le constater avec un niveau d'eau : un tube transparent (ou avec deux extrémités transparentes) : la surface à chaque extrémité du tube sera exactement à la même hauteur car tant que ce n'est pas le cas, il y a davantage de pression du côté le plus haut et ça va pousser et faire ciculer l'eau jusqu'à ce que les pressions dues à la hauteur d'eau de chaque coté du tuyau s'equilibrent. Ca marche si tu tiens le tuyau verticalement mais aussi (et c'est tout l'intérêt de pouvoir reporter un niveau sur plusieurs mètres et même dizaines de mètres) si le tuyau a une forme quelconque : la pression au sein du tuyau est donc toujours la même pour la même hauteur d'eau mesurée verticalement depuis la surface.
Finalement que la colonne soit entièrement verticale (quand tu vois la surface au-dessus de toi), ou qu'elle fasse des détours et passe même par des siphons, la pression sera toujours due au poids d'une colonne de même hauteur.
De même que je disais que, dans un niveau d'eau, l'eau circule si les pressions ne sont pas équilibrées, quand tu es dans ton boyau horizontal, après être descendu dans un puits de à 100 m de profondeur, et tu as seulement 50 cm d'eau au-dessus de ta tête, si tu enlèves le bouchon situé au dessus de ta tête pour permettre à l'eau de s'écouler en-dehors du boyau, l'eau du puits va se vider et la pression va diminuer et, quand l'eau ne circulera plus, tu seras bien à une pression correspondant à une profondeur de 50 cm et la surface du puits sera au même niveau que l'orifice que tu as débouché. Ca te montre bien que c'était l'eau du puits d'accès qui t'appuyait dessus et te communiquait la pression d'une colonne de 100 m d'eau.
Merci pour les précisions et j’avais bien compris tout ça. Je ralais surtout sur le terme « au-dessus de la tête » car il ne faut pas le considérer comme « exactement au dessus de sa tête ».
Maintenant si on imagine que nous sommes à 100 m de profondeur dans une grotte mais que le siphon au dessus de notre tête soit aussi étroit qu’une paille. Quelle est la pression à notre niveau (B) ?
Si on suit l’équation pB = rho g (zA-zB)+ pA avec A le point a la surface, on devrait logiquement être encore à 11 bars alors que la colonne d’eau est toute fine et ne pèse pas si « lourd ». Quid si on diminue encore la taille de la paille ;) ?
J'ai oublié depuis longtemps les conventions pour l'uilisation des lettres dans les formules (en supposant que j'aie utilisé un jour ces lettres dans des formules relatives à la pression), tout ce que je peux te dire c'est que tant que les pressions ne sont pas équilibrées de part et d'autre de ta paille, l'eau va circuler dans la paille, et plus le diamètre intérieur de la paille est petit et plus ça prendra du temps pour trouver un équilibre car l'eau est un liquide assez visqueux (si on le compare à l'essence par exemple, c'est très surprenant si on s'attend à ce que l'essence qu'on verse d'un récipient se comporte comme l'eau qu'on a davantage l'habitude de verser (à essayer dans un endroit ventilé et sans sources de flammes ou d'étincelles)). Et si ta paille se bouche, il peut y avoir une pression différente de part et d'autre du bouchon, pourvu que le bouchon résiste à cette différence de pression (sinon le bouchon saute et l'eau recommence à s'écouler pour chercher à atteindre l'équilibre des pressions).
Faut juste comprendre que la masse (volumique) du fluide génère une pression qui augmente avec la profondeur. C'est pas la masse qui est transmise mais la pression induite par la masse sur la hauteur. C'est la densité de 1 qui perturbe un peu la logique en général.
L'eau à une densité de 1 donc une masse volumique de 1t/m³ soit 1000kg/m³ ou 10kN/m³. 1m³ c'est 1m de haut sur 1m². Donc une colonne d'eau d'1m de haut exerce une pression de 1000kg/m², soit 0.1b. Si tu empiles les mètres verticaux tu empiles la masse donc la pression.
1 bar = 10t/m² = 10.000kg/m² = 100.000N/m² = 1kg/cm² = 10N/cm²
Tu vois bien au travers de ces conversions que quelque soit la restriction de surface que tu appliques la pression reste identique puisqu'en divisant la surface tu divises également la force de pression induite par la masse de l'eau.