Les fonctions de relation sont les différentes fonctions permettant à un organisme d’interagir avec son environnement. Il s’agit essentiellement des fonctions sensorielles assurant la réception des informations extérieures, des fonctions motrices qui permettent à l’organisme de se déplacer et d’agir sur son environnement (contraction musculaire et mouvements) et des fonctions correspondantes du système nerveux (analyse et intégration des informations, commande musculaire, communication nerveuse).
Le système nerveux
Le système nerveux est un système de communication câblé qui n’existe que chez les animaux. Il est constitué de cellules nerveuses, les neurones. Les neurones sont des cellules spécialisées dans la communication. Ils sont constitués d’un corps cellulaire qui contient notamment le noyau et sont dotés de prolongements, parfois très long, qui permettent les échanges de messages de nature électrique et chimique avec d’autres cellules. Certains prolongements des cellules nerveuses se regroupent et constituent les nerfs.
Le système nerveux permet de capter des informations provenant du milieu extérieur mais aussi du milieu intérieur de l’organisme, de les transporter, de les traiter et de fournir les réponses physiologiques et comportementales adaptées.
Chez les animaux les plus simples comme les méduses ou les hydres d’eau douce, le système nerveux est formé d’un simple réseau non centralisé de cellules nerveuses alors que chez tous les autres animaux le système nerveux est centralisé, ce qui conduit à distinguer le système nerveux central (les centres nerveux) et le système nerveux périphérique (récepteurs sensoriels et nerfs). Chez les annélides, les mollusques et les arthropodes, le système nerveux central est constitué d’une chaîne de ganglions reliés entre eux par des filets nerveux.
Chez les vertébrés, le système nerveux central est constitué de l’encéphale, ensemble des centres nerveux enfermés dans la boîte crânienne (cerveau, cervelet et tronc cérébral) et de la moelle épinière, enfermée dans la colonne vertébrale. Le cerveau traite en permanence l’immense quantité d’informations fournies par les récepteurs sensoriels et il contrôle le fonctionnement de l’organisme et les comportements.
Les ganglions regroupent de nombreux corps cellulaires de neurones. Les ganglions céphaliques, c'est-à-dire ceux situés dans la tête, contiennent plus de neurones que les autres et sont donc généralement les plus gros. Ils reçoivent les informations issues des récepteurs sensoriels situés sur la tête comme les yeux et les antennes et ils contrôlent la locomotion. Le système nerveux périphérique est constitué par les récepteurs sensoriels et par les nerfs reliant les différents organes à la chaîne ganglionnaire. Les nerfs sensitifs transportent vers les ganglions les messages sensoriels en provenance des organes des sens tandis que les nerfs moteurs transportent vers les muscles les messages moteurs élaborés par les ganglions.
Le système nerveux périphérique est constitué de l’ensemble des récepteurs sensoriels et des nerfs reliant le système nerveux central aux différents organes. Tous les organes sont reliés au système nerveux central par des nerfs. Les nerfs sensitifs transportent vers le cerveau les messages sensoriels en provenance des organes des sens tandis que les nerfs moteurs transportent vers les muscles les messages moteurs élaborés par le cerveau.
Les organes des sens
Les organes des sens permettent aux animaux de recevoir en permanence différents types d’informations sur leur environnement. Ces informations sont utilisées pour rechercher la nourriture, les partenaires sexuels, pour se protéger ou gagner un environnement plus favorable. Elles servent également à synchroniser les horloges internes dont les animaux sont dotés et qui contrôlent les différents rythmes physiologiques et comportementaux. Les informations en provenance de l'environnement sont de nature variée. Il peut s’agir de radiations électromagnétiques, comme la lumière visible chez l’homme, mais des radiations invisibles pour l’homme sont détectées par différents groupes d’animaux. Ainsi, les yeux de nombreux insectes sont capables de détecter les radiations ultraviolettes tandis qu’un organe spécialisé permet à certains serpents de détecter, même dans l’obscurité, les radiations infrarouges émises par les petits mammifères qui constituent leurs proies.
Les antennes sont des détecteurs chimiques souvent très performants. Ainsi, les antennes du bombyx mâle, papillon dont la larve est plus connue sous le nom de ver à soie, sont capables de détecter une seule molécule de bombycol, substance émise par la femelle, et de déclencher le comportement de rapprochement avec la femelle. De cette façon, le mâle est capable de retrouver une femelle même si elle est située à une très grande distance.
Les organes des sens permettant de détecter les sons, c'est-à-dire les vibrations de l’air, sont également très répandus chez les animaux et présentent souvent des performances bien supérieures à celles de l’oreille humaine. Ainsi les chauves souris utilisent les ultrasons pour se diriger dans le noir et localiser leurs proies, mais à l’inverse, de nombreux papillons nocturnes détectent les ultrasons émis par les chauves souris ce qui leur permet de s’immobiliser pour ne pas être repérés. Les dauphins utilisent également les ultrasons pour communiquer entre eux et localiser les bancs de poissons et les obstacles.
Il existe aussi des détecteurs de champ magnétique, utilisés notamment par certains animaux migrateurs et des détecteurs de champ électrique qui permettent à certains poissons de localiser leurs proies ou de s’orienter.
La plupart des animaux sont également dotés, comme l’homme, d’un sens du toucher, de la capacité à détecter la pesanteur et, outre les vibrations de l’air, divers types de vibrations mécaniques, par exemple celles du sol.
La locomotion
La locomotion est la fonction qui permet les déplacements des animaux. La plupart des animaux sont mobiles, ce qui leur permet d’explorer leur environnement pour se nourrir, pour trouver un partenaire sexuel lors de la reproduction ou pour se cacher, mais aussi de changer de milieu lorsque celui-ci devient défavorable. Certains animaux ont d’ailleurs acquis au cours de l’évolution des dispositifs leur permettant de synchroniser les changements de milieu avec leur cycle reproducteur (anguilles, saumons) ou avec les saisons (migrations des oiseaux). La locomotion n’est pourtant pas universelle chez les animaux. Certains animaux vivent fixés (éponges, anémones de mer, coraux) ou se déplacent très peu (moules, huîtres, parasites internes).
Les animaux dépourvus de squelette rigide comme les vers, les escargots et les limaces, possèdent un squelette hydrostatique. C’est leur corps entier qui, par sa turgescence, tient lieu de squelette. Dans ce cas, la locomotion résulte d’ondes de contraction des muscles situés le long du corps (muscles longitudinaux).
On peut aisément observer ce phénomène chez l’escargot en le faisant ramper sur une vitre. On distingue alors les ondes de contraction qui, en se propageant de l’arrière vers l’avant, font avancer l’animal.
Ondes de contraction sur la face ventrale du pied de l'escargot
Les vers de terre se déplacent à la surface du sol par un mécanisme comparable à celui des escargots. En revanche, pour se déplacer dans leurs galeries dont le diamètre est égal à celui du corps, ils gonflent successivement la partie antérieure de leur corps avant de contracter leurs muscles longitudinaux, puis la partie postérieure avant de relâcher les muscles. Chez les vers de terre comme chez les escargots, la locomotion est facilitée par la sécrétion d’un mucus au niveau de la surface de contact avec le sol.
Les seiches, les pieuvres et les calmars, animaux marins également dépourvus de squelette rigide, peuvent se déplacer soit en rampant sur le fond de la mer à l’aide des ventouses dont sont munis leurs tentacules, soit en nageant par des ondulations du corps, soit par réaction, en éjectant rapidement de l’eau par un siphon.
Chez les animaux possédant un squelette rigide, qu’il soit externe, comme chez les arthropodes (crustacés, araignées, scorpions, insectes) ou interne, comme chez les vertébrés, il existe des appendices locomoteurs (pattes, ailes, nageoires) dont les mouvements coordonnés par le système nerveux assurent la locomotion.
Chez ces animaux, les muscles des appendices locomoteurs sont fixés aux segments du squelette de part et d’autre d’articulations mobiles. De ce fait, leur contraction met en mouvement les segments squelettiques correspondants. C’est la combinaison de ces mouvements élémentaires qui rend possibles le vol (insectes, oiseaux, chauves-souris), la marche et la course (arthropodes, vertébrés terrestres), la nage (insectes aquatiques, poissons, mammifères marins). Même s'ils assurent des modes de locomotion variés, les membres ont un plan d’organisation similaire chez tous les vertébrés tétrapodes (amphibiens, reptiles, oiseaux, mammifères), ce qui reflète leur origine commune. Les serpents constituent un cas particulier car ils ont perdu leurs membres au cours de l’évolution. Leur mode de locomotion est la reptation qui correspond à de rapides oscillations du corps, l’animal prenant appui sur ses écailles ventrales.
