dimanche 27 novembre 2016

L'évolution des stratégies de locomotion - Partie 1 - de l'eau à la terre

Si vous demandez à un gosse de 10 ans "qu'est-ce qu'un animal ?", il vous répondra d'une façon certaine que c'est quelque chose qui respire et qui bouge ! Certes, cette définition est absolument incomplète et très moche mais elle dégage du sens ! Un animal, par définition, est un être vivant eucaryote, pluricellulaire, hétérotrophe (consommant de la matière organique) et pourvu, en général, d'une certaine motilité. C'est donc bien un truc qui bouge pour maximiser leurs chances de trouver des ressources.
Déjà, on estime que la plupart des grands embranchements actuels de Métazoaires sont apparus il y a 540 millions d'années environ. On appelle cet événement l'explosion cambrienne (un nom qui déchire)! Avant cela, les organismes se déplaçaient grâce aux battements de leurs cils, flagelles dans le milieu liquide. 
Les premières espèces pluricellulaires étaient dotées d'une sorte de flagelle. Les nageoires sont apparues au fil du temps. Il faut savoir que l'on distingue deux types de membres : 

-les membres ptérygiens : les nageoires permettant de nager. De nombreuses espèces animales ont développé ce genre d'appendice : notamment les "poissons" et certains mammifères marins... (et on parle même de nageoires pour décrire les membres d'une tortue marine, les ailes d'un manchot ou alors les ailettes d'un Céphalopode). 
Les membres ptérygiens sont des replis de peau soutenus par des rayons squelettiques, ayant la forme de rame. On parle de rayons endosquelettiques (=radiaux) de nature cartilagineuse chez les fameuses Lamproies et chez les Chondrichtyens (en gros les requins et les raies) ou de nature osseuse chez les Ostéichtyens (tous les autres poissons). 

-les membres chiridiens permettant de marcher, courir, grimper, voler, sauter... (on y reviendra plus tard)

Ce qui est super intéressant à traiter est le passage de l'eau à la terre ! La communauté scientifique pense que cette transition entre deux types de milieux aux contraintes différentes se serait déroulée lors du Dévonien, il y a -360 à 390 millions d'années ! D'un point de vue phylogénétique, le groupe des Tétrapodes (ceux qui possèdent des membres chiridiens) serait très apparenté à un taxon aquatique : celui des Dipneustes. Nous pensons alors que les Tétrapodes sont issus de Vertébrés aquatiques ! Les Dipneustes sont des poissons osseux possédant des poumons. On ignore encore les véritables raisons de cette "sortie des eaux" de ces drôles de poissons (peut-être dû à une diminution de la température atmosphérique à la fin du Dévonien ou bien un moyen de fuite face à des prédateurs aquatiques). 

Arbre phylogénétique des Sarcoptérygiens

Cette conquête du milieu aérien a obligatoirement causé, entre autres, une évolution des membres. La poussée d'Archimède sur la terre est très faible comparée au milieu liquide, cela nécessite l'apparition d'organes de soutien. Le membre chiridien est composé de trois parties (de haut en bas) : le Stylopode, le Zeugopode et l'Autopode. Il permet donc le soutien de l'organisme ainsi que son déplacement. Ainsi, quelques espèces appartenant aux Sarcoptérygiens ont commencé à différencier un stylopode et un zeugopode. Par exemple, on observe chez Sauripterus (espèce fossile de poisson à nageoires charnues = Sarcopétrygien) des structures homologues à notre Humérus, notre Ulna ou notre radius (des parties de l'avant-bras). 
Sur les schémas ci-dessous, Acanthostega est l'un des premiers tétrapodes parmi les vertébrés à avoir des membres chiridiens. 
Comparaison des membres entre un Sarcoptérygien et un Tétrapode


Les Amphibiens constitueraient les premiers vrais Tétrapodes !  
Ainsi, l'apparition du membre chiridien et son utilisation résulteraient d'une exaptation. Initialement, il permettait le déplacement dans des eaux encombrés puis est devenu un membre adapté à la mobilité en milieu aérien. 

Voilà, ce premier article sur l'évolution des stratégies de locomotion est clos. Rendez-vous la semaine prochaine pour la suite sur la diversité des systèmes de locomotion en milieu terrestre ! Deplus, nous analyserons davantage les mécanismes de formation des membres chiridiens. Merci beaucoup pour la lecture ! 

sources : Classification phylogénétique du vivant - G. Lecointre et H. Le Guyader
http://reasonandscience.heavenforum.org/t2219-tetrapods-evolved-really

dimanche 20 novembre 2016

Vaincre le froid....

La biodiversité, définie d'une façon barbare, est la diversité de la vie sur Terre. Elle englobe à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité des gènes dans le temps et dans l'espace (ces 3 niveaux étant intimement liés). Cette notion est associée inévitablement aux aléas climatiques. En effet, les variations de la température, de la concentration en dioxyde de carbone dans l'air ou bien des précipitations survenues dans les quatre coins du globe, ont façonné les paysages et ont donc été à l'origine de l'apparition et de la disparition de nombreuses espèces. 
Actuellement, on rencontre environ 10 climats différents sur Terre, chacun est associé à des écosystèmes particuliers, où regorgent plusieurs espèces adaptées aux conditions physico-chimiques du milieu. 
Cependant, on pourrait se dire que la diversité d'espèces vivantes serait plus importante dans des écosystèmes au climat tempéré plutôt que dans des milieux aux climats polaires ou montagnards. FAUX ! On trouve au niveau des pôles un nombre d'espèces non négligeable, de même qu'au niveau des tropiques. 
En fait, au cours de l'évolution, les organismes animaux et végétaux (entres autres) ont développé des stratégies de résistance face au froid (de quoi bien narguer les frileux !). Dans cet article, je m'intéresserai spécialement aux animaux.


Vous l'imaginez, prendre un bain dans l'océan Indien ou en Antarctique, c'est pas du tout le même chill ! (blague subtile pour les bilingues). En effet, l'eau des mers australes est très glaciale pouvant descendre en-dessous de 0°C durant certaines périodes de l'année. Cette température s'avère létale chez de nombreuses espèces de poissons car pourrait faire geler les liquides de l'organisme. Mais, il existe un MAIS. Les Notothenioidei (je parie que votre langue a fourché) sont un groupe de poissons qui se sont adaptés aux contraintes imposées par l'environnement. Ils ont la capacité de produire des molécules antigel qui permettent d'abaisser la température de congélation des fluides circulant dans leur corps (comme le sang). Ce qui est encore plus étonnant est que le rein empêche la libération de ces composés dans l'urine. Etant très coûteuses en énergie à fabriquer, il vaut mieux que ces molécules soient conservées et réutilisées.


Certains animaux peuvent complètement geler l'intérieur de leur organisme, comme s'ils étaient dans un état second. Flippant mais intéressant ! 
En plus des protéines antigel (chez les Insectes ou les Arachnides), ils ont la capacité de produire
-des osmolytes, ce sont des petites molécules qui permettent d'augmenter la viscosité des liquides corporels, ce qui abaisse alors la température de solidification.
-des protéines de nucléation : les cristaux de glace vont se constituer autour des cellules et non pas à l'intérieur de celles-ci !
C'est le cas de quelques grenouilles, vivant au Canada et en Alaska, qui sont, je vous le rappelle, des animaux à sang froid. Lithobates sylvaticus est capable d'accumuler une grosse réserve de glucose grâce à la molécule glycolipide antigel. Les tissus gèlent ainsi entre les cellules. 


Bon, tout ça se passe au niveau moléculaire. Au niveau des tissus, ça donne quoi ?
Chez les animaux fréquentant les environnements froids, le diamètre des vaisseaux sanguins diminue (on appelle cela la vasoconstriction), ce qui abaisse le débit sanguin et donc induit une diminution de la perte de chaleur.

Dans la nature, on peut observer différents contrôles comportementaux des échanges thermiques.
-Certains animaux utilisent la migration cadencée par les saisons pour fuir une région et en rejoindre une autre. Par exemple, la Sterne Arctique (Sterna paradisaea) migre entre les deux pôles pour profiter des deux saisons estivales. Durant sa vie, elle aura parcouru l'équivalent de l'aller-retour de la distance Terre-Lune (soit 800 000 km environ) ! Le froid donne des ailes...
-Contrôler sa posture est aussi une alternative face au froid. Les postures groupées limitent évidemment les pertes thermiques, les colonies de manchots empereurs étant un bon exemple. Les piafs se regroupent tous formant une sorte de noyau et d'enveloppe.
-De plus, certaines espèces bâtissent des abris dans un environnement thermiquement favorable. Les campagnols des neiges creusent un abri entre le sol et la couche neigeuse, ce qui maintient une température à une valeur "optimale".
-Enfin, je ne vais rien vous apprendre, certains animaux (certains humains casaniers aussi) hivernent durant l'hiver, ils abaissent ainsi leur métabolisme de base (comme la diminution de la filtration rénale ou bien celle du rythme cardiaque).

Un mammifère est caractérisé, entre autres, par la présence de poils sur son tégument. Un avantage ! En effet, en plus de posséder une bonne couche de graisses, le manteau de poils permet de conserver la chaleur au sein de l'organisme. L'Ours Polaire est vêtu de poils spéciaux : ils sont semblables à des tubes creux qui captent les UV du soleil ! Ces rayons conduits jusque dans la peau noire permettent alors de réchauffer l'animal.

C'est ainsi que se termine cet article. Tous les environnements froids (ou presque) sont habités par des animaux intrigants, qui se sont dotés d'adaptations morphologiques et anatomiques au cours du temps, leur ayant permis de survivre face au froid.
Je finis sur une petite curiosité scientifique : pourquoi les animaux des pôles sont souvent de plus grande taille ? C'est la loi de Bergman. En fait, elle se traduit par l'augmentation du rapport (Volume/Surface) au niveau des régions froides. La surface de déperdition calorifique est plus importante chez les gros animaux. Les petits sont désavantagés car possèdent une faible épaisseur de fourrure, la chaleur s'évacue plus facilement, ils ne peuvent ainsi vaincre le froid...


Voilà, j'espère que cet article vous a plus ! Merci de l'avoir lu !

dimanche 13 novembre 2016

Le Chamois (Rupicapra rupicapra)

Ça faisait assez longtemps que je n'avais pas écrit d'article sur un mammifère. J'ai donc choisi de vous parler d'un gracieux bovidé : le Chamois des Alpes. Autant dire qu'avec la marmotte, il figure parmi les animaux stars des Alpes ! On pourrait croire que les chamois sont des êtres complètement banaux et pourtant... dans plusieurs domaines de la bio, ils recèlent bien des particularités ! 

Bon, je ne vais pas perdre de temps à vous présenter les principaux traits morphologiques du Chamois, tout le monde sait à quoi il ressemble, passons plutôt à une analyse plus subtile ! 
Comme l'indique l'étymologie latine de son nom scientifique, le Chamois est la "chèvre des rochers" (Rupicapra). Vous vous en doutez, cet animal vit dans des milieux au relief escarpé entre 300 et 3000 mètres d'altitude ! 
Pourtant, son habitat n'a pas toujours été celui de type montagneux. Lors de la glaciation de Würm (qui s'est terminée il y a 11 000 ans, je m'en souviens comme si c'était hier), le Chamois a colonisé les plaines de presque tous les pays d'Europe, en témoignent les fossiles retrouvés. Ainsi, les différentes sous-espèces seraient apparues juste après la régression de la calotte glaciaire, lors du repeuplement des montagnes. 
En ce qui concerne cet article, j'ai pris des photos de Rupicapra (genre) rupicapra (espèce) rupicapra (sous-espèce) (Non, je ne bégaie pas). On la croise dans les Alpes et le Jura, principalement. 
Je vais d'abord présenter quelques éléments anatomiques du bovidé puis je me pencherai davantage sur l'examen écologique !



Le Chamois est un animal ruminant, comme la vache ! Il est donc muni d'un estomac composé de plusieurs poches, permettant une digestion de molécules complexes (ex : la cellulose présente dans les végétaux dont il se nourrit). Pour être exact, on parle plutôt de rumen (= la panse) relié à 3 autres parties (le Réticulum, l'Omasum et l'Abomasum), contenant un riche microbiote (l'ensemble des bactéries symbiotiques aidant à la dégradation des aliments).  Mais, ce qui est assez marrant chez cet animal est la présence de bézoards (égagrophiles, si vous souhaitez vous la péter). En fait, ce mot assez moche vient de l'arabe signifiant "perle d'estomac" : c'est un petit conglomérat de débris de végétaux mêlés à des poils et des substances non digérées (comme la résine). Cette boule est évacuée sans problème. Dans de rares cas, elle peut provoquer la mort de l'animal si elle est trop volumineuse. Mais j'ai bien dit dans de RARES cas ! 

Parlons maintenant de ses cornes ! Chaque corne, constituée de kératines (comme dans nos cheveux!) est composée de la cheville osseuse et de l'étui corné. Ces phanères permettent de déterminer l'âge de l'animal, à condition qu'il en porte, par le biais des anneaux d'âge. 
On peut aussi distinguer le mâle de la femelle en analysant les cornes. En effet, le bouc possède une pointe plus recourbée que celle de la femelle. Les cornes du mâle sont aussi plus massives ! 

Relief rocheux escarpé

Ensuite, le Chamois est considéré comme un organisme capable de s’accommoder de climats et de paysages végétaux très variants. Cet animal côtoie quatre types de reliefs que sont les pentes rocheuses, les plats, les bas de falaises et les crêtes. Il va voyager de milieu en milieu selon les saisons et le type d'activité.
Mais pourquoi choisir des terrains si escarpés ? Peut-être une raison de sécurité. En effet, le chamois est complètement adapté aux milieux accidentés rocheux, comme en témoignent sa rapidité, son agilité ou bien sa quantité élevée de globules rouges dans le sang (12 à 13 millions de globules rouges par millilitre contre 5 millions chez l'Homme !). Aussi, le repas est bel et bien de meilleure qualité à la montagne que sur terrains plats. Par exemple, l'herbe peut contenir jusqu'à 50% de protéines de plus qu'en plaine ! 

Les Chamois vivent la plupart du temps en hardes, composées d'une centaine d'individus, dirigée par une femelle. Ils peuvent communiquer entre eux en émettant un sifflement que l'on appelle le chuintement, un message d'alerte qui est suivi de la fuite de la harde entière.


Pour ne pas mourir lors des hivers très froids, le Chamois est vêtu d'une épaisse fourrure protectrice. C'est un animal homéotherme (sa température reste constante, autour de 39°C).


Lac de l'Agnel dans le Mercantour, exemple de paysage fréquenté par les Chamois

Si j'avais un zoom plus performant, j'aurais pu les prendre encore de plus près ! Une prochaine fois...
Ce sont les bouquetins que l'on a pas ratés du tout, en revanche !

Bouquetin des Alpes


Voilà, j'espère que cet article photo vous a plus ! Merci beaucoup de l'avoir lu ! :)


dimanche 6 novembre 2016

Quel est le point commun entre une prairie et une baleine morte ?

En lisant ce titre, vous pensez probablement que je me suis pris une pierre sur le crâne. Je démens vos pensées ! Tout le monde s'est déjà baladé dans une quelconque prairie, et vous vous êtes sûrement rendus compte qu'elle était l'abri de nombreuses espèces animales (vaches, insectes, arachnides, ...) et végétales (fabacées, graminées, ...) et même de bactéries (les fameux décomposeurs de la matière organique). On parle ici d'un écosystème prairial, c'est-à-dire l'ensemble des espèces vivantes (la biocénose), des facteurs physico-chimiques (le biotope) ainsi que des interactions qu'il existe entre ces deux éléments.
 Mais que diable font les baleines dans cette galère ? (#Molière) Vous allez voir qu'une carcasse de baleine regorge tout autant de vie qu'une prairie banale ! 

Déjà, plus la corpulence des cétacés est grande, plus l'écosystème sera viable. Par exemple, les cadavres de baleine bleue,  de baleine à bosses ou celui d'un rorqual commun abritent de nombreuses espèces diverses. Ils constituent pour beaucoup d'organismes une source de nourriture et un abri à la fois. 
La décomposition des plus gros spécimens peut prendre 100 ans environ ! Elle se découpe en quatre phases. 

Divisions océaniques


1) Phase des charognards mobiles

Peu de temps après la mort du mammifère, les premiers tissus sont entamés par les charognards pélagiques (comme certains requins, goélands...). Jusqu'à 60 kg de chairs par jour sont retirés par des requins (les dormeurs par exemple), planctons, amphipodes (ce sont des petits crustacés). Ces animaux perforent les tissus de la baleine, forment des tunnels facilitant ainsi l'accès aux muscles pour les autres prédateurs. Egalement, des myxines (des animaux dont la forme est similaire à celle des anguilles) interviennent dans la perforation de la peau. 

Voilà à quoi ressemble la partie antérieure d'une myxine

2) Phase des charognards immobiles 

Ce stade peut durer des 4 mois à 5 ans. Dans les abysses, la carcasse qui n'est fait plus que d'os se dépose. Les sédiments voisins sont enrichis par des morceaux de matière organique. La densité de macrofaune s'élève à 40 000 individus par m². On dénombre ainsi : 
-les concombres de mer qui broient la matière organique, ce qui facilite le développement d'autres espèces. 
-des annélides (des sortes de vers)
-des osedax : ce sont des vers surprenants qui sont accrochés au squelette de la baleine et se nourrissent des lipides situés dans l'os, par l'intermédiaire de bactéries symbiotiques qui dégradent les composés complexes. 
-des crabes qui jouent le rôle de femmes de ménage en nettoyant la carcasse.

3) Phase sulfophylique 

Ce stade, durant plusieurs décennies, intervient lorsqu'il ne reste plus que les os massifs du squelette en décomposition comme le crâne ou les vertèbres. Ce sont des bactéries qui se nourrissent des lipides composant les os et dégagent du sulfure d'hydrogène, très toxique ! On y trouve alors d'autres bactéries, fixées au squelette de la baleine ou bien en endosymbiose avec des mollusques (bivalves) par exemple, qui prélèvent le sulfure pour se développer. Quelques gastéropodes carnivores se nourrissent même de ces bivalves. Ainsi, il y aurait à ce jour trois niveaux de chaînes trophiques* interagissant avec la carcasse du pauvre Cétacé (qui, c'est vrai, ne ressemble plus vraiment à Moby Dick). 

4) Phase récifale 

Lorsque la matière organique s'épuise, les restes du squelette seraient colonisés par des organismes filtreurs (les anémones par exemple). 

De gauche à droite: stade des charognards mobiles, stade des charognards immobiles et stade sulfophylique


Tout ça pour vous dire que OUI la carcasse d'une baleine est comparable à une prairie, d'un point de vue fonctionnel bien sûr ! Environ 185 espèces côtoient cet écosystème durable, interagissent entre elles (prédation, endosymbiose etc...) et avec cet environnement. En moyenne, 90% des cadavres de baleines atteignent les plaines abyssales et offrent ainsi une source de nourriture à une faune diversifiée et hostile (comme les espèces sulfophiles). De nombreuses espèces adaptées à des conditions de vie extrêmes permettent de transformer ce milieu en un écosystème persistant et structuré par un réseau de chaînes alimentaires multiples.

*chaînes trophiques = chaînes alimentaires

Voilà, j'espère que cet article d'écologie vous a intéressés ! Merci de l'avoir lu ! :)