Vidéo à grande vitesse d’une salamandre arboricole dans une soufflerie verticale.
Les salamandres qui vivent toute leur vie dans la couronne des plus grands arbres du monde, les séquoias de la côte californienne, ont développé un comportement bien adapté aux dangers de la chute de grandes hauteurs : la capacité de sauter en parachute, de planer et de manœuvrer dans l’air.
Les écureuils volants, ainsi que de nombreuses espèces de grenouilles et de geckos planeurs, de fourmis et d’autres insectes, sont connus pour utiliser des acrobaties aériennes similaires lorsqu’ils sautent d’un arbre à l’autre ou lorsqu’ils tombent, afin de rester dans les arbres et d’éviter d’atterrir sur le sol.
De même, les chercheurs pensent que les compétences en parachutisme de cette salamandre sont un moyen de se diriger vers l’arbre d’où elle est tombée ou a sauté, afin d’échapper aux prédateurs terrestres.
“Pendant qu’elles sautent en parachute, elles disposent d’une quantité exquise de contrôle de manœuvre”, a déclaré Christian Brown, candidat au doctorat à l’Université de Floride du Sud (USF) à Tampa et premier auteur d’un article sur ces comportements. “Ils sont capables de tourner. Ils sont capables de se retourner s’ils se mettent à l’envers. Ils sont capables de maintenir cette posture de parachutiste et de pomper leur queue de haut en bas pour effectuer des manœuvres horizontales. Le niveau de contrôle est tout simplement impressionnant.”
La dextérité aérienne de la salamandre vagabonde (Aneides vagrans) a été révélée par des séquences vidéo à haute vitesse capturées dans une soufflerie au University of California, Berkeley, where the salamanders were nudged off a perch into an upward moving column of air, which simulates free fall.
The wandering salamander, Aneides vagrans, is about 4 inches (10 centimeters) long and lives its entire life in the crowns of redwood trees more than 150 feet above the ground. Researchers discovered that it has adapted to its high-rise lifestyle by developing the ability to parachute and glide when falling. Credit: Christian Brown
“What struck me when I first saw the videos is that they (the salamanders) are so smooth — there’s no discontinuity or noise in their motions, they’re just totally surfing in the air,” said Robert Dudley, UC Berkeley professor of integrative biology and an expert on animal flight. “That, to me, implies that this behavior is something deeply embedded in their motor response, that it (falling) must happen at reasonably high frequencies so as to effect selection on this behavior. And it’s not just passive parachuting, they’re not just skydiving downwards. They’re also clearly doing the lateral motion, as well, which is what we would call gliding.”
The behavior is all the more surprising because the salamanders, aside from having slightly larger foot pads, look no different from other salamanders that aren’t aerially maneuverable. They have no skin flaps, for example, that would tip you off to their parachuting ability.
Une vidéo à haute vitesse révèle une grande différence dans la façon dont les salamandres réagissent à la chute. Alors que les salamandres vivant au sol (non arboricoles) semblent impuissantes lors d’une chute libre dans une soufflerie verticale, les salamandres arboricoles manœuvrent avec assurance. Cela suggère que les salamandres arboricoles se sont adaptées aux chutes de routine et qu’elles utilisent peut-être la chute comme un moyen de se déplacer rapidement dans la canopée des plus grands arbres du monde. Les points blancs sont des disques de papier fixés avec de l’eau afin de suivre le mouvement de la tête, du corps et de la queue. Crédit : Vidéo produite par Roxanne Makasdjian avec des images fournies par Christian Brown.
“Les salamandres vagabondes ont de grands pieds, de longues jambes et des queues actives. Toutes ces choses se prêtent à des comportements aériens. Mais tout le monde a supposé que c’était pour grimper, parce que c’est pour cela qu’elles utilisent ces caractéristiques lorsque nous les regardons”, a déclaré Brown. “Donc, ce n’est pas vraiment une surface de contrôle aérodynamique dédiée, mais elle fonctionne comme les deux. Elle les aide à grimper, et elle semble aussi les aider à sauter en parachute et à planer.”
Parmi les questions auxquelles les chercheurs espèrent répondre dans le cadre de futures recherches, citons la façon dont les salamandres parviennent à sauter en parachute et à manœuvrer sans adaptations anatomiques évidentes pour le vol à voile et la question de savoir si de nombreux autres animaux dotés de compétences aériennes similaires n’ont jamais été remarqués auparavant.
“Les salamandres sont léthargiques, on ne pense pas qu’elles aient des réflexes particulièrement rapides. C’est la vie dans la voie lente. Et le contrôle du vol consiste à répondre rapidement à des signaux visuels dynamiques et à être capable de cibler, d’orienter et de changer la position du corps”, a déclaré Dudley. “Donc, c’est juste un peu étrange. Combien de fois cela peut-il se produire, de toute façon, et comment le saurions-nous ?”
Un article décrivant le comportement a été publié le 23 mai 2022 dans le journal. Current Biology.
La vie dans la canopée
À l’aide de la soufflerie, Brown et Erik Sathe, étudiant diplômé de l’UC Berkeley, ont comparé le comportement en vol plané et en parachutage de A. vagrans – Les adultes mesurent environ 10 centimètres (4 pouces) du museau à l’extrémité de la queue – avec les capacités de trois autres espèces de salamandres originaires de Californie du Nord, chacune ayant des degrés variables d’arboricité – c’est-à-dire la propension à grimper ou à vivre dans les arbres. La salamandre vagabonde, qui passe probablement toute sa vie dans un seul arbre, se déplaçant de haut en bas mais ne touchant jamais le sol, était le parachutiste le plus compétent. Une espèce apparentée, la salamandre dite arboricole, A. lugubrisqui vit dans des arbres plus courts, tels quechênes, était presque aussi efficace en parachute et en planeur.
Deux des salamandres les moins arboricoles – Ensatina eschscholtziiune salamandre vivant sur le sol des forêts, et Ensatina eschscholtzii. A. flavipunctatus A. flavipunctatusla salamandre noire tachetée, qui grimpe occasionnellement aux arbres – ont essentiellement battu des ailes de manière inefficace pendant les quelques secondes où elles étaient en suspension dans la soufflerie. Les quatre espèces sont des pléthodontides, ou salamandres sans lunette, la plus grande famille de salamandres, que l’on trouve principalement dans l’hémisphère occidental.
Aneides vagrans en parachute dans une soufflerie verticale à une vitesse correspondant approximativement à la vitesse terminale de l’animal. Crédit : Christian Brown
“Les deux espèces les moins arboricoles s’agitent beaucoup. Nous appelons cela un mouvement inefficace et ondulatoire parce qu’ils ne glissent pas, ne se déplacent pas horizontalement, ils font juste un peu de surplace dans la soufflerie en paniquant”, a déclaré Brown. “Les deux espèces les plus arboricoles n’ont jamais vraiment battu des ailes.”
M. Brown a rencontré ces salamandres alors qu’il travaillait dans les comtés californiens de Humboldt et de Del Norte avec des groupes de conservation universitaires et à but non lucratif qui marquent et suivent les animaux qui vivent dans la canopée des séquoias, principalement dans les forêts anciennes, à environ 150 pieds du sol. À l’aide de cordes et d’ascenseurs, les biologistes grimpent régulièrement dans les séquoias – dont les plus grands atteignent une hauteur de 380 pieds – pour capturer et marquer les salamandres errantes. Au cours des 20 dernières années, dans le cadre d’un projet dirigé par James Campbell-Spickler, aujourd’hui directeur du Sequoia Park Zoo d’Eureka, les chercheurs ont découvert que la plupart des salamandres marquées se retrouvaient dans le même arbre année après année, mais à des hauteurs différentes. Elles vivent principalement dans les tapis de fougères qui poussent dans le duff, la matière végétale en décomposition qui s’accumule à la jonction des grosses branches. Brown a déclaré que peu de salamandres errantes marquées de la canopée des séquoias ont été trouvées sur le sol, et la plupart d’entre elles ont été trouvées mortes.
Brown a remarqué, lorsqu’il les ramassait pour les marquer, que les salamandres sautaient rapidement de ses mains. Il suffisait d’un léger coup sur une branche ou d’une ombre passant à proximité pour qu’elles sautent de la voûte du séquoia. Etant donné leur situation au-dessus du sol de la forêt, leurs sauts nonchalants dans l’air étaient surprenants.
A. vagrans sautant. Crédit : Christian Brown
“Ils sautent, et avant même d’avoir fini de lever le pied, ils ont leurs membres antérieurs déployés, et ils sont prêts à partir”, a-t-il dit. “Donc, le saut et le parachute sont très étroitement liés. Ils prennent la position immédiatement.”
Lorsqu’il a contacté Dudley, qui a étudié ce type de comportement chez d’autres animaux, celui-ci a invité Brown à amener certaines des salamandres dans sa soufflerie pour enregistrer leur comportement. À l’aide d’une caméra vidéo à haute vitesse tournant à 400 images par seconde, Brown et Sathe ont filmé les salamandres aussi longtemps qu’elles flottaient sur la colonne d’air, parfois jusqu’à 10 secondes.
Ils ont ensuite analysé les images pour déterminer la posture des animaux dans l’air et pour déduire comment ils utilisaient leurs jambes, leur corps et leur queue pour manœuvrer. En général, ils tombent à un angle très prononcé, de 5 degrés seulement par rapport à la verticale, mais si l’on se base sur les distances entre les branches de la couronne des séquoias, cela leur suffit généralement pour atteindre une branche ou un tronc avant de toucher le sol. Le parachutage a réduit leur vitesse de chute libre d’environ 10%.
Brown soupçonne que leurs compétences aériennes ont évolué pour faire face aux chutes, mais sont devenues une partie de leur répertoire comportemental et peut-être leur méthode de descente par défaut. Lui et Jessalyn Aretz, étudiante de premier cycle à l’USF, ont découvert, par exemple, que la marche vers le bas était beaucoup plus difficile pour la salamandre que la marche sur une branche horizontale ou sur un tronc.
“Cela suggère que lorsqu’elles errent, elles marchent probablement sur des surfaces plates, ou elles marchent vers le haut. Et lorsqu’ils manquent d’habitat, alors que la canopée supérieure devient de plus en plus sèche, et qu’il n’y a rien d’autre pour eux là-haut, ils peuvent simplement redescendre vers ces meilleurs habitats”, a-t-il dit. “Pourquoi redescendre à pied ? Vous êtes probablement déjà épuisé. Vous avez brûlé toute votre énergie, vous êtes une petite salamandre de 5 grammes, et vous venez de grimper sur l’arbre le plus haut de la Terre. Vous n’allez pas faire demi-tour et redescendre à pied – vous allez prendre l’ascenseur à gravité.”
Brown voit A. vagranscomme un autre enfant-vedette des vieilles forêts qui s’apparente à la chouette tachetée parce qu’on le trouve principalement dans les couronnes des séquoias les plus hauts et les plus vieux, mais aussi dans les sapins de Douglas et les épinettes de Sitka.
“Cette salamandre est l’enfant-vedette de la partie des séquoias qui…a été presque entièrement perdue par l’exploitation forestière – le monde de la canopée. Il n’existe pas dans ces nouvelles forêts créées par les sociétés d’exploitation forestière”, a-t-il déclaré. “Peut-être cela aiderait-il non seulement les efforts de conservation des séquoias, mais aussi la restauration des séquoias, de sorte que nous puissions réellement obtenir des écosystèmes de canopée. Restaurer les séquoias au point d’avoir des tapis de fougères, au point d’avoir des salamandres dans la canopée – ce serait une nouvelle barre pour la conservation.”
En attendant, cet habitant des forêts anciennes a beaucoup à nous apprendre sur l’évolution et peut-être sur l’origine du vol, a déclaré M. Dudley.
“Le vol à voile est une nouveauté, quelque chose d’inattendu dans un groupe d’animaux par ailleurs bien étudié, mais il illustre l’urgence avec laquelle les animaux qui vivent dans les arbres doivent développer une capacité aérienne, même s’ils n’ont pas d’ailes”, a déclaré Dudley. “Le vol, au sens d’un comportement aérien contrôlé, est très courant. Ils contrôlent la posture de leur corps et se déplacent latéralement. Cela prédispose de très nombreuses choses qui vivent dans les arbres à évoluer finalement vers le vol battu, qui est probablement difficile à faire évoluer et qui explique pourquoi il n’est apparu que trois fois sur la planète aujourd’hui.”
Référence : “Gliding and parachuting by arboreal salamanders” par Christian E. Brown, Erik A. Sathe, Robert Dudley et Stephen M. Deban, 23 mai 2022,Biologie courante.
DOI : 10.1016/j.cub.2022.04.033
Les co-auteurs de l’article avec Brown et Dudley sont Sathe et Stephen Deban, professeur de biologie intégrative à l’Université de Floride du Sud.
