Illustration des mammifères herbivores (vert), omnivores (violet), invertivores (jaune) et carnivores (rouge). Chaque colonne comprend les espèces de mammifères disparues au cours des 2,58 millions d’années écoulées (ombre claire), celles dont on s’attend à ce qu’elles disparaissent dans un avenir proche (ombre moyenne, probabilité d’extinction
Une relation entre le régime alimentaire et la taille est trouvée à travers le temps, pour plusieurs groupes de vertébrés.
Selon une nouvelle étude, l’association en forme de U entre le régime alimentaire et la taille chez les mammifères terrestres modernes pourrait également être synonyme d'”universelle”, car la relation couvre au moins 66 millions d’années et un éventail de groupes d’animaux vertébrés.
Cela fait plusieurs décennies que les écologistes ont réalisé que le graphique de la relation entre le régime alimentaire et la taille des mammifères terrestres donne une courbe en forme de U lorsqu’on aligne ces mammifères sur un gradient plante-protéine. Comme l’illustre cette courbe, les herbivores herbivores à l’extrême gauche et les carnivores carnivores à l’extrême droite ont tendance à devenir beaucoup plus gros que les omnivores qui consomment tout et les invertébrés du milieu.
“Nous ne sommes pas sûrs de ce qui va se passer, car cela n’est jamais arrivé auparavant.” – Will Gearty
Jusqu’à présent, cependant, pratiquement aucune recherche n’avait cherché le modèle au-delà des mammifères ou de l’époque moderne. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université de Nebraska-Lincoln et d’institutions de quatre continents ont conclu que ce modèle remonte en fait aux temps les plus reculés et s’applique aux oiseaux terrestres, aux reptiles et même aux poissons d’eau salée.
Cependant, l’étude suggère également que les extinctions des plus grands herbivores et carnivores causées par l’homme provoquent une perturbation de ce qui semble être une composante fondamentale des écosystèmes passés et présents, avec des implications potentiellement imprévisibles.
“Nous ne sommes pas sûrs de ce qui va se passer, car cela ne s’est jamais produit auparavant”, a déclaré Will Gearty, chercheur postdoctoral au Nebraska et co-auteur de l’étude, publiée le 21 avril dans la revue Nature Ecology and Evolution. “Mais comme les systèmes ont été dans ce qui semble être un état très stable pendant très longtemps, on peut s’inquiéter de ce qui pourrait se passer lorsqu’ils quittent cet état”.
Augmenter la taille, diminuer la taille
L’histoire de l’évolution et de l’écologie des espèces animales peut être racontée en partie par les influences entrelacées du régime alimentaire et de la taille, a déclaré Gearty. Le régime alimentaire d’une espèce détermine sa consommation d’énergie, ce qui entraîne sa croissance et contribue à déterminer sa taille. Cependant, la taille peut également limiter la qualité et la quantité de nourriture disponible pour une espèce, même si elle fixe des seuils pour la qualité et la quantité nécessaires à sa survie.
“Vous pouvez être aussi grand que votre nourriture vous le permet”, a déclaré Gearty. “En même temps, vous êtes souvent aussi grand que vous devez l’être pour attraper et transformer votre nourriture. Il y a donc une interaction évolutive.”
Figure illustrant la relation en forme de U entre le régime alimentaire et la taille (ou la masse, en kilogrammes) chez les mammifères terrestres. Les parties grises des barres représentent les espèces actuellement menacées d’extinction, les parties blanches représentant les espèces déjà éteintes. Crédit : Nature Ecology and Evolution / Springer Nature
Le régime végétal des herbivores étant relativement pauvre en nutriments, ils deviennent souvent massifs afin de couvrir plus de terrain pour trouver plus de nourriture – et d’avoir un tube digestif long et complexe pour en extraire le maximum de nutriments. Les carnivores, quant à eux, doivent devenir suffisamment grands pour suivre et abattre les herbivores. Bien que le menu de type buffet des omnivores leur permette généralement de garder l’estomac plein, leurs besoins énergétiques élevés les amènent à se concentrer sur les noix, les insectes et d’autres petits aliments à forte densité énergétique. Et si les invertivores apprécient surtout les proies riches en protéines, la nature réduite de ces proies, combinée à la concurrence féroce de nombreux autres invertivores, les relègue aux plus petites tailles de toutes.
Le résultat final : une distribution en forme de U des tailles corporelles moyennes et maximales chez les mammifères. Pour analyser la généralisation de ce modèle à l’époque moderne, l’équipe a compilé des données sur la taille d’un grand nombre de mammifères.espèces survivantes : 5 033 mammifères, 8 991 oiseaux, 7 356 reptiles et 2 795 poissons.
“Il est vraiment intéressant, et vraiment frappant, de voir que cette relation persiste même lorsque vous avez d’autres animaux dominants autour.” – Will Gearty
Bien que le modèle soit absent chez les mammifères marins et les oiseaux de mer, probablement en raison des exigences uniques de la vie dans l’eau, il est apparu dans les autres groupes de vertébrés – reptiles, poissons d’eau salée et oiseaux terrestres – examinés par l’équipe. Ce schéma s’est même vérifié dans différents biomes – forêts, prairies et déserts, par exemple, ou océan Atlantique tropical et Pacifique Nord tempéré – lors de l’analyse des mammifères terrestres, des oiseaux terrestres et des poissons d’eau salée.
“Montrer que cela existe dans tous ces groupes différents suggère qu’il s’agit de quelque chose de fondamental dans la façon dont les vertébrés acquièrent de l’énergie, comment ils interagissent les uns avec les autres, et comment ils coexistent”, a déclaré le co-auteur Kate Lyons, professeur adjoint de sciences biologiques au Nebraska. “Nous ne savons pas si c’est nécessaire – il pourrait y avoir d’autres façons d’organiser les communautés de vertébrés en ce qui concerne la taille du corps et le régime alimentaire – mais c’est certainement suffisant.”
Mais les chercheurs souhaitaient également savoir combien de temps la courbe en U avait pu perdurer. Ils ont donc analysé les archives fossiles de 5 427 espèces de mammifères, dont certaines remontent au début du XXe siècle. Crétacé Il y a 145 à 100 millions d’années. Lyons et ses collègues ont initialement recueilli les données sur les fossiles dans le cadre d’un projet de recherche sur l’environnement. 2018 étude sur l’extinction des grands mammifères. aux mains des humains et de leurs ancêtres récents.
“À ma connaissance, il s’agit de l’enquête la plus approfondie sur l’évolution de la taille du corps et surtout du régime alimentaire chez les mammifères au fil du temps”, a déclaré Gearty.
Elle a révélé que la courbe en U s’étend sur au moins 66 millions d’années, lorsque les dinosaures non aviaires venaient d’être éliminés mais que les mammifères devaient encore se diversifier pour devenir la classe animale dominante qu’ils sont aujourd’hui.
“C’est vraiment intéressant, et vraiment frappant”, a déclaré Gearty, “de voir que cette relation persiste même lorsque d’autres animaux dominants sont présents.
“Nous pensons qu’elle existe en fait depuis la création des mammifères en tant que groupe.”
La forme des choses à venir
Après avoir catalogué le présent et le passé de la courbe en U, Gearty, Lyons et leurs collègues se sont tournés vers son avenir, ou son absence potentielle. La taille médiane des herbivores et des omnivores a été divisée par 100 depuis l’apparition de l’homme de Néandertal et de l’homme de la forêt. Homo sapiens La taille des carnivores a été divisée par 10 au cours de la même période. En conséquence, la courbe en U qui a persisté pendant si longtemps a commencé à s’aplatir sensiblement, a déclaré Gearty.
Dans le même ordre d’idées, l’équipe a prévu qu’il y avait plus de 50 % de chances que de nombreux mammifères de taille moyenne et grande, dont le tigre et le rhinocéros de Java, qui comptent tous deux l’homme parmi leurs seuls prédateurs, disparaissent au cours des 200 prochaines années. Selon les chercheurs, ces extinctions prévues ne feraient qu’exacerber la perturbation de la courbe en U, notamment dans la mesure où la disparition des grands herbivores pourrait déclencher ou accélérer la disparition des grands carnivores qui en sont la proie.
“Il est certainement possible qu’en retirant certains de ces animaux du sommet (de la courbe en U), et en réduisant certaines de ces gammes de tailles corporelles, nous modifions la façon dont l’énergie est répartie”, a déclaré Gearty. “Cela pourrait peut-être avoir des répercussions fondamentales sur l’environnement et l’écosystème dans son ensemble”.
Il est également possible, ont conclu les chercheurs, que le déclin à venir de la taille des mammifères dépasse même la baisse sans précédent observée au cours des dernières centaines de milliers d’années.
“On ne cesse de voir, dans la littérature écologique, des gens spéculer sur la façon dont les écosystèmes sont moins stables maintenant, moins résilients et plus enclins à l’effondrement”, a déclaré Lyons. “Je pense que c’est juste une autre ligne de preuve suggérant que cela pourrait effectivement être le cas dans le futur”.
Référence : “Anthropogenic disruptions to longstanding patterns of trophic-size structure in vertebrates” par Rob Cooke, William Gearty, Abbie S. A. Chapman, Jillian Dunic, Graham J. Edgar, Jonathan S. Lefcheck, Gil Rilov, Craig R. McClain, Rick D. Stuart-Smith, S. Kathleen Lyons et Amanda E. Bates, 21 avril 2022, Nature Ecology & ; Evolution.
DOI: 10.1038/s41559-022-01726-x
Gearty et Lyons ont rédigé l’étude avec Robert Cooke, du Centre d’écologie et d’hydrologie du Royaume-Uni, Amanda Bates, de l’Université de Californie du Sud, et le Dr.de Victoria (Canada) ; Abbie Chapman, de l’University College London ; Jillian Dunic, de l’Université Simon Fraser (Canada) ; Graham Edgar et Rick Stuart-Smith, de l’Université de Tasmanie (Australie) ; Jonathan Lefcheck, du Smithsonian Environmental Research Center ; Craig McClain, du Louisiana Universities Marine Consortium ; et Gil Rilov, de l’Israel Limnological and Oceanographic Research.
