L’histoire des papillons poivrés est un conte évolutif classique. Alors que la fumée de charbon assombrissait l’écorce des arbres près des villes d’Angleterre pendant la révolution industrielle, les papillons poivrés à corps blanc sont devenus des cibles évidentes pour les prédateurs et leur nombre a rapidement diminué. Pendant ce temps, les papillons à corps noir, qui étaient rares, ont prospéré et sont devenus dominants dans leur environnement nouvellement assombri.
Les papillons poivrés sont devenus un exemple classique de la façon dont les changements environnementaux entraînent l’évolution des espèces. Mais ces dernières années, les scientifiques ont commencé à réfléchir au processus inverse. Pourrait-il y avoir une boucle de rétroaction dans laquelle l’évolution des espèces entraîne un changement écologique ? Maintenant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Rhode Island montre certaines des meilleures preuves à ce jour de ce phénomène.
Dans une recherche publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, les chercheurs montrent qu’un changement évolutif de la longueur des pattes des lézards peut avoir un impact significatif sur la croissance de la végétation et les populations d’araignées sur les petites îles des Bahamas. C’est l’une des premières fois, selon les chercheurs, que des effets aussi spectaculaires de l’évolution sur l’environnement sont documentés dans un cadre naturel.
« L’idée ici est que, en plus de l’environnement qui façonne les traits des organismes à travers l’évolution, ces changements de traits devraient se répercuter et entraîner des changements dans les relations prédateur-proie et d’autres interactions écologiques entre les espèces », a déclaré Jason Kolbe, professeur de biologie. sciences à l’Université de Rhode Island et l’un des principaux auteurs de l’étude. « Et nous avons vraiment besoin de comprendre comment ces dynamiques fonctionnent afin de pouvoir faire des prédictions sur la façon dont les populations vont persister et sur le type de changements écologiques qui pourraient en résulter. »
Depuis 20 ans, Kolbe et ses collègues observent la dynamique évolutive des populations de lézards anoles sur une chaîne de minuscules îles des Bahamas. La chaîne est composée d’une quarantaine d’îles d’une superficie de quelques dizaines à quelques centaines de mètres, suffisamment petites pour que les chercheurs puissent surveiller de près les lézards qui y vivent. Et les îles sont suffisamment éloignées les unes des autres pour que les lézards ne puissent pas facilement sauter d’une île à l’autre, de sorte que des populations distinctes peuvent être isolées les unes des autres.
Des recherches antérieures avaient montré que les anoles brunes s’adaptent rapidement aux caractéristiques de la végétation environnante. Dans les habitats où le diamètre des broussailles et des branches des arbres est plus petit, la sélection naturelle favorise les lézards aux pattes plus courtes, ce qui permet aux individus de se déplacer plus rapidement lorsqu’ils échappent aux prédateurs ou poursuivent une collation. En revanche, les lézards plus longs ont tendance à mieux s’en sortir là où les branches des arbres et des plantes sont plus épaisses. Les chercheurs ont montré que ce trait de longueur des membres peut évoluer rapidement chez les anoles brunes – en quelques générations seulement.
Pour cette nouvelle étude, Kolbe et son équipe ont voulu voir comment ce trait évolué de la longueur des membres pourrait affecter les écosystèmes des minuscules îles des Bahamas. L’idée était de séparer les lézards à pattes courtes et longues sur leurs propres îles, puis de rechercher les différences dans la façon dont les populations de lézards affectent l’écologie de leurs habitations insulaires.
Armée d’un équipement spécialisé de lutte contre les lézards – des poteaux avec de minuscules lassos faits de fil dentaire à la fin – l’équipe a capturé des centaines d’anoles brunes. Ils ont ensuite mesuré la longueur des pattes de chaque lézard, gardant ceux dont les membres étaient particulièrement longs ou particulièrement courts et renvoyant le reste à l’état sauvage. Une fois qu’ils avaient des populations distinctes de lézards à membres courts et longs, ils ont libéré chaque population sur des îles qui n’avaient auparavant aucun lézard vivant dessus.
Étant donné que les îles expérimentales étaient principalement couvertes de végétation de plus petit diamètre, les chercheurs s’attendaient à ce que les lézards à pattes courtes soient mieux adaptés à cet environnement, c’est-à-dire plus maniables et mieux capables d’attraper des proies dans les arbres et les broussailles. La question à laquelle les chercheurs voulaient répondre était de savoir si les effets écologiques de ces chasseurs très efficaces pouvaient être détectés.
Après huit mois, les chercheurs sont revenus sur les îles pour rechercher les différences écologiques entre les îles peuplées de groupes à pattes courtes et longues. Les différences, il s’est avéré, étaient substantielles. Sur les îles avec des lézards à pattes plus courtes, les populations d’araignées web – une proie clé pour les anoles bruns – ont été réduites de 41% par rapport aux îles avec des lézards dégingandés. Il y avait aussi des différences significatives dans la croissance des plantes. Parce que les lézards à pattes courtes étaient meilleurs pour s’attaquer aux insectes herbivores, les plantes ont prospéré. Sur les îles avec des lézards à pattes courtes, les arbres à boutons avaient deux fois plus de pousses que les arbres sur les îles avec des lézards à longues pattes, ont découvert les chercheurs.
Les résultats, dit Kolbe, aident à boucler la boucle de l’interaction entre l’écologie et l’évolution.
« Ces résultats nous aident à fermer cette boucle de rétroaction », a déclaré Kolbe. « Nous savions, grâce à des recherches antérieures, que les facteurs écologiques façonnent la longueur des membres, et maintenant nous montrons la relation réciproque de ce changement évolutif sur l’environnement. »
Comprendre toute l’étendue des interactions entre l’évolution et l’écologie sera utile pour prédire les résultats de l’environnement, affirment les chercheurs, en particulier à mesure que les activités humaines accélèrent le rythme des changements évolutifs et écologiques dans le monde.
La recherche a été financée par la National Science Foundation (DMS-1716803 et DEB-2012985).
06/06/2023
Comment l’évolution impacte l’environnement
L’histoire des papillons poivrés est un conte évolutif classique. Alors que la fumée de charbon assombrissait l’écorce des arbres près des villes d’Angleterre pendant la révolution industrielle, les papillons poivrés à corps blanc sont devenus des cibles évidentes pour les prédateurs et leur nombre a rapidement diminué. Pendant ce temps, les papillons à corps noir, qui étaient rares, ont prospéré et sont devenus dominants dans leur environnement nouvellement assombri.
Les papillons poivrés sont devenus un exemple classique de la façon dont les changements environnementaux entraînent l’évolution des espèces. Mais ces dernières années, les scientifiques ont commencé à réfléchir au processus inverse. Pourrait-il y avoir une boucle de rétroaction dans laquelle l’évolution des espèces entraîne un changement écologique ? Maintenant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Rhode Island montre certaines des meilleures preuves à ce jour de ce phénomène.
Dans une recherche publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, les chercheurs montrent qu’un changement évolutif de la longueur des pattes des lézards peut avoir un impact significatif sur la croissance de la végétation et les populations d’araignées sur les petites îles des Bahamas. C’est l’une des premières fois, selon les chercheurs, que des effets aussi spectaculaires de l’évolution sur l’environnement sont documentés dans un cadre naturel.
« L’idée ici est que, en plus de l’environnement qui façonne les traits des organismes à travers l’évolution, ces changements de traits devraient se répercuter et entraîner des changements dans les relations prédateur-proie et d’autres interactions écologiques entre les espèces », a déclaré Jason Kolbe, professeur de biologie. sciences à l’Université de Rhode Island et l’un des principaux auteurs de l’étude. « Et nous avons vraiment besoin de comprendre comment ces dynamiques fonctionnent afin de pouvoir faire des prédictions sur la façon dont les populations vont persister et sur le type de changements écologiques qui pourraient en résulter. »
Depuis 20 ans, Kolbe et ses collègues observent la dynamique évolutive des populations de lézards anoles sur une chaîne de minuscules îles des Bahamas. La chaîne est composée d’une quarantaine d’îles d’une superficie de quelques dizaines à quelques centaines de mètres, suffisamment petites pour que les chercheurs puissent surveiller de près les lézards qui y vivent. Et les îles sont suffisamment éloignées les unes des autres pour que les lézards ne puissent pas facilement sauter d’une île à l’autre, de sorte que des populations distinctes peuvent être isolées les unes des autres.
Des recherches antérieures avaient montré que les anoles brunes s’adaptent rapidement aux caractéristiques de la végétation environnante. Dans les habitats où le diamètre des broussailles et des branches des arbres est plus petit, la sélection naturelle favorise les lézards aux pattes plus courtes, ce qui permet aux individus de se déplacer plus rapidement lorsqu’ils échappent aux prédateurs ou poursuivent une collation. En revanche, les lézards plus longs ont tendance à mieux s’en sortir là où les branches des arbres et des plantes sont plus épaisses. Les chercheurs ont montré que ce trait de longueur des membres peut évoluer rapidement chez les anoles brunes – en quelques générations seulement.
Pour cette nouvelle étude, Kolbe et son équipe ont voulu voir comment ce trait évolué de la longueur des membres pourrait affecter les écosystèmes des minuscules îles des Bahamas. L’idée était de séparer les lézards à pattes courtes et longues sur leurs propres îles, puis de rechercher les différences dans la façon dont les populations de lézards affectent l’écologie de leurs habitations insulaires.
Armée d’un équipement spécialisé de lutte contre les lézards – des poteaux avec de minuscules lassos faits de fil dentaire à la fin – l’équipe a capturé des centaines d’anoles brunes. Ils ont ensuite mesuré la longueur des pattes de chaque lézard, gardant ceux dont les membres étaient particulièrement longs ou particulièrement courts et renvoyant le reste à l’état sauvage. Une fois qu’ils avaient des populations distinctes de lézards à membres courts et longs, ils ont libéré chaque population sur des îles qui n’avaient auparavant aucun lézard vivant dessus.
Étant donné que les îles expérimentales étaient principalement couvertes de végétation de plus petit diamètre, les chercheurs s’attendaient à ce que les lézards à pattes courtes soient mieux adaptés à cet environnement, c’est-à-dire plus maniables et mieux capables d’attraper des proies dans les arbres et les broussailles. La question à laquelle les chercheurs voulaient répondre était de savoir si les effets écologiques de ces chasseurs très efficaces pouvaient être détectés.
Après huit mois, les chercheurs sont revenus sur les îles pour rechercher les différences écologiques entre les îles peuplées de groupes à pattes courtes et longues. Les différences, il s’est avéré, étaient substantielles. Sur les îles avec des lézards à pattes plus courtes, les populations d’araignées web – une proie clé pour les anoles bruns – ont été réduites de 41% par rapport aux îles avec des lézards dégingandés. Il y avait aussi des différences significatives dans la croissance des plantes. Parce que les lézards à pattes courtes étaient meilleurs pour s’attaquer aux insectes herbivores, les plantes ont prospéré. Sur les îles avec des lézards à pattes courtes, les arbres à boutons avaient deux fois plus de pousses que les arbres sur les îles avec des lézards à longues pattes, ont découvert les chercheurs.
Les résultats, dit Kolbe, aident à boucler la boucle de l’interaction entre l’écologie et l’évolution.
« Ces résultats nous aident à fermer cette boucle de rétroaction », a déclaré Kolbe. « Nous savions, grâce à des recherches antérieures, que les facteurs écologiques façonnent la longueur des membres, et maintenant nous montrons la relation réciproque de ce changement évolutif sur l’environnement. »
Comprendre toute l’étendue des interactions entre l’évolution et l’écologie sera utile pour prédire les résultats de l’environnement, affirment les chercheurs, en particulier à mesure que les activités humaines accélèrent le rythme des changements évolutifs et écologiques dans le monde.
La recherche a été financée par la National Science Foundation (DMS-1716803 et DEB-2012985).
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