Changements trophiques des poissons cichildes liés au changement climatique
Publié par Isabelle le 20/05/2019 à 14:00
Source: CNRS INEE

Les poissons cichlides forment l'une des familles de vertébrés les plus diversifiées et ils constituent un modèle de référence en biologie évolutive de radiations adaptatives. L'adaptation trophique aux environnements contrastés est considérée comme l'un des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) principaux de leur évolution. Cependant, l'hypothèse que le changement climatique aurait fortement affecté leur morphologie trophique n'a pas été testée rigoureusement. Dans une nouvelle étude, publiée dans Ecosphere de l'Ecological Society of America, une équipe internationale de chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Gand, du National Museums of Kenya, de l'Université d'Amsterdam et du laboratoire Évolution, Écologie et Paléontologie (La paléontologie est la science qui étudie les restes fossiles des êtres vivants du passé et les implications évolutives de ces études.) (Evo-Eco-Paleo - CNRS/Univ Lille), a documenté la morphologie des dents d'une cichlide endémique du lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer une stratification, une zonation, ou une régionalisation...) Chala, O. hunteri, sur une période de 25 000 années. Période au cours de laquelle le lac a subi six phases alternant niveau haut (période humide) et niveau bas (période sèche). En documentant la morphologie trophique sur cette période, les chercheurs ont observé des changements récurrents qui reflètent des changements environnementaux liés au climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui...). Les résultats indiquent que O. hunteri s'est ajusté de façon répétitive aux changements de son habitat local.

Le changement d'habitat induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).) par le climat est souvent évoqué comme un facteur important de spéciation et de radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple :...) évolutive chez les poissons cichlidés. Mais les études qui établissent un lien direct entre des changements d'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...) à long terme et des changements morphologiques font défaut. Une des difficultés qui empêche ce type d'étude de façon précise est l'impossibilité de pouvoir retracer avec certitude des changements trophiques que l'on aurait pu associer à des changements climatologiques. Dans cette étude, à laquelle a participé un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) du laboratoire Evolution, Ecologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paleo - CNRS/Univ Lille), l'équipe a pu exploiter des aspects uniques des écosystèmes du lac de cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite d'un effondrement d'origine...) Chala au Kenya et en Tanzanie.

Dans ce lac isolé, ils ont documenté des changements dans la dentition orale d'Oreochromis hunteri, la seule espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou...) de poisson (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le Bélier à l'est. Bien qu’assez...) endémique et indigène du cratère de l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et...) de l'Est et ce, au cours des fluctuations du niveau du lac au de ces 25 000 dernières années. Des dents fossiles ont été récupérées pendant six périodes d'alternance hydrologique associées à des tendances pléistocéniques et holocéniques en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...) de précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des gouttelettes d'eau qui, ayant été soumis à des processus de condensation et d'agrégation à...) et de sécheresse. Leurs morphologies précises ont ensuite été documentées. En amont, O. hunteri étant peu connu, les chercheurs ont construit un cadre de référence moderne pour l'étude de la morphologie des assemblages de fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le simple moulage d'un animal ou d'un...): ils ont analysé la variabilité de la morphologie de la dent (Une dent est un organe enveloppé d'os, dur, blanchâtre, généralement composé d'une couronne libre et d'une ou plusieurs racines implantées dans la...) buccale au sein des populations de poissons modernes.

Ces analyses ont indiqué que, comme pour les autres cichlidés, O. hunteri a remplacé progressivement sa dentition buccale bicuspide / tricuspide par des dents unicuspides après maturité sexuelle. L'étude constate des changements systématiques et récurrents dans l'abondance relative de ces types de dentitions buccales, avec une proportion élevée d'unicuspides au cours des périodes sèches. De plus, les assemblages d'O. hunteri dérivés des périodes sèches ont systématiquement développé une dentition unicuspide et une taille corporelle plus petite, comparés aux conspécifiques qui ont éprouvé des conditions de niveau haut du lac. Étant donné que les conditions sèches ont créé une zone non-négligeable d'habitat avec des substrats mous, ce qui n'est pas disponible dans les périodes humides, le changement associé de la dentition orale semble refléter l'exploitation de ce nouvel habitat que ce soit pour se nourrir ou se reproduire.

Le caractère récurrent des changements observés indique que O. hunteri s'est adapté systématiquement au changement de l'habitat local et que le changement morphologique de la dentition buccale a favorisé sa persistance ( Persistance (statistiques) Persistance (informatique) en peinture : La Persistance de la mémoire (1931) en médecine : la persistance du canal...) à long terme dans un écosystème aquatique présentant le double défi d'être à la fois sensible au changement climatique (créant un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) dans les stratégies sélectives) et isolé des populations environnantes (limitant le flux de gènes). Dans le lac Chala, des fluctuations climatiques anciennes du niveau du lac n'ont pas favorisé directement la spéciation chez O. hunteri, mais des goulots d'étranglement de la population peuvent avoir contribué à sa divergence par rapport à son espèce soeur, Oreochromis jipe.


Représentation schématique de l'habitat lacustre dont disposait O. hunteri pendant les épisodes d'altitude (à gauche) et de faible altitude (à droite), la première situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il...) caractérisant également le lac Chala aujourd'hui.© Bert Van Bocxlaer

Référence:
Dieleman, J., B. Van Bocxlaer, W. D. Nyingi, A. Lyaruu, D. Verschuren, 2019 Recurrent changes in cichlid dentition linked to climate-driven lake-level fluctuations. Ecosphere 10(4): 17 p.
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