Pourquoi y a t'il plus d'espèces dans les tropiques que dans les régions tempérées ?

Publié par Isabelle le 06/06/2020 à 13:00
Source: CNRS INEE
Pourquoi y a t'il plus d'espèces dans les tropiques que dans les régions tempérées ? C'est une question sans cesse remise en avant mais ne trouvant pas de réponse consensuelle. Une étude publiée dans la revue Evolution impliquant des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM - CNRS/EPHE/IRD/Université de Montpellier) et du Real Jardín Botánico de Madrid (Madrid est la capitale de l'Espagne. Ville la plus vaste et la plus peuplée du pays, c'est le chef-lieu de la Communauté autonome de Madrid qui appartient à...) (CSIC/RJB) propose une nouvelle hypothèse mettant en avant le rôle prépondérant, et sous-estimé, de l'extinction des espèces (En biologie et écologie, l'extinction est la disparition totale d'une espèce ou groupe de taxons, réduisant ainsi la biodiversité.) tropicales lors des changements climatiques et responsable de la faible diversité tempérée actuelle.


Sur la photographie sont figurés un boa émeraude (Corallus caninus), représentant l'ordre des Squamata, un tuatara (Sphenodon punctatus), représentant l'ordre des Rhynchocephalia, une tortue verte (Chelonia mydas), représentant l'ordre des Testudines, et un crocodile (Les crocodilidés (Crocodylidae) sont des reptiles aquatiques de l'ordre des crocodiliens. Leur nom vernaculaire contient le terme crocodile et pour certains...) du Nil (Crocodylus niloticus), représentant l'ordre des Crocodilia. Ces ordres sont majoritairement distribués dans les tropiques. La concentration de leur diversité tropicale serait le résultat d'une combinaison (Une combinaison peut être :) d'anciens événements d'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) dans les régions autrefois tropicales, qui sont aujourd'hui tempérées, mais aussi de dispersions vers les tropiques équatoriaux dus aux refroidissements climatiques depuis les derniers 50 millions d'années. © Wikimedia Commons.

Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'espèces augmente quand on se déplace des pôles vers l'équateur, décrivant ainsi un "gradient latitudinal de biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces,...)". Le gradient latitudinal de biodiversité a été décrit pour une multitude d'organismes, des microbes aux mammifères, des environnements aquatiques à terrestres. Il représente l'un des patrons de biodiversité globale les plus frappants et aussi l'un des plus étudiés au cours des dernières décennies.

La diversité d'une région dépend de quatre mécanismes principaux que sont la spéciation, processus par lequel une population d'une 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 dont il existe une...) donne naissance à une autre ou d'autres espèces, l'extinction, impliquant la disparition d'une espèce, la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à...), qui est le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) géographique d'une région à une autre, et enfin le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Il est communément admis que la majeure partie de la biodiversité de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour...) a été générée dans les zones tropicales équatoriales, et qu'à partir de là, elle s'est ensuite étendue aux régions tempérées. Ainsi, un temps d'évolution plus long dans la région équatoriale, associé à des taux de spéciation plus élevés et une extinction plus faible, expliquerait la forte biodiversité tropicale actuelle et donc l'origine du gradient latitudinal de biodiversité.

Cependant les fossiles peuvent raconter une histoire différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application...). Contrairement au présent, il n'y avait pas de gradient latitudinal de la biodiversité dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur...). Plusieurs études ont montré auparavant que la diversité était répartie de manière homogène entre les latitudes, résultant en un gradient dit plat et non en forme de cloche centrée sur l'équateur comme aujourd'hui. Cette tendance a été montrée chez des groupes aussi variés que les dinosaures, mammifères, insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement...) et plantes mais il n'a jamais été étudié comment le gradient latitudinal de biodiversité passe d'une forme plate à une forme en cloche.

En étudiant le registre 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...) et les phylogénies moléculaires datées des trois groupes de sauropsides, à savoir les tortues, les crocodiles et les squamates (lézards, serpents), les équipes de l'Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM - CNRS/EPHE/IRD/Université de Montpellier) et du Real Jardín Botánico de Madrid (CSIC/RJB) ont démontré qu'il n'y avait pas de gradient latitudinal de biodiversité dans le passé, contrastant ainsi avec la répartition des espèces observée au présent. Ceci a été révélé par une approche intégrative pour estimer l'origine géographique des groupes ainsi que leur écologie ancestrale mais aussi leurs taux de spéciation et d'extinction au cours du temps. Ces travaux sont publiés dans la revue Evolution.

Les résultats montrent que, depuis l'origine de ces trois groupes, les lignées ancestrales étaient réparties dans les hautes latitudes jusqu'à il y a plus de 50 millions d'années, lorsque le 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...) était tropical sur toute la planète. Pendant ces périodes climatiques chaudes, le nombre d'espèces a pu être homogène entre les différentes latitudes de la planète. Ceci est d'ailleurs confirmé par des taux de diversification (différence entre spéciation et extinction) égaux entre régions tropicales et régions tempérées.

Mais il y a 50 millions d'années le climat se refroidit, et une période de transition climatique s'installe. C'est durant cette transition climatique, où la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) passe d'un climat globalement chaud et humide à un climat plus froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) et sec, que le gradient latitudinal de biodiversité commence à prendre une forme de cloche. C'est une période cruciale dont les âges restent à définir, et l'étude inspecte deux intervalles de temps: de 51 à 34 millions d'années ou de 51 à 23 millions d'années. Dans les deux cas, les résultats montrent une augmentation drastique de l'extinction des espèces tropicales dans les hautes latitudes. Associées à ces extinctions, des événements de dispersion vers les tropiques équatoriaux sont aussi retrouvés en grande proportion.


Schéma des processus évolutifs pour expliquer la formation du gradient latitudinal de diversité dans le cadre de l'hypothèse "gradient asymétrique d'extinction et de dispersion". Cette hypothèse prédit des changements de dynamiques évolutives entre régions holarctiques et équatoriales selon les périodes climatiques chaudes, les transitions climatiques entre période chaude et froide, et les périodes climatiques froides. Pour chaque intervalle climatique, les graphiques représentent la distribution hypothétique de la richesse spécifique à travers les latitudes et donc prédit la forme du gradient latitudinal de diversité.

Cela témoigne d'un facteur, le climat, affectant deux mécanismes: l'extinction et la dispersion. En effet, pendant la transition climatique de refroidissement, beaucoup des organismes adaptés aux climats tropicaux d'Eurasie et d'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) ont disparu ou ont migré vers des zones plus stables dans les régions équatoriales. Ce phénomène est particulièrement exacerbé vers 34 millions d'années, qui marque un événement d'extinction global suite à un refroidissement brutal.

Ainsi, le gradient latitudinal de biodiversité peut aussi s'expliquer par des extinctions tropicales dues au refroidissement climatique. Ceci a conduit les chercheurs à proposer hypothèse de "gradient asymétrique d'extinction et de dispersion" qui permet de réunir plusieurs autres hypothèses dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...) où les mécanismes agissant sur la biodiversité et la répartition géographique de la biodiversité ne sont pas constants au cours du temps, mais qu'ils varient en fonction des fluctuations climatiques permettant aux conditions tropicales de s'étendre vers les latitudes élevées ou au contraire de se rétracter vers l'équateur, comme aujourd'hui où les tropiques sont des refuges, des muséums de biodiversité.

Référence:
Meseguer A.S. & Condamine F.L. (2020) Ancient tropical extinctions at high latitudes contributed to the latitudinal diversity gradient. Evolution

Contacts:
- Fabien L. Condamine - 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 chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...) 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).) - Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE)
- Fadéla Tamoune - Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) - Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/IRD/EPHE)
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