Prédateur envahissant: quand la proie court à sa perte
Publié par Adrien le 09/06/2019 à 08:00
Source: Université McGill
Un prédateur envahissant peut ravager un écosystème. De fait, l'extinction d'une espèce résulte bien souvent de l'introduction d'un prédateur au sein d'un écosystème isolé, par exemple une île ou un lac. Le prédateur est habituellement montré du doigt, mais parfois, c'est plutôt le comportement des animaux de proie (Une proie est un organisme capturé vivant, tué puis consommé par un autre, qualifié de prédateur.) qui provoque la dévastation. C'est ce qu'a constaté une équipe internationale de chercheurs dirigée par Robert Pringle, 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...) de Princeton.

Le problème se pose avec une acuité grandissante, fait observer l'un des coauteurs de l'étude, Rowan Barrett, titulaire de la Chaire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) du Canada en science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) de la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et...) à l'Université McGill, à Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...) (Québec). "En raison de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) humaine, l'arrivée de nouveaux prédateurs dans des écosystèmes auparavant isolés est de plus en plus fréquente", souligne-t-il. "Or, ces nouveaux venus peuvent amener les espèces proies à changer de comportement et à utiliser autrement leur milieu de vie (La vie est le nom donné :), ce qui, d'après nos travaux, pourrait influer fortement sur la biodiversité."

L'équipe a étudié trois espèces de lézards: un prédateur (Un prédateur est un organisme vivant qui met à mort des proies pour s'en nourrir ou pour alimenter sa progéniture. La prédation est très courante dans la nature où...) - l'iguane à queue bouclée (Leiocephalus carinatus) - et deux espèces proies - l'anole vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur...) (Anolis smaragdinus) et l'anole brun (Anolis sagrei). Le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi de l'ovaire forme le péricarpe du fruit et l'ovule...) de son travail a été publié dans le numéro du 6 juin de la revue Nature.

Concurrence et cohabitation ne font pas bon ménage

Les chercheurs ont utilisé comme écosystèmes expérimentaux 16 îlots des Bahamas (Les Bahamas, ou le Commonwealth des Bahamas pour les usages officiels, sont un pays anglophone, qui bien que situé largement au nord de la Mer des...). En l'absence de prédateurs, les deux espèces d'anoles cohabitaient en parfaite harmonie: les anoles verts dans les arbres et les anoles bruns, plus près du sol. Les deux espèces se disputaient les 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 (association...), certes, mais la compétition "n'était pas féroce", précise le Pr Pringle. Cependant, lorsque les chercheurs ont introduit l'iguane à queue bouclée, les anoles bruns se sont mis hors de la portée de ce prédateur terricole plutôt trapu en se réfugiant dans les arbres. Les deux espèces proies souhaitant occuper le territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en géographie humaine et politique, même si ce concept est utilisé par...) et se nourrir, la concurrence entre elles s'est intensifiée, ce qui a miné leur capacité de cohabitation. Les résultats donnent à penser que lorsqu'une proie arrive à changer rapidement de comportement pour se protéger d'un prédateur, la présence de ce dernier risque de nuire à la cohabitation harmonieuse des espèces proies.

"Pour comprendre les interactions entre le prédateur et sa proie - ou l'effet d'un prédateur sur la biodiversité et les écosystèmes - il faut comprendre le comportement de la proie", explique le Pr Pringle. "On peut difficilement prévoir le comportement qu'adoptera la proie pour éviter d'être dévorée, mais c'est pourtant une donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction,...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.). En écologie, la plupart des théories reposent sur une hypothèse toute simple: le prédateur dévore la proie, point (Graphie) à la ligne. En réalité, c'est plus compliqué que ça. Mais nous sommes bien déterminés à découvrir le fin fond de l'histoire."

Gaku Takimoto, théoricien de l'écologie à l'Université de Tokyo, voit dans cette étude - à laquelle, soit dit en passant, il n'a pas participé - un formidable contre-exemple (En mathématiques, un contre-exemple est un exemple, un cas particulier ou un résultat général, qui contredit les premières impressions. Un contre-exemple peut aussi être...) d'une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) classique en écologie. "En théorie, le prédateur favorise la cohabitation d'espèces proies concurrentes en écrasant l'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...) supérieure au profit de l'espèce inférieure, mais ici, devant la menace que posait le prédateur, le plus fort a usurpé l'habitat du plus faible, mettant fin à la cohabitation."

Superprédateur et biodiversité

L'importance du superprédateur, ou "prédateur clé de voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille comme un arc et son équilibre suppose la reprise d'efforts de...)", pour la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou...) des écosystèmes est connue depuis longtemps en science. La théorie du superprédateur veut que ce dernier puisse empêcher une espèce proie de proliférer au détriment de toutes les autres, ce qui, en principe, favoriserait la diversité des espèces à la base de la chaîne alimentaire (Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède. Le premier maillon d'une chaîne est très souvent un végétal chlorophyllien. Dans les mers et océans, le phytoplancton assure ce...). Bien que l'étude ne remette aucunement cette théorie en question, elle montre que la présence d'un superprédateur dans un écosystème n'est pas forcément un gage de diversité.

Les scientifiques n'ont pas encore mesuré pleinement l'effet de l'introduction de prédateurs sur les espèces proies résidentes. Bien sûr, il arrive qu'un prédateur étranger décime les populations de proies en les dévorant, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) simplement. Cependant, les proies peuvent également tenter d'échapper à ce destin, comme l'ont fait les anoles bruns en se réfugiant dans les arbres. Ils y ont trouvé un havre, certes, mais un havre surpeuplé où règne une concurrence féroce. Résultat: en raison de ce que l'équipe de Robert Pringle appelle la "concurrence au sein du refuge", l'arrivée du superprédateur a eu un effet contraire au dénouement attendu dans le scénario classique.

"Après six années d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) de la population, nous avons constaté que l'iguane à queue bouclée avait déstabilisé la cohabitation des espèces proies concurrentes: en obligeant les anoles bruns et verts à partager le même refuge, elle a intensifié la concurrence entre ces espèces et provoqué l'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 :) de certaines populations", résume Rowan Barrett, de l'Université McGill. Ces observations viennent remettre en question l'universalité de l'hypothèse du superprédateur et étayer l'hypothèse de la concurrence au sein du refuge dans le milieu étudié, ajoute-t-il.

Les bonnes vieilles méthodes bonifiées par des techniques de pointe

Désireux d'aller au‑delà des relevés de population, les chercheurs ont analysé l'alimentation de chaque espèce de lézard (Les lézards sont des petits reptiles de l'ordre des Squamates. Ils partagent le fait d'avoir quatre pattes, des oreilles à tympan apparent sans conduit auditif externe, le corps recouvert...) au moyen de codes-barres ADN obtenus à partir d'échantillons de matières fécales. Ainsi, grâce à une puissante technique appelée metabarcoding, ils ont pu caractériser la concurrence que se livraient les espèces pour se nourrir. Par ailleurs, ils ont analysé des isotopes stables pour déterminer l'effet des traitements expérimentaux sur la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de...) de la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) alimentaire de l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné...) et la position de chaque espèce dans cette chaîne.

Ces techniques ont permis aux chercheurs d'approfondir considérablement leur compréhension des résultats obtenus, souligne le Pr Pringle. "Souvent, on se livre à une expérience sur le terrain et on obtient une série de résultats, mais sans savoir nécessairement pourquoi on les a obtenus; on peut avoir une bonne idée de l'hypothèse la plus plausible, mais il reste généralement des zones grises", poursuit-il. "J'avais envie depuis longtemps de conjuguer les bonnes vieilles méthodes avec les techniques de pointe, comme ici le metabarcoding, pour mieux étudier les mécanismes en jeu. C'est exactement ce que nous avons fait au cours de cette expérience de six ans, et je trouve ça très satisfaisant."

"Les chercheurs ont pu reproduire ce qui se déroule dans la nature lors de l'arrivée de nouveaux compétiteurs et de prédateurs, puis suivre l'évolution de la 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...) en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel", indique Jodie Jawor, directrice de programme à la National Science Foundation, qui a financé l'étude. "Pour une rare fois, nous avons accès à une information précieuse sur les conséquences de l'introduction d'une nouvelle espèce dans un écosystème ... Les habitats et la composition des communautés animales peuvent changer pour diverses raisons - catastrophes naturelles, développement, construction - alors ce travail nous aide à saisir l'ampleur des conséquences écologiques et, éventuellement, à prendre en connaissance de cause les mesures qui s'imposent."

L'étude a été financée par la National Science Foundation des États‑Unis (subventions DEB‑1457697 et DEB‑1314691), le Princeton Environmental Institute, une chaire de recherche du Canada et une bourse d'études supérieures du Canada Vanier.

Rowan Barrett est le dernier auteur de la liste. Les autres auteurs de l'Université McGill sont Tim Thurman et Charles Xu, étudiants aux cycles supérieurs, ainsi que Naomi Man in 't Veld (M. Serv. soc., 2015) et Kiyoko Gotanda (Ph. D., 2016), diplômées étudiant aux cycles supérieurs.

L'article "Predator-induced collapse of niche structure and species coexistence", par Robert M. Pringle, Tyler R. Kartzinel, Todd M. Palmer, Timothy J. Thurman, Kena Fox-Dobbs, Charles C. Y. Xu, Matthew C. Hutchinson, Tyler C. Coverdale, Joshua H. Daskin, Dominic A. Evangelista, Kiyoko M. Gotanda, Naomi A. Man in 't Veld, Johanna E. Wegener, Jason J. Kolbe, Thomas W. Schoener, David A. Spiller, Jonathan B. Losos et Rowan D. H. Barrett, a été publié dans le numéro du 6 juin de la revue Nature(DOI: 10.1038/s41586-019-1264-6).
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