La classification des lynx a fait l'objet d'un débat : les lynx devaient-ils être classés dans leur propre genre Lynx ou être un sous-genre de Felis ? En effet, jusque dans les années 1980, presque tous les félins étaient inclus dans le genre Felis, excepté les grands félins du genre Panthera et le guépard (Le guépard (Acinonyx jubatus) est un félin vivant en Afrique et sur la péninsule...) du genre Acinonyx : c’est la classification de Simpson. La taxonomie actuelle admet à présent que les lynx (Le genre Lynx de la famille des félins (Felidae) et de la sous-famille des félinés...) appartiennent à leur propre genre, mais les synonymes Felis lynx, Felis rufus ou encore Felis pardinus subsistent dans la littérature.
Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d’espèces de lynx a beaucoup varié, du fait de la grande fluctuation morphologique, tant au niveau de la taille que de la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...), des différents individus : jusqu’à sept espèces de lynx ont été proposées par Pocock et Balestri. Dans les années 1980, on comptait uniquement deux espèces : le Lynx boréal (Le Lynx boréal (Lynx lynx), également appelé Lynx d'Eurasie, Lynx commun,...) et le Lynx roux (Le Lynx roux (Lynx rufus), aussi appelé Lynx bai, Bobcat en anglais et Chat sauvage en...). Un autre modèle à deux espèces a existé qui admettait uniquement le Lynx boréal et le Lynx pardelle (Le lynx d'Espagne ou lynx ibérique (nom scientifique Lynx pardinus), ou lynx pardelle, est une...). Au sein de l’ensemble des différents modèles à deux espèces, la seule variation était l’aire de distribution du Lynx boréal qui tour à tour englobait celle du Lynx du Canada ou du Lynx pardelle : les espèces actuelles, surtout le Lynx du Canada et le Lynx pardelle devenaient alors des sous-espèces du Lynx boréal Lynx lynx canadensis ou Felis lynx canadensis et Lynx (Felis) lynx pardinus.
Le Caracal (Le caracal (Caracal caracal), ou lynx du désert ou lynx de Perse, est un félin d'Afrique...), du fait de similitude morphologique (tête, denture, queue) a longtemps été classé dans le genre Lynx. L’absence totale de taches, puis, plus tard, les analyses génétiques, l’ont écarté du genre Lynx vers son propre genre Caracal. Le Manul (Otocolobus manul) a lui aussi temporairement fait partie du genre Lynx.
La phylogénie (La phylogénie est l'étude des parentés entre différents êtres vivants en...) s'est longtemps basée sur l'étude des fossiles d'un animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un...) afin de préciser l'apparition et l'évolution d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...). La phylogénie moderne s'appuie essentiellement sur les analyses génétiques en raison du nombre peu important de fossiles de félins. Le premier félin daterait d'il y a 11 millions d'années. L’ancêtre commun des lignées Leopardus, Lynx, Puma, Prionailurus et Felis aurait traversé la Béringie et colonisé l’Amérique du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) il y a environ 8 à 8,5 millions d’années. Il y a 7,2 millions d’années, la lignée des lynx diverge de celle des pumas. Le dernier ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus...) à tous les lynx date d’il y a 3,2 millions d’années au Pliocène (Le Pliocène est la seconde époque de la période du Néogène . Elle...).
Bien que les fossiles soient rares chez les félins, les lynx font office d'exception. Le Lynx d'Issoire (Lynx issodoriensis) est généralement considéré comme l'ancêtre commun du genre Lynx. Possédant une aire de répartition très large, Lynx issiodorensis présentait une morphologie proche des félinés tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en ayant les caractéristiques des lynx : une queue courte et la dentition à 28 dents. Plusieurs hypothèses d'« apparitions » des lynx modernes au travers de la forme intermédiaire du Lynx d'Issoire ont été proposées. Une première hypothèse suggère une divergence en trois lignées distinctes : L. pardinus, L. lynx, et L. rufus ; dans cette première hypothèse, L. canadensis descend de L. lynx.
Le Lynx d’Issoire aurait migré en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et...) du Nord par le détroit de Béring durant la glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide...) du Pléistocène (Le Pléistocène (du grec ancien pleistos, nombreux, et kainos, récent) est la...) il y a cinq à deux millions d’années : des preuves de sa présence il y a 2,5 à 2,4 millions d’années ont été découvertes au Texas. Le Lynx d’Issoire aurait ensuite évolué en une forme intermédiaire Lynx issiodorensis kurteni puis vers l'actuel Lynx roux (Lynx rufus).
Les premières formes de Lynx pardinus pourraient dater de fossiles attribués à Lynx issiodorensis du Pléistocène moyen selon Argant (1996). Le Lynx des cavernes Lynx pardinus speleus ou Lynx spelea, dont des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) ont été retrouvées dans les grottes de l’Observatoire à Monaco et de Grimaldi en Italie, possède des caractéristiques intermédiaires entre Lynx lynx et Lynx pardinus. Il est possible que le Lynx d’Issoire ait évolué vers le Lynx des cavernes qui par la suite a évolué vers le Lynx pardelle. Des études menées tant sur la morphologie que sur le squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la...) du Lynx pardelle ont mis en évidence la sympatrie entre le Lynx pardelle et le Lynx boréal au sud-ouest (Le sud-ouest est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et ouest. Le...) de l’Europe durant le Pléistocène. Les deux espèces sont à présent considérées comme allopatriques.
Le Lynx d'Eurasie Lynx lynx est plus éloigné de Lynx issiodorensis que le Lynx pardelle. La dentition de cette espèce est différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) de celle des autres lynx et il est également plus grand que les autres espèces de lynx ; une hypothèse proposée est que le Lynx boréal, originaire d'Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la...), aurait repoussé le Lynx pardelle sur la péninsule espagnole. Le Lynx du Canada et le Lynx boréal sont en fait issus du même ancêtre commun asiatique. Bien après la première colonisation ayant abouti au Lynx roux, une forme de Lynx d'Issoire a effectué une nouvelle colonisation des Amériques depuis l’Asie qui serait à l’origine du Lynx du Canada moderne (Lynx canadensis).
La classification classique range le genre Lynx dans la sous-famille des Felinae, qui contient historiquement tous les félins qui ne rugissent pas.
─oCarnivora └─o Feliformia └─o Felidae (Les félins ou félidés (Felidae) constituent une famille de l'ordre des carnivores,...) ├─o Pantherinae (La sous-famille des panthérinés (Pantherinae) appartient à la famille des...) └─o Felinae ├─o Nombreux genres tels que Prionailurus, Felis, Caracal, … └─o Lynx ├─o Lynx canadensis ├─o Lynx lynx ├─o Lynx pardinus └─o Lynx rufus
La classification phylogénétique divise les félins en huit lignées distinctes ; les lynx constituent la cinquième lignée. Les quatre espèces auraient évolué dans cet ordre : Lynx roux, Lynx du Canada, Lynx boréal et Lynx pardelle.
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Le genre Lynx est subdivisé en quatre espèces distinctes : le Lynx du Canada (Lynx canadensis), le Lynx boréal (Lynx lynx), le Lynx pardelle (Lynx pardinus) et le Lynx roux (Lynx rufus). La validité des sous-espèces est fortement débattue, notamment celle du Lynx roux : il n'existe pas moins de douze sous-espèces divisées selon des critères géographiques et morphologiques (taille et couleur). Selon Mammal Species of the World, le Lynx du Canada n'admet que trois sous-espèces, le Lynx boréal cinq et le Lynx pardelle aucune. Pour le Lynx boréal, il est possible que le Lynx de Sardaigne (La Sardaigne (en italien : Sardegna et en langue sarde normalisée : Sardigna) est...) (Lynx lynx sardiniae) ne soit en fait qu'une sous-espèce (En biologie, une sous-espèce est un niveau intermédiaire, immédiatement...) de Chat (Le chat domestique (Felis silvestris catus) est un mammifère carnivore de la famille des...) sauvage (Felis silvestris).
L’hybridation naturelle entre le Lynx roux et le Lynx du Canada existe : aux États-Unis, on appelle le résultat d’un tel croisement un « Blynx » ou un « Lynxcat », contraction du terme « Bobcat » désignant le Lynx roux et « Lynx » désignant le Lynx du Canada. En 2004, des études génétiques menées sur ces deux espèces ont confirmé que trois spécimens sauvages du Minnesota à l’origine ambiguë étaient issus de l’hybridation. L’ensemble des hybrides étudiés avait un Lynx du Canada pour mère. Les signalements d’hybrides sauvages sont, pour l’instant, confinés au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de l’aire de répartition du Lynx du Canada. Ces hybrides naturels partagent les caractéristiques morphologiques des deux espèces dont ils sont issus.
Des hybridations en captivité avec l’Ocelot, le Caracal et le Serval (Le serval (Leptailurus serval, anciennement Felis serval) est un félin africain de taille...) ont été signalées. Une légende, probablement colportée par la créatrice de la race (En nomenclature zoologique, la race est un rang taxinomique inférieur à l'espèce...) dans les années 1980 aux États-Unis, veut également que le pixie-bob (Le Pixie-bob est une race de chat originaire du grand nord ouest des États-Unis. Ce chat est...) soit une race de chat issue du croisement naturel entre un Lynx roux et un chat domestique. C'est également le cas pour le bobtail américain (L'American Bobtail ou Bobtail américain est une nouvelle race de chat originaire des...) et le lynx domestique ; bien que des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) d'accouplement entre le chat domestique et un lynx aient été rapportées, aucun test génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) n'a jamais confirmé ce genre d'hybridation.