Stratégies de survie au froid pour les animaux : spectre, pas l’un ou l’autre

Stratégies de survie au froid pour les animaux. Les espèces (cercles bruns) peuvent utiliser l’un des trois axes (migration, torpeur ou résistance au gel) pour faciliter la survie dans un environnement froid. Les espèces peuvent utiliser un seul axe, mais devraient le faire dans une mesure relativement large pour éviter un risque accru d’extinction ou d’extinction (tons plus foncés au milieu). Alternativement, les espèces peuvent utiliser moins de stratégies dans une moindre mesure pour atteindre un optimum d’adaptation (tons plus clairs). Les placements d’espèces sont des estimations éclairées et les relations dépendent de la vérification de conditions environnementales comparables dans l’aire d’hivernage. Crédit d’illustration : John Megahan / Université du Michigan, Auteri in Biology Letters, mai 2022

Les animaux ont trois stratégies principales pour survivre aux gelées hivernales : la migration, la stagnation et la résistance au froid, et la réduction de la température corporelle et du taux métabolique dans un état appelé torpeur.

Les biologistes étudient souvent ces stratégies de survie au froid de manière isolée et les voient comme des alternatives mutuellement exclusives : par exemple, une espèce animale est décrite comme soit migratrice, soit hibernante (la torpeur comprend à la fois le repos et l’hibernation).

Mais en réalité, de nombreux animaux combinent plusieurs stratégies pour vaincre le froid, explique Giorgia Auter, biologiste évolutionniste à l’Université du Michigan dans Biology Letters.

Le sang chaud est une stratégie de résistance au gel utilisée par les mammifères et les oiseaux, mais certaines de ces créatures utilisent également une combinaison de migration et de torpeur. Par exemple, de nombreuses chauves-souris et oiseaux des hautes latitudes, comme les hirondelles, les colibris et les escrocs, utilisent à la fois la migration et la torpeur, a déclaré Auteri.

Parfois, les stratégies sont partagées entre les membres de l’espèce. Certains geais bleus peuvent migrer vers le sud, alors que la majeure partie de l’État l’est, et quelques bardeaux de l’Est peuvent passer de la torpeur au gel lorsque les réserves de nourriture sont abondantes. Le coin vert commun a des compromis entre la migration et la torpeur, les populations du nord étant exclusivement migratrices.

“Chaque stratégie de survie au froid n’existe pas en binaire, mais sur une base spectrale”, a déclaré Auteri, qui propose un cadre conceptuel intégré pour l’étude des stratégies de survie au froid publié en ligne le 4 mai.

La biologiste de l'UM Giorgia Auter avec la chauve-souris rouge orientale (Lasiurus borealis), l'une des nombreuses espèces de chauves-souris qui utilise à la fois la torpeur et la migration saisonnière.  Crédit image : Amy Gondran

La biologiste de l’UM Giorgia Auter avec la chauve-souris rouge orientale (Lasiurus borealis), l’une des nombreuses espèces de chauves-souris qui utilise à la fois la torpeur et la migration saisonnière. Crédit image : Amy Gondran

“Le traitement séparé de ces stratégies manque des opportunités d’identifier des modèles et des mécanismes plus larges et empêche les découvertes qui nécessitent une comparaison des stratégies”, a déclaré Auteri, qui étudie principalement les chauves-souris. Il a obtenu son doctorat du Département d’écologie et de biologie évolutive du ministère des Affaires étrangères ce printemps et rejoindra la faculté de l’Université du Missouri à l’automne.

Entre autres applications, le cadre conceptuel proposé aide à résoudre les divergences dans la règle de Bergmann, qui suggère une tendance vers des animaux de plus grande taille à des latitudes plus élevées. On dit que cette tendance facilite la résistance au gel en raison du rapport surface / volume plus petit des animaux plus gros.

Cependant, les petits mammifères et les oiseaux migrateurs s’écartent de la règle de Bergmann. Une réévaluation de cette anomalie dans le contexte d’un cadre intégré pour les stratégies de survie au froid reconnaît que les espèces peuvent utiliser la migration saisonnière ou la torpeur comme alternative à la résistance au gel.

“Ce cadre proposé, qui traite ensemble des stratégies de survie au froid, résout le mystère de la raison pour laquelle certains taxons enfreignent la règle”, a déclaré Auteri. “Les petits mammifères ne suivent pas bien la règle car ils utilisent souvent la torpeur au lieu de la résistance. Les oiseaux migrateurs s’adaptent moins fortement car, comme les petits mammifères, ils utilisent une alternative : la migration.

La chauve-souris argentée ( Lasionycteris noctivagans ), l'une des nombreuses espèces de chauves-souris qui utilisent à la fois la torpeur et la migration saisonnière.  Crédit image : Giorgia Auteri

La chauve-souris argentée ( Lasionycteris noctivagans ), l’une des nombreuses espèces de chauves-souris qui utilisent à la fois la torpeur et la migration saisonnière. Crédit image : Giorgia Auteri

Les températures glaciales sont des défis inhérents à l’eau pour la vie. Les stratégies de survie des animaux au froid consistent essentiellement à survivre à une pénurie d’énergie causée par une diminution de l’énergie solaire en hiver, des températures glaciales et une diminution conséquente de la productivité, y compris la disponibilité de nourriture.

La façon dont les espèces font face à ces conditions façonne fondamentalement les processus écologiques et évolutifs. Mais jusqu’à présent, selon Auter, il n’y a pas eu de cadre conceptuel complet pour les stratégies de survie au froid.

Dans son article Biology Letters, Auter fournit un cadre à quatre composantes pour conceptualiser et quantifier les stratégies de survie au froid. Il soutient que la résistance aux températures froides, la torpeur et la migration saisonnière doivent être abordées ensemble ; que les espèces peuvent utiliser et utilisent généralement plusieurs stratégies ; que les trois stratégies coexistent, permettant une utilisation partielle ; et que l’utilisation d’espèces peut être proportionnée si l’utilisation d’une stratégie réduit en conséquence l’utilisation d’autres stratégies.

Auteri a déclaré que le nouveau cadre conceptuel intégré pourrait également être appliqué pour étudier les réponses des animaux au changement climatique anthropique.

Par exemple, les changements attendus dans la distribution des espèces sont souvent évalués selon que l’animal utilise l’hibernation ou la résistance ou la torpeur comme stratégie de survie au froid. Le cadre proposé encourage les biologistes à explorer ensemble ces stratégies en évaluant la vulnérabilité de l’espèce au changement climatique.

En outre, le nouveau cadre conceptuel peut être utilisé pour répondre aux questions sur la capacité de colonisation aux hautes latitudes, l’adaptabilité, la dynamique des maladies, l’allocation des niches, la bioénergie et la manière dont les changements dans les régimes saisonniers affectent les réseaux écologiques, a déclaré Auteri.

Pendant une partie de son temps de travail sur le cadre de l’auteur, elle a été soutenue par la bourse commémorative Helen Olsen Brower, décernée par le Département d’écologie et de biologie évolutive du ministère des Affaires étrangères.

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