La taille et la forme des oiseaux diminuent à mesure que la Terre se réchauffe

Dans une nouvelle étude menée par l’Université du Michigan, des chercheurs ont découvert que les oiseaux à travers les Amériques deviennent plus petits et développent des ailes plus longues en réponse au changement climatique. Les changements les plus significatifs ont été observés chez les espèces les plus petites.

Cette recherche révolutionnaire, qui a analysé plus de 86 000 spécimens d’oiseaux d’Amérique du Nord et du Sud, est publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

Les chercheurs ont combiné les données de deux études précédemment publiées qui ont enquêté sur les changements de taille corporelle et de longueur des ailes chez les oiseaux migrateurs et non migrateurs. La première étude s’est concentrée sur les oiseaux qui ont été tués après être entrés en collision avec des bâtiments à Chicago, tandis que la seconde étude a examiné les oiseaux non migrateurs capturés en Amazonie.

Deux études, mêmes résultats

Malgré les différences dans la composition des espèces, la géographie et les méthodes de collecte de données, les deux études ont montré une diminution généralisée de la taille corporelle et une augmentation simultanée de la longueur des ailes.

Après une analyse plus approfondie des données combinées, les chercheurs ont trouvé une tendance encore plus frappante : les espèces d’oiseaux plus petites ont connu des déclins proportionnellement plus rapides de la taille du corps et des augmentations proportionnellement plus rapides de la longueur des ailes.

« Les relations entre la taille corporelle et les taux de changement sont remarquablement cohérentes dans les deux ensembles de données », a déclaré l’ornithologue Benjamin Winger, l’un des auteurs principaux de l’étude. Cependant, Winger a noté que le mécanisme biologique sous-jacent à ce lien entre la taille du corps et les taux de changement morphologique doit encore être exploré plus avant.

Les études de Chicago et d’Amazonie ont attribué les réductions de la taille corporelle des espèces à l’augmentation des températures au cours des 40 dernières années, suggérant que la taille corporelle pourrait jouer un rôle crucial dans les réponses des espèces au changement climatique. Cependant, les chercheurs ne savent toujours pas pourquoi les espèces de plus petite taille changent à un rythme plus rapide.

Quels sont les mécanismes derrière ces changements ?

Une possibilité est que les oiseaux de plus petite taille s’adaptent plus rapidement aux pressions évolutives, bien que les données disponibles n’aient pas permis à l’équipe de recherche de tester si les changements de taille observés représentent des changements évolutifs rapides en réponse à la sélection naturelle.

Le co-auteur principal Brian Weeks, écologiste de l’évolution à l’UM School for Environment and Sustainability, a déclaré: «Si la sélection naturelle joue un rôle dans les modèles que nous avons observés, nos résultats suggèrent que les espèces d’oiseaux plus petites pourraient évoluer plus rapidement car elles subissent une sélection plus forte. , sont plus sensibles à la sélection, ou les deux.

Les implications de cette étude soulèvent des questions sur l’avenir des oiseaux de plus grande taille alors que les températures mondiales continuent d’augmenter.

« Nos résultats suggèrent qu’une grande taille corporelle pourrait encore exacerber le risque d’extinction en limitant le potentiel d’adaptation aux changements anthropiques rapides et continus », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Marketa Zimova, ancienne chercheuse postdoctorale de l’UM Institute for Global Change Biology, actuellement à l’Appalachian State University.

D’autre part, l’effet de la taille corporelle sur les taux d’évolution pourrait augmenter la persistance des espèces plus petites si leur morphologie en évolution rapide reflète une réponse adaptative plus rapide aux conditions environnementales changeantes.

Comment les études ont été faites

Les experts ont analysé les données de 129 espèces d’oiseaux en Amérique du Nord et du Sud et ont découvert que les oiseaux subissent des changements morphologiques, tels qu’une taille corporelle réduite et une longueur d’aile accrue, en réponse au changement climatique. La recherche a examiné 86 131 spécimens collectés sur une période similaire à l’aide de différentes techniques et met en évidence l’impact des changements environnementaux sur la vie aviaire.

Parmi les espèces étudiées, le plus petit oiseau de l’ensemble de données de Chicago était le roitelet à couronne dorée (Regulus satrapa), pesant en moyenne 5,47 grammes, et le plus grand était le quiscale bronzé (Quiscalus quiscula) à 107,90 grammes.

Dans l’ensemble de données amazoniennes, la nymphe des bois à queue fourchue (Thalurania furcata) était la plus petite à 4,08 grammes, tandis que la plus grande était la motmot amazonienne (Momotus momota) à 131,00 grammes.

L’ensemble de données nord-américain, dérivé d’oiseaux récupérés après des collisions avec des bâtiments à Chicago, comprenait 70 716 individus. L’ornithologue du Field Museum, David Willard, a mesuré la longueur du bec, la longueur des ailes, la masse corporelle et la longueur d’un os de la jambe inférieure appelé tarse pour chaque spécimen.

Willard, gestionnaire de collections émérite et co-auteur de l’étude, a déclaré: «Les oiseaux collectés lors de collisions avec des fenêtres à Chicago fournissent des informations sur les changements morphologiques liés au changement climatique. Il est extrêmement gratifiant de voir les données de ces oiseaux analysées pour une meilleure compréhension des facteurs à l’origine de ces changements.

L’ensemble de données amazonien, en revanche, contenait des mesures de 15 415 oiseaux non migrateurs capturés avec des filets japonais dans la forêt tropicale, mesurés puis relâchés. Pour ces oiseaux, seules les mesures de masse et de longueur des ailes ont été enregistrées de manière cohérente tout au long de la période d’étude.

Opportunité unique pour les scientifiques

Ces vastes ensembles de données complémentaires ont fourni aux chercheurs une occasion unique de tester si la taille corporelle et la durée d’une génération – deux traits fondamentaux de l’organisme – façonnaient les réponses des oiseaux aux changements environnementaux rapides.

Les biologistes supposent généralement que la durée de génération d’une espèce, définie comme l’âge moyen des individus produisant une progéniture, est un prédicteur important de sa capacité à s’adapter aux changements environnementaux rapides.

On prévoit que les organismes à vie plus courte qui se reproduisent sur des échelles de temps relativement courtes, comme les souris, évolueront plus rapidement que les créatures avec des durées de génération plus longues, comme les éléphants, car les premiers ont plus fréquemment l’occasion d’utiliser des mutations génétiques aléatoires générées pendant la reproduction.

Les auteurs de l’étude ont utilisé des modèles statistiques pour tester l’importance de la durée de la génération et de la taille corporelle des espèces dans la médiation des taux de changement morphologique chez les oiseaux. Après avoir contrôlé la taille corporelle, ils n’ont trouvé aucune relation entre la durée de la génération et les taux de changement chez les espèces d’oiseaux nord-américaines. Les données sur la longueur des générations n’étaient pas disponibles pour les oiseaux d’Amérique du Sud, elles n’ont donc pas été incluses dans cette partie de l’analyse.

Dans le même temps, la nouvelle analyse a montré que la taille corporelle moyenne d’une espèce était significativement associée aux taux de changement mesurés chez les oiseaux de Chicago et d’Amazonie.

Les auteurs ont écrit : « La taille corporelle peut être un prédicteur précieux de la capacité d’adaptation et de la mesure dans laquelle l’évolution contemporaine peut réduire le risque d’extinction parmi les espèces.

En savoir plus sur le changement climatique et son impact sur les espèces

Le changement climatique a un impact profond sur les espèces animales et végétales du monde entier. À mesure que les températures mondiales augmentent, les écosystèmes sont modifiés, entraînant des changements dans la répartition, l’abondance, le comportement et la physiologie des espèces. Voici quelques-unes des principales façons dont le changement climatique affecte les plantes et les animaux :

Changements de gamme

De nombreuses espèces modifient leur aire de répartition géographique en réponse au changement climatique. Les plantes et les animaux se déplacent vers des altitudes et des latitudes plus élevées pour trouver des habitats appropriés à mesure que les températures augmentent. Cela peut entraîner des changements dans la composition de la communauté, la compétition et les interactions entre les espèces.

Changements phénologiques

La phénologie fait référence au moment des événements saisonniers dans le cycle de vie des organismes, tels que la floraison, la migration et la reproduction. Le changement climatique provoque des changements dans la phénologie, de nombreuses espèces connaissant des printemps plus précoces, des automnes plus tardifs et des cycles de reproduction altérés. Ces changements peuvent entraîner des inadéquations entre les espèces qui dépendent les unes des autres, comme les plantes et leurs pollinisateurs, ou les prédateurs et leurs proies.

Changements morphologiques

Comme le souligne l’étude sur les oiseaux mentionnée précédemment, le changement climatique peut entraîner des changements dans les caractéristiques physiques des organismes. Les exemples incluent les oiseaux qui deviennent plus petits et développent des ailes plus longues, et les espèces de poissons dont la taille corporelle diminue en raison de l’augmentation de la température de l’eau.

Stress physiologique

Des températures plus chaudes et des modèles de précipitations modifiés peuvent causer un stress physiologique chez les plantes et les animaux. Par exemple, l’augmentation des températures de l’eau peut réduire les niveaux d’oxygène dans les habitats aquatiques, entraînant un stress pour les poissons et d’autres organismes aquatiques. Les sécheresses peuvent également stresser les plantes, les rendant plus vulnérables aux ravageurs et aux maladies.

L’acidification des océans

À mesure que l’océan absorbe plus de dioxyde de carbone de l’atmosphère, sa chimie change, entraînant une acidification des océans. Cela constitue une menace importante pour la vie marine, en particulier les espèces à coquilles de carbonate de calcium, comme les coraux, les mollusques et certains planctons. L’acidification peut entraîner une réduction des taux de calcification, ce qui rend plus difficile pour ces organismes de construire et d’entretenir leur coquille ou leur squelette.

Perte et fragmentation de l’habitat

Le changement climatique peut exacerber la perte et la fragmentation de l’habitat en contribuant aux phénomènes météorologiques extrêmes, à l’élévation du niveau de la mer et à la modification des modes d’utilisation des terres. À mesure que les habitats se fragmentent, les espèces peuvent avoir du mal à s’adapter ou à trouver de nouveaux habitats appropriés, ce qui accroît leur vulnérabilité à l’extinction.

Les espèces envahissantes

Le changement climatique peut faciliter la propagation des espèces envahissantes en créant des conditions plus favorables à leur établissement et à leur croissance. Les espèces envahissantes peuvent supplanter les espèces indigènes pour les ressources, perturber les écosystèmes et transmettre des maladies.

Extinctions

La combinaison de ces facteurs augmente le risque d’extinction de nombreuses espèces végétales et animales. Le changement climatique devrait devenir l’un des principaux moteurs de la perte de biodiversité au cours des prochaines décennies, certaines projections estimant que jusqu’à un tiers de toutes les espèces pourraient être menacées d’extinction en raison du changement climatique d’ici 2050.

Ces exemples démontrent que le changement climatique a des impacts considérables sur le monde naturel. Par conséquent, les efforts de conservation doivent tenir compte des manières complexes dont le changement climatique affecte les écosystèmes et donner la priorité aux stratégies qui améliorent la résilience des espèces et des écosystèmes face à ces changements.