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Zoologie

Les mammifères sont devenus diurnes avec la disparition des dinosaures, d’après les chercheurs de l’Université de Tel-Aviv

Une étude menée par le doctorant Roi Maor sous la direction du Prof. Tamar Dayan de l'Ecole de Zoologie et du Musée Steinhardt d'Histoire naturelle de l'Université de Tel-Aviv a confirmé une hypothèse formulée dès les années 30, selon laquelle les ancêtres des mammifères étaient adaptés à l’activité nocturne pour éviter de côtoyer les dinosaures, et sont devenus des animaux diurnes peu après leur disparition. Selon les chercheurs, l’étude montre comment la répartition du temps d’activité a permis une coexistence stable entre les différentes espèces et souligne le lien entre le passage à l’activité diurne et la prolifération des mammifères.

mammiferesElle a été réalisée en collaboration avec des scientifiques de l'University College London (UCL) et publiée le 6.11.17 dans la revue Nature Ecology and Evolution.

« Depuis de nombreuses années, les scientifiques se demandaient comment les mammifères ont pu survivre pendant plus de 150 millions d’années dans le monde alors que régnaient les dinosaures », commente le Prof. Dayan, directrice du musée Steinhardt. « Ils étaient alors de petite taille, non diversifiés, et incapables d’avoir le dessus dans une quelconque compétition contre ces mastodontes. Une des hypothèses étaient que les ancêtres des mammifères se sont adaptés à une activité nocturne, car les dinosaures, qui sont des reptiles ont besoin de la lumière du soleil pour se réchauffer et vivre, et étaient actifs dans la journée. Ainsi les mammifères ont-ils pu exister dans la même zone géographique que les dinosaures alors qu'ils appartenaient à une niche écologique totalement différente, celle de l'environnement nocturne. Cette hypothèse était basée en partie sur le fait que jusqu'aujourd'hui, la grande majorité des mammifères sont nocturnes. Les singes, dont l'homme fait partie, sont en fait les seuls mammifères dont le sens de la vue s'optimise de manière significative à la lumière du jour ».

Un lien immédait en termes d'évolution

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont cherché à savoir exactement quand l'activité quotidienne est apparue chez les mammifères, et si cette apparition était liée d'une manière quelconque à la disparition des dinosaures. « Nous avons relevé les modèles d'activité de 2 415 espèces de mammifères (diurnes, nocturnes et mixtes). Puis, au moyen d’algorithmes statistiques, nous avons calculé les modèles d'activité des ancêtres de ces espèces, en remontant jusqu'à l'ancêtre le plus éloigné de chaque mammifère vivant aujourd'hui », dit Roi Maor. « Pour réaliser cette étude, nous avons pris en compte tous les types de mammifères: les mammifères placentaires, dont l’homme fait partie, et qui constituent la plupart des espèces autour de nous, les marsupiaux à poche comme le kangourou et les monotrèmes comme l'ornithorynque, qui pondent des œufs mais allaitent leurs petits».

tamar dayan 1 0Les calculs ont montré comme prévu que les ancêtres des mammifères étaient actifs la nuit, de même que leurs successeurs proches. La vraie découverte réside dans ce qui s’est passé ensuite: on a constaté qu'une activité diurne partielle est apparue chez les mammifères environ 200 000 ans après l'extinction des dinosaures. Selon Maor, « Cette constatation précise est véritablement étonnante. Nous l'avons vérifié par trois méthodes statistiques différentes, et les résultats sont restés les mêmes. En termes d'évolution il s'agit d'un changement immédiat : il semble que le lien entre la disparition des dinosaures et l'apparition de l'activité diurne chez les mammifères soit très étroit. Au début sont apparus des mammifères actifs à la fois le jour et la nuit, puis se sont développés des mammifères essentiellement diurnes, dont le principal est l'ancêtre du singe ».

« Il s’agit de la première étude qui montre des preuves irréfutables du fait que les mammifères diurnes soient apparus uniquement après la disparition des dinosaures », conclut le Prof. Dayan. « La possibilité de fonctionner pendant la journée avec la fin du règne des dinosaures est probablement l'une des causes de la prolifération des mammifères, et du développement rapide d'un éventail différencié des espèces  depuis. De plus, l’étude souligne que la répartition du temps d'activité, comme celle des autres ressources de la nature, permet la coexistence stable entre les différentes espèces ». 

Les chauves-souris aussi apprennent à "parler", d'après les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv

L'homme est-il le seul mammifère qui acquiert la capacité de parler? Une étude menée dans le laboratoire du Prof. Yossi Yovel du Département de zoologie et de l'Ecole des neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, par les doctorants Yosef Prat et Lindsay Azoulay, a révélé que les bébés chauves-souris apprennent à communiquer dans le 'dialecte' qu'ils ont entendu pendant la première année de leur vie. Selon les chercheurs, cette étude met en lumière l'origine évolutive de la capacité d'acquisition du langage et soulève la question de la spécificité de l'homme à cet égard.

Bebe chauve sourisElle a été publiée le 31 octobre dans la revue PLoS Biology.

"Depuis l'aube des temps on pense que la capacité d'apprendre une langue et de l'utiliser est un privilège de l'homme", explique le Prof. Yovel. " Les chercheurs du monde entier tentent de vérifier l'exactitude de cette hypothèse, et étudient dans ce but les sons émis par les différentes espèces animales. Cependant, ces recherches ont jusqu'ici produit peu de résultats concluants. Dans notre laboratoire, nous avons décidé d'examiner le cas des bébés chauves-souris frugivores".

Pour les besoins de l'étude, les chauve-souriceaux ont été divisés en trois groupes de  cinq. Au cours de la première année de vie, les petits de chaque groupe ont été exposés à une bande sonore différente comprenant des sons propres à l'espèce, sortes de "dialectes de chauve-souris": la première contenait des sons à haute fréquence, la deuxième des sons à fréquences basses, et le troisième groupe a grandi avec une bande sonore complète, incluant tous les types de sons. Les voix émises par les bébés eux-mêmes ont été enregistrées et déchiffrées régulièrement.

"Nous avons découvert que les chauve-souriceaux apprennent et reproduisent le type de voix auquel ils ont été exposés", commente le Prof. Yovel. "On peut dire qu'ils apprennent à parler dans le "dialectique" qu'ils ont entendu dans leur enfance. Ces résultats montrent que la communication vocale des chauves-souris est au moins en partie acquise très tôt dans la vie. En d'autres termes, les jeunes chauves-souris ne naissent pas avec leur répertoire vocal complet, mais l'acquièrent à partir de leur environnement ".

Autre conclusion importante de l'étude : les chauve-souriceaux apprennent à partir de l'ensemble des voix qu'ils entendent, et pas nécessairement des "leçons particulières" de la mère qui les élève. Dans la nature, ce sont les sons du groupe, c'est-à-dire la colonie de chauves-souris qui vit dans la grotte où ils sont nés. Ceci est une nouveauté par rapport aux études menées jusqu'à présent sur le sujet, qui portaient pour la plupart sur des oisillons chanteurs, qui contrairement aux bébés chauves-souris apprennent à chanter directement de l'un des parents.

"Notre recherche met en lumière l'origine évolutive de la capacité à acquérir le langage et soulève des questions sur la spécificité de l'homme à cet égard", conclut le Prof. Yovel.

Photo: Michal Samuni 

L'Université de Tel-Aviv réalise un atlas mondial des reptiles pour améliorer leur protection dans la nature

Une équipe internationale sous la direction du Prof. Shai Meiri du département de zoologie et du Musée Steinhardt d'histoire naturelle de l'Université de Tel-Aviv a réussi à cartographier plus de 10 000 espèces de reptiles - crocodiles, serpents, lézards et tortues, soit 99% des espèces connues dans le monde. Les chercheurs espèrent que leur étude qui vient compléter l'Atlas de l'ensemble des vertébrés de la planète permettra d'améliorer la protection des reptiles dans la nature.

La recherche a été publiée mi-octobre dans la revue Nature Ecology & Evolution.   

Reptiles1L'atlas des reptiles est le fruit d'une mission qui a duré plus d'une décennie, réalisée par une équipe de 39 chercheurs du monde entier, y compris le Dr. Uri Roll, ancien chercheur de l'Université d'Oxford, actuellement à l'Université Ben Gourion du Néguev. Il vient compléter la carte mondiale existante de la répartition des 31 000 espèces animales dans le monde, dont environ 5 000 mammifères, 10 000 oiseaux et 6000 amphibiens.  Au-delà de son importance scientifique, cette cartographie complète des reptiles de la planète révèle les régions de fragilité de leur biodiversité, et l'inadaptation des programmes de conservation existant aujourd'hui.

"Des vertébrés souvent insaisissables qui souffrent de préjugés voire de persécutions"

"La cartographie des reptiles était considérée comme trop difficile à aborder", explique le Prof. Meiri. Contrairement aux autres espèces animales, dont l'emplacement a été consigné dans quelques ouvrages complets dans le passé, les reptiles eux, n'ont jamais fait l'objet d'un repérage systématique. "Mais grâce à une équipe d'experts sur les lézards et les serpents de certaines des régions les plus mal connues du monde, nous avons réussi à atteindre nos objectifs et à contribuer à la conservation de ces vertébrés souvent insaisissables qui souffrent de préjugés défavorables voire de persécutions".

Shai MeiriPour produire ces informations, les chercheurs ont dû passer en revue des milliers de livres et d'articles, ainsi que les bases de données des musées dans le monde. A partir de toute cette information sporadique, ils ont  créé une cartographie complète et détaillée.

"Dans un monde où la nature est de plus en plus victime de mauvais traitements de la part de l'homme, cartographier la répartition des espèces animales est une tâche importante, car pour préserver les animaux, planifier et constituer des réserves naturelles, enquêter sur leur mode de vie et les facteurs qui les mettent en danger on doit avant tout savoir où ils vivent".

Les reptiles constituent un groupe hétérogène qui comprend des animaux très différents allant des lézards geckos nains d'une longueur de 20 mm ne pesant pas plus qu'un dixième de gramme, aux crocodiles qui peuvent mesurer jusqu'à 6 à 7 mètres et dont le poids peut atteindre une tonne, en passant par les tortues et les serpents. Les reptiles adaptent leur comportement en fonction des conditions environnementales et régulent eux-mêmes leur température (généralement autour de 30 degrés mais qui peut parfois atteindre 40 degrés et plus). Leur peau est recouverte d'écailles, et ils constituent un facteur important de l'écosystème, à la fois comme prédateurs et comme proies, comme disséminateurs de graines etc.

2000 espèces découvertes au cours de l'étude

Selon les chercheurs, la cartographie de leur habitat a mis en lumière la nécessité d'adapter les programmes de préservation animale existants qui ne les protègent pas suffisamment. Un bon exemple est le groupe des lézards, qui comprend plus de 6500 espèces (par comparaison, on connait actuellement dans le monde quelque 6000 espèces de mammifères). Or la plus grande diversité d'espèces de lézards se trouve dans les régions arides et subdésertiques, à l'inverse des oiseaux, mammifères et amphibiens dont le nombre diminue à mesure que l'on s'éloigne de l'équateur, et est particulièrement bas dans les déserts. Les programmes de conservation actuels se concentrant sur les zones de vie de l'ensemble des espèces ne protègent pas adéquatement les lézards dont la répartition est différente. Selon les auteurs de l'étude, il serait possible de répartir les ressources de manière à mieux protéger les reptiles sans pour autant nuire aux autres espèces.

Reptiles2L'étude a de plus permis de découvrir plus de 2000 espèces de reptiles: "Nous devons mettre nos informations à jour tous les trois ou quatre mois", explique le Dr. Roll. "Cela rend le travail très difficile et complexe".

Dans près d'un an, les chercheurs ont le projet de publier une base de données sur Internet qui comprendra des cartes de répartition de tous les reptiles qui ont été cartographiés. Sa mise à jour s'arrêtera pour le moment en août 2015; les nouveaux venus devront attendre. "Nous travaillons actuellement sur la prochaine version de cette base de données, qui comprend déjà plus de 200 espèces supplémentaires".

Israël pour sa part, se caractérise par une grande richesse d'espèces de reptiles,  certaines endémiques ou quasi-endémiques, c'est-à-dire dont la répartition naturelle dans le monde se limite au seul pays, ou à ses environs immédiats. C'est le cas par exemple d'espèces rares comme le lézard ou la vipère du Mont Hermon.

Selon les chercheurs, des mesures nombreuses et complexes seront nécessaires pour préserver les reptiles en Israël et sur terre en général: "Nous devons réfléchir à une politique plus rationnelle de protection de nos animaux, et mieux caractériser les lieux où ils vivent et leurs exigences pour continuer à exister au fil des ans. Il est primordial de sensibiliser le public à la profonde importance de la préservation de la nature  même dans ses aspects moins familiers comme celui des reptiles".

 

 

La chouette de l'Université de Tel-Aviv qui a franchi les frontières

L'amour pour les animaux a conduit à une surprenante coopération israélo-jordanienne: un médecin jordanien ayant trouvé une chouette blessée sur un marché local en Jordanie, l'a recueillie et soigné, et s'est alors aperçu qu'elle portait une bague marquée "Université de Tel-Aviv". Après qu'il ait pris contact par Facebook avec les chercheurs de l'université, il s'est avéré que l'oiseau faisait partie d'un projet de contrôle biologique des ravageurs de culture, et avait franchi la frontière jordanienne jusqu'à sa capture. La chouette blessée est restée en Jordanie jusqu'à sa guérison, puis a été relâchée dans la nature.

Chouette3Un chirurgien de la ville d'Irbid en Jordanie, venu il y a quelques semaines faire ses achats sur le marché local et a été surpris d'y trouver une chouette-effraie blanche mise en vente. Il remarqua que l'oiseau était blessé, en fit l'acquisition et l'amena chez lui pour la soigner.

En la traitant, il a remarqué un anneau métallique à l'une des pattes de l'oiseau, portant un numéro et une inscription en anglais de l'Université de Tel-Aviv en Israël.

Il a donc pris contact via Facebook avec le Prof. Noga Kornfeld-Shor, chef du Département de zoologie de l'Université de Tel-Aviv. Celle-ci s'est adressée au Prof. Yossi Leshem du même département, responsable depuis 1982 d'un projet national visant à l'utilisation de rapaces comme moyen de contrôle biologique de l'agriculture. Celui-ci a constaté que la chouette avait été baguée en mai 2014 dans le cadre du projet au Kibboutz Shluhot dans la vallée du Jourdain, et qu'il s'agissait d'un mâle adulte qui avait apparemment franchi la frontière vers la Jordanie où il a capturé, et transféré à un commerçant sur le marché.

Le Prof. Leshem a alors pris contact avec le partenaire jordanien du projet, le général Mansour Abu Rashid, président du Centre pour la paix et le développement à Amman. Celui-ci a proposé au médecin un dédommagement pour couvrir le coût du traitement du rapace qu'il avait sauvé sur ses deniers personnels, mais le médecin a refusé et continué le  traitement médical de l'oiseau jusqu'à sa guérison.

"Le phénomène de braconnage illégal des chouettes est très répandu en Jordanie" remarque le Prof. Leshem. "De plus, elles souffrent d'une mauvaise réputation, car elles sont considérées comme portant malchance. Le projet d'utilisation des chouettes et des faucons comme moyen de contrôle biologique de l'agriculture apporte une réponse bon marché et écologique au difficile problème des ravageurs de cultures agricoles, alliant la préservation de la nature à une efficacité tangible pour l'environnement. C'est une initiative conjointe de la Société israélienne pour la protection de la Nature, la Fondation Duhipat (Huppe), le Ministère de l'agriculture et du développement rural, le ministère de la coopération régionale, l'Université de Tel-Aviv et l'Université de Haïfa".

Débuté en 1983 au kibboutz Sde Eliyahu, le projet a abouti à la mise en place de plus de 3500 nichoirs pour les chouettes-effraie et environ 400 nichoirs pour les faucons en Israël.

Imiter le vol de la mouche blanche pour révolutionner l'aéronautique proposent les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv

Le Dr. Gal Ribak et son doctorant Eyal Dafni du Département de Zoologie de l'Université de Tel-Aviv ont révélé le mécanisme de propulsion de l'aleurode du tabac, ou mouche blanche. Cette découverte pourrait aider les ingénieurs en aéronautique à développer dans l'avenir des avions légers possédant  un mécanisme de décollage original et beaucoup plus efficace que ceux qui existent actuellement.

AleurodeL'étude publiée dans le Journal of Experimental Biology, a été présentée cette semaine lors d'un colloque international sur le lien entre la mécanique et la physiologie chez les insectes et les vertébrés volants.

Les chercheurs ont découvert que l'aleurode du tabac ou mouche blanche, une créature minuscule dont le corps mesure environ un millimètre, plus connu comme ravageur qui affecte une variété de cultures, possède un mécanisme de décollage particulier: il se propulse dans l'air à grande vitesse, puis se stabilise les ailes repliées, grâce à la résistance de l'air sur la surface de l'extrémité de ses ailes.

"Ces dernières années, on note une tendance mondiale croissante de collaboration entre biologistes et ingénieurs, pour tirer des enseignements de la nature et  développer des outils au service de l'homme, qui reposent sur des millions d'années d'évolution du règne animal", explique le Dr. Gal Ribak. "Dans mon laboratoire, nous nous focalisons sur la biomécanique du vol animal. Entre autre, nous essayons de comprendre comment la taille du corps de l'animal influence son aérodynamique, et comment on peut imiter les créatures volantes pour concevoir des aéronefs plus performants. Dans notre dernière étude nous avons observé la mouche blanche et découvert qu'elle parvenait à décoller et à se stabiliser en l'air avant même de déployer ses ailes ".

"Ressort biologique" et stabilisation automatique

Les chercheurs ont filmé les aleurodes au moyen de caméras vidéo spéciales qui filment 2000 à 3000 images par seconde, puis observé ces images à une vitesse 50 fois plus lente que le processus d'origine, qui dure lui-même moins de 12 millisecondes. "Nous avons vu que, contrairement à de nombreux oiseaux, l'aleurode ne décolle pas en déployant et en battant des ailes", explique le Dr. Ribak. "Tout d'abord il effectue une sorte de mécanisme de "ressort biologique" sur place et se propulse vers le haut avec une force et une accélération énormes (34 fois l'accélération gravitationnelle). Son lancement le déstabilise, et il se met à rouler dans l'air, mais parvient à arrêter ce mouvement presque immédiatement, alors que ses ailes sont encore repliées près de son corps ".

Ribak Gal sagol profilePour révéler le secret du décollage et de la stabilisation de l'aleurode du tabac, les chercheurs ont construit un modèle informatique du corps de l'insecte et de son aérodynamique, qui a montré qu'il utilisait la résistance de l'air pour se stabiliser, grâce à l'extrémité de ses ailes. "Nous avons constaté que lorsque les ailes de la mouche blanche sont repliées le long de son corps, la moitié de leur surface dépasse la longueur du corps, et que la zone de l'aile proéminente produit une résistance de l'air qui arrête le mouvement de roulis", dit le Dr. Ribak. "Le mécanisme de stabilisation est en fait automatique: la mouche n'a pas besoin de faire quoi que ce soit pour l'activer, puisqu'il est intégré dès le départ dans ses ailes".

Pour confirmer les résultats du modèle, les chercheurs ont examiné des aleurodes en laboratoire et constaté qu'en effet, les insectes dont le bout des ailes a été rogné ne parviennent pas à se stabiliser et continuent à rouler.

"Nos résultats peuvent avoir une grande importance pour les ingénieurs en aéronautique cherchant à développer de petits aéronefs artificiels à des fins diverses", conclut le Dr. Ribak. "Nous pensons qu'en imitant l'aleurode du tabac on parviendra à concevoir des mécanismes de décollage et de stabilisation beaucoup plus efficaces que ceux qui existent actuellement".

L'étude a été présentée lors d'un colloque qui s'est tenu en début de semaine à Kfar Blum, sur le lien entre la mécanique et la physiologie chez les insectes et les vertébrés volants. La conférence, organisée à l'initiative du Dr. Gal Ribak en collaboration avec des chercheurs des universités de Haïfa et de Ben-Gourion, a réuni 18 éminents spécialistes (12 biologistes et six physiciens et ingénieurs en aéronautique), dont quatre de l'Université de Tel-Aviv, et sept des meilleures universités des États-Unis, d'Allemagne, du Canada et de l'Inde.

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