Les inventions de la vie

Introduction

La biodiversité (ou diversité biologique) se présente sous un nombre considérable de formes et de modes de vie différents qui résultent d’adaptations des espèces aux contraintes qui les entourent. Et la vie se montre pour cela très inventive en moyens ingénieux créés pour s’alimenter, se défendre, se reproduire, coopérer, s’adapter aux milieux etc.
Ces modes de vie variés forment un ensemble complexe et hétéroclite. Quelques exemples significatifs nous permettront d’entrevoir que le vivant, à travers son extraordinaire diversité, prend des formes et met au point des stratégies qui défient notre imagination, pour faire face aux contraintes de leur environnement !

Stratégies pour s’alimenter

Beaucoup d’organismes se nourrissent aux dépens d’autres êtres vivants. De nombreux exemples illustrent les processus d’adaptation aux contraintes exercées par les milieux :

Cas des plantes carnivores

Contrairement aux autres plantes qui se nourrissent en puisant les éléments nutritifs dans l’eau ou le sol, les plantes carnivores, vivant dans des milieux généralement pauvres en azote, compensent cette carence du milieu naturel en les puisant à une autre source : les insectes. D’abord elles les attirent par divers appâts (olfactifs ou visuels) puis elles les piègent en les collant, en refermant leurs feuilles, etc. Les insectes sont ensuite dissous par des liquides digestifs sécrétés par la plante puis absorbés.© IRD Photothèque / Jaffré, Tanguy

Cas des champignons chasseurs de petits vers, les nématodes

Certains champignons émettent des filaments (dits mycorhizes) qui forment un nœud coulant ou des réseaux gluants dans lesquels les nématodes se font attraper. Lorsqu’ils sont capturés, ils ne peuvent plus s’enfuir, ils meurent, se décomposent et les champignons absorbent le produit résultant. Plusieurs espèces de champignons utilisent ce mode d’alimentation mais le type de piège à nématode varie selon les espèces de champignons.© George Barron (http://www.uoguelph.ca/%7Egbarron/index.htm)

Méthodes de chasse originales chez les animaux

Linophryne lucifera est un poisson vivant dans les abysses dont un organe peut produire naturellement de la lumière. Dans cet environnement très sombre, elle attire une gamme très variée d’animaux qui vont lui servir de nourriture !
Le poisson archer, quant à lui, crache sur les feuilles hors de l’eau pour déséquilibrer les insectes qui s’y trouvent et ainsi les manger lorsqu’ils tombent dans l’eau.© Ifremer

Cas du ténia

Endoparasite extrêmement évolué, cet animal a su s’adapter aux conditions extrêmes qui règnent à l’intérieur d’un intestin (faible pH, faible taux d’oxygène, faible taux de rencontre avec un partenaire sexuel). Résultat, il n’a plus besoin de chercher sa nourriture. Comme il vit à l’intérieur d’un hôte, ce dernier la lui procurera, ce qui représente un gain d’énergie considérable.© Dr. Mae Melvin. Public Health Image Library

Stratégies pour se défendre

Face aux différents modes de prédations, les animaux et les végétaux ont élaboré une multitude de moyens de défense originaux.

Les plantes semblent désarmées, elles sont incapables de fuir face à un prédateur affamé. Il existe pourtant dans le monde végétal un grand nombre de moyens de défense. Le plus couramment utilisé est l’épine qui assure à la plante une relative tranquillité face aux grands herbivores. De la rose au cactus, en passant par l’acacia, l’épine se retrouve régulièrement dans le règne végétal.
Certaines plantes produisent du poison qui repousse les attaques des plus petits prédateurs. C’est le cas de la belladone, de la digitale et de bien d’autres.© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

Les animaux possèdent de nombreuses méthodes de défense face aux agresseurs. L’une d’entre elles consiste à ne pas attirer l’attention : c’est ce qu’on appelle le mimétisme. Même si le caméléon reste l’animal le plus célèbre dans cette pratique, ce sont surtout les insectes qui excellent dans l’art de se fondre dans le paysage. Les phasmes sont capables d’imiter les branches d’arbre et vont même jusqu’à copier le balancement de la branche au gré du vent.
Il existe également une grande quantité de punaises, de papillons ou de mantes religieuses capables de prendre les couleurs de leur environnement.© Droits réservés. Le Monde des insectes

Un autre type de mimétisme - le mimétisme « batésien » - consiste à se faire passer pour une autre espèce. Ainsi, un grand nombre de papillons portent les mêmes couleurs qu’une autre espèce de papillon toxique. Résultat, leurs éventuels prédateurs les évitent.© IRD Photothèque / Degallier, Nicolas

D’autres animaux élaborent des poisons qui peuvent être très violents. Ainsi, les grenouilles dendrobates de la forêt amazonienne sécrètent sur leur peau un poison neurotoxique foudroyant à tel point qu’un seul contact de la peau avec ces grenouilles est mortel. Il existe ainsi de nombreux poisons, produits par des amphibiens, des reptiles, des poissons, des mammifères et même trois espèces d’oiseaux de Nouvelle Guinée du genre Pitohui.

Moins violents, les têtards de crapaud commun (Bufo bufo) sécrètent une substance qui leur donne un très mauvais goût. Ils peuvent ainsi circuler dans l’eau sans craindre l’attaque de poissons ou d’oiseaux.

Stratégies pour se reproduire

Trouver un partenaire sexuel n’est pas une mince affaire…

Les plantes à fleur, qui ne bougent pas, compensent cela en laissant les insectes effectuer la pollinisation en échange d’un peu de nectar. Cette collaboration est vraiment spectaculaire puisque la morphologie de l’insecte s’adapte à la morphologie de la fleur (et vice et versa). Tous les insectes ne peuvent pas polliniser toutes les fleurs et il existe même des espèces d’insectes qui ne peuvent polliniser qu’une seule espèce de fleur. Ainsi, pour qu’une fleur soit butinée, il est nécessaire que la trompe ou la langue de l’insecte soit de la bonne longueur pour atteindre le fond de la fleur où se trouve le nectar. Pour cela, l’insecte récoltera du pollen de cette plante qu’il ira déposer en butinant sur les organes sexuels femelles (pistil) d’une nouvelle fleur, ce qui permet ainsi sa pollinisation.© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

D’autres plantes comme certaines orchidées ont des fleurs qui ressemblent à des insectes. Ces derniers, en recherche de partenaire se font berner et tentent de féconder la fleur qu’ils confondent avec un partenaire sexuel. La morphologie de la fleur est telle que durant cette pseudocopulation, le pollen s’accroche à l’insecte et l’orchidée est pollinisée sans perdre de nectar. C’est un phénomène intéressant de coadaptation plante/insecte. On peut noter des cas beaucoup plus rare de pollinisation par d’autres animaux (des chauves-souris et même des limaces pour une espèce d’orchidée).
Lorsque les plantes sont pollinisées, elles produisent des graines qui doivent à leur tour être disséminées. Là encore, une multitude de stratégies existe pour que les graines se dispersent. Elles peuvent être disséminées par le vent, l’eau, s’accrocher aux poils d’animaux ou bien transiter dans leur tube digestif. Les fruits, graines enveloppées de chair sucrée, attirent les animaux qui vont ainsi disperser les graines au gré de leurs déjections.© CNRS Photothèque  /  BONMATIN Jean-Marc

Chez les animaux, les stratégies de reproduction sont très variées.
Les oiseaux sont connus pour leurs parades amoureuses et celles-ci sont aussi nombreuses qu’il existe d’espèces d’oiseaux. Ces parades nuptiales s’accompagnent parfois de chants. Ils sont très courants dans le règne animal pour attirer les femelles : on en trouve également chez les insectes (grillons), les amphibiens (grenouilles et crapauds), les oiseaux et les mammifères (cerfs). Les vers luisants utilisent, quant à eux, la lumière émise par leur abdomen pour se faire remarquer.

Une méthode pour attirer les femelles consiste également à lui faire un cadeau. Certaines espèces d’oiseaux et de poissons construisent des nids d’amour aux femelles, et sa qualité esthétique peut-être un caractère discriminant.
Les araignées constituent un groupe à part puisqu’il arrive chez certaines espèces (genre Pisauridae) que le mâle offre à la femelle une proie en cadeau. Elle sert à attirer la femelle mais elle permet surtout au mâle de ne pas être dévoré à la fin de l’accouplement et d’avoir le temps de s’éclipser tandis que la femelle grignote encore son cadeau… Il faut savoir que chez les araignées, les femelles - imposantes - peuvent peser jusqu’à 400 fois le poids du mâle !© Pascal Dubois (http://pdubois.free.fr/)

Cas particulier : parasites et comportement de l’hôte

De nombreux parasites ont des cycles de vie complexes qui nécessitent leur passage dans plusieurs organismes hôtes différents. C’est le cas du tristement célèbre Plasmodium falciparum (parasite responsable du paludisme ou malaria) qui doit nécessairement infecter un moustique et un humain pour survivre.

Le parasite Anomotaenia brevis doit également infecter deux hôtes pour vivre : une fourmi du genre Leptothorax et un oiseau. La probabilité pour une fourmi d’être mangée par un oiseau n’est pas très élevée. Le parasite va alors contrôler et modifier l’aspect de cette dernière. En effet, une fourmi parasitée par Anomotaenia brevis devient jaune d’or, ce qui la rend beaucoup plus visible qu’une fourmi brune ordinaire. En outre, celles qui sont parasitées changent de comportement : en présence d’un danger potentiel, elles restent immobiles au lieu de fuir ou de se défendre. Cette double modification du comportement et de l’aspect induite par le parasite rend la probabilité de capture d’une fourmi par un oiseau beaucoup plus élevée. C’est ainsi que le parasite augmente ses chances de survie !© CNRS Photothèque  / Péru Laurent

Le nématode parasite Paragordius tricuspidatus illustre également très bien le lien entre parasite et comportement de l’hôte : il pousse ce dernier - le plus souvent un grillon ou une sauterelle - à se suicider lorsqu’il l’infecte ! En effet, ce petit ver grossit dès lors qu’il se trouve à l’intérieur de son hôte. Il lui faut ensuite un environnement aquatique pour sortir et se développer. C’est pourquoi il pousse son hôte à se jeter dans l’eau (rivière, lac) où il mourra en libérant le parasite. Les mécanismes par lesquels le nématode incite son hôte à se suicider ne sont pas encore totalement éclaircis.© CNRS Photothèque/IRD/Frédéric Thomas

Une autre sorte de parasitisme, cette fois-ci collectif, peut s’illustrer dans les fonds marins… Il s’agit d’une multitude d’organismes vivants - principalement des éponges de mer et des bryozoaires - qui se logent sur les piquants (pas très pointus) de certains oursins d’Antarctique. Ces derniers se comportent donc comme véritables « autobus de la mer ! Les recherches sont en cours dans ce domaine, mais il s’agirait semble-t-il plus d’un handicap pour l’oursin que d’une forme de bénéfice réciproque, car ce dernier dépenserait un excédent d’énergie afin transporter tout ce beau monde ! Si les réchauffements climatiques induisaient une disparition des oursins, ça induirait en même temps un déséquilibre de l’écosystème car tous ces passagers se retrouveraient en même temps sans autobus…© Université de Bourgogne

Voir aussi le film « Les oursins d’Antarctique » (Mission culture scientifique/Université de Bourgogne)

Stratégie pour collaborer entre espèces

Certaines espèces collaborent entre elles et en tirent un bénéfice réciproque. Lorsque la collaboration est ponctuelle on parle de mutualisme entre les deux espèces.

C’est le cas par exemple du bernard-l’ermite qui transporte de temps à autre des anémones de mer sur sa coquille. L’anémone de mer irritante est une bonne défense pour le bernard-l’ermite. En contrepartie, elle se nourrit des résidus laissés par le bernard-l’ermite.© IRD Photothèque / Laboute, Pierre

On peut également citer le cas des fourmis et des acacias. Certaines espèces d’acacias (comme Acacia cornigera) ont des tiges creuses qui constituent un abri idéal pour une colonie de fourmis. Lorsque la colonie s’y est installée, les fourmis défendent l’arbre en tuant tous les parasites (chenilles, criquets, etc.) qui passent sur leur territoire.

Pour les Mofu - peuple africain - les insectes établissent des liens non seulement avec les êtres humains mais aussi avec d’autres espèces du monde animal. Considérons par exemple la fourmi noire à grosse tête (Messor sp.) (dite malokwoteng) et un oiseau granivore nommé « l’oiseau du mil » (Euplectes orix) (dit diyen daw). D’après les Mofu, « quand cet oiseau se pose sur le nid de la fourmi c’est qu’il va pleuvoir et qu’il est affamé. Alors la fourmi “fait sortir le mil de son grenier” à l’attention de l’oiseau ». Il faut noter qu’en effet, après la pluie, les fourmis vident leur fourmilière pour faire sécher à l’extérieur toutes leurs réserves de graines, dans lesquelles les oiseaux du mil viennent puiser… « En revanche, lorsque le mil est mûr, l’oiseau va rendre “la dette du mil” » : en volant autour des épis de mil et en se nourrissant, l’oiseau secoue les panicules et les grains tombent au sol, où les fourmis vont pouvoir venir les ramasser pour refaire leurs réserves.© IRD Photothèque / Reynaud, Pierre

Il existe des cas où la collaboration est obligatoire et où une espèce ne peut pas vivre sans une autre. On parle dans ce cas de symbiose. C’est par exemple le cas du lichen. Il s’agit d’une symbiose entre un champignon et une algue (ou parfois une cyanobactérie). Les espèces de champignons et d’algues varient selon les lichens mais leur lien est la seule manière pour ces deux organismes de vivre en milieu aérien. L’algue ou la cyanobactérie produit des substances nutritives pour le champignon et le champignon apporte l’environnement aqueux indispensable pour l’algue ou la cyanobactérie.

La symbiose existe aussi chez l’être humain. Nous possédons tous dans notre gros intestin une grande quantité de bactéries. Elles ne sont pas nocives, bien au contraire ! Elles logent dans l’intestin, se nourrissent de nos aliments et améliorent en échange la digestion de certains composés (la lignine contenue dans les végétaux par exemple) par fermentation. Ces micro-organismes ont également une fonction protectrice car ils rentrent en compétition avec certaines bactéries pathogènes.© National Escherichia, Shigella, Vibrio Reference Unit at CDC. Public Health Image Library

Stratégies pour s’adapter aux milieux particuliers

La vie est présente presque partout sur Terre ; du Pôle sud au désert australien en passant par le fond des océans, on retrouve des êtres vivants. Les stratégies pour vivre en milieu hostile sont étonnantes. Les exemples sont nombreux, en voici quelques uns.

Adaptation aux conditions désertiques

Les cactus poussent dans le désert. Ils possèdent une morphologie et une physiologie étonnante, qui leur permet de vivre avec peu d’eau et à des températures extrêmes (très chaudes en journée et très froides la nuit). Pour un organisme, manquer d’eau devient vite fatal. C'est pourquoi les cactus, vivant dans le désert, ont des formes caractéristiques :© IRD Photothèque / Dejoux, Claude

• tout d’abord, leur tige, très renflée, leur permet de stocker un maximum de liquide en cas de pluie. Cela leur donne une bonne réserve en cas de sécheresse.© IRD Photothèque / Emperaire, Laure
• de plus, leurs feuilles sont atrophiées, jusqu’à n’être que des épines, afin de limiter la surface de contact avec le soleil et de ne pas perdre d’eau pendant la journée.
• leur physiologie est également particulière puisque les cactus ont une forme de photosynthèse unique dont une partie a lieu… la nuit. En effet, la photosynthèse produit du gaz carbonique (CO₂) normalement libéré par les feuilles. Or, en cas de forte chaleur, les feuilles peuvent également laisser échapper un peu d’eau contenue dans la plante. Pour éviter cela, les cactus absorbent l’énergie lumineuse pendant la journée et ne libèrent le dioxyde de carbone que la nuit. Ce métabolisme particulier est typique des cactus.

Adaptation au froid

A l’inverse, certains animaux vivent à très basses températures. Certains mammifères ont la capacité de vivre au ralenti durant les phases les plus froides de l’année. Avant l’hiver, ces animaux ingèrent de grandes quantités de nourriture afin de se constituer des réserves de graisse. Ils entrent ensuite en sommeil pendant plusieurs mois, puisant dans leurs réserves corporelles pour vivre. Ce phénomène appelé hibernation se retrouve chez le hérisson et la marmotte par exemple.© Droits réservés. M. Vuidar

Il existe des adaptations comportementales au froid. Les humains portent par exemple plus de vêtements lorsque les températures baissent.
Les manchots empereur ont une stratégie particulière pour se protéger du froid. Vers le mois d’avril, ils se rassemblent sur la banquise du pôle Sud pour se reproduire. Avec une température allant jusqu’à -60°C et des vents dépassant les 200 km/h, la survie de ces oiseaux semble compromise. Cependant, en plus d’adaptations physiologiques, les manchots s’agglomèrent pour former un groupe très dense que l’on appelle une « tortue ». Ceux qui se trouvent au centre sont au chaud et ceux du bord subissent les assauts climatiques. Ils échangent donc régulièrement leur place afin que chacun puisse bénéficier d’une part de chaleur et que tout le groupe survive.© CNRS Photothèque/IPEV  

Autre exemple d’adaptation : la plupart des crapauds passent l’hiver à l’abri sous les pierres ou s’enterrent. Soumis à des températures proches de zéro, ces animaux survivent grâce à un antigel naturel, le glycogène, présent dans leur sang. Celui-ci empêche le sang et les cellules de geler. De plus, les cellules se vident d’une partie de leur eau, ce qui leur évite d’éclater sous l’action du gel puisque la glace occupe un plus grand volume que l’eau liquide.© IRD Photothèque / Molez, Jean-François

Adaptation au sel

A haute dose, le sel devient un élément nocif pour l’organisme. C’est pourquoi les animaux et les végétaux qui vivent dans des milieux riches en sel doivent s’en débarrasser pour survivre. C’est ainsi que les albatros qui séjournent principalement au milieu des océans et qui absorbent une grande quantité de sel chaque jour, possèdent des glandes à sel qui rejettent régulièrement le trop plein de sel de l’organisme.© CNRS Photothèque  /  WEIMERSKIRCH Henri

Les poissons marins ont un autre système, bien plus complexe. La différence de concentration en sel (chlorure de sodium) qui existe entre leur corps et le milieu extérieur est telle que l’eau de leur organisme tend naturellement à s’échapper vers l’extérieur, ce qui pourrait les faire mourir de déshydratation : triste mort pour un poisson ! Les poissons marins possèdent donc tout un arsenal pour diminuer la concentration en sel à l’intérieur de leur corps. Ainsi l’urine produite par les poissons est très concentrée (grâce à l’action spécifique des reins) pour conserver l’eau dans leur corps. De plus, bien que les poissons de mer avalent en permanence de l’eau salée, ils possèdent au niveau des branchies des cellules spéciales, nommées « cellules à chlorure », qui retiennent le sel.© IRD Photothèque / Molez, Jean-François