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12.1 : Pourquoi c'est important : Diversité animale - Biologie

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Pourquoi discuter de l'importance de la diversité animale?

L'évolution animale a commencé dans l'océan il y a plus de 600 millions d'années avec de minuscules créatures qui ne ressemblaient probablement à aucun organisme vivant aujourd'hui. Le nombre d'espèces existantes est estimé entre 3 et 30 millions.

Mais qu'est-ce qu'un animal ? Alors que nous pouvons facilement identifier les chiens, les oiseaux, les poissons, les araignées et les vers en tant qu'animaux, d'autres organismes, tels que les coraux et les éponges, ne sont pas aussi faciles à classer. Les animaux varient en complexité - des éponges de mer aux grillons en passant par les chimpanzés - et les scientifiques sont confrontés à la tâche difficile de les classer au sein d'un système unifié. Ils doivent identifier des traits communs à tous les animaux ainsi que des traits qui peuvent être utilisés pour distinguer des groupes d'animaux apparentés. Le système de classification des animaux caractérise les animaux en fonction de leur anatomie, de leur morphologie, de leur histoire évolutive, des caractéristiques du développement embryologique et de leur constitution génétique. Ce système de classification se développe constamment à mesure que de nouvelles informations sur les espèces apparaissent. Comprendre et classer la grande variété des espèces vivantes nous aide à mieux comprendre comment conserver la diversité de la vie sur terre.


Instructions pour les auteurs

Animaux n'a aucune restriction sur la longueur des manuscrits, à condition que le texte soit concis et complet. Tous les détails expérimentaux doivent être fournis afin que les résultats puissent être reproduits. Animaux exige que les auteurs publient tous les contrôles expérimentaux et mettent à disposition des ensembles de données complets dans la mesure du possible (voir les directives sur les documents supplémentaires et les références aux données non publiées).

Manuscrits soumis à Animaux ne doit pas être publié antérieurement ni être à l'étude pour publication dans une autre revue. Les principaux types d'articles sont les suivants :

  • Des articles: Manuscrits de recherche originaux. Le journal considère tous les manuscrits de recherche originaux à condition que le travail rapporte des expériences scientifiquement solides et fournisse de nouvelles informations substantielles. Les auteurs ne doivent pas diviser inutilement leur travail en plusieurs manuscrits connexes, bien que Short Communication de résultats préliminaires, mais significatifs, seront pris en considération. La qualité et l'impact de l'étude seront pris en compte lors de l'examen par les pairs.
    Les articles doivent avoir un texte principal d'environ 3000 mots au minimum et doivent avoir plus de 30 références. Animaux n'a aucune restriction sur la longueur maximale des manuscrits de recherche, à condition que le texte soit concis et complet.
    Pour toutes les figures de Western blot, les lectures de densitométrie/le rapport d'intensité de chaque bande doivent être inclus.
  • Commentaires: Ceux-ci fournissent des mises à jour concises et précises sur les derniers progrès réalisés dans un domaine de recherche donné. Les revues systématiques doivent suivre les lignes directrices PRISMA. Les articles de synthèse doivent être complets et soumis par des auteurs qui sont dans le domaine. Le texte principal des articles de synthèse doit être d'environ 4000 mots au minimum et inclure au moins deux figures ou tableaux.
  • Commentaire: Les commentaires doivent fournir un examen approfondi, plutôt que superficiel, d'un sujet, montrant une nouvelle façon d'interpréter la littérature scientifique. Les articles sont généralement identifiés comme des commentaires plutôt que comme des articles scientifiques s'ils contiennent des éléments jugés sujets à interprétation plutôt que prouvés empiriquement. Les commentaires doivent contenir des arguments raisonnés, pas seulement des arguments exprimant les émotions de l'auteur (bien que les réponses émotionnelles du public puissent être incluses comme argument). Les commentaires doivent être concis, bien argumentés et érudits, tout en étant rédigés dans un très haut niveau d'anglais. Toutes les soumissions seront soumises à un examen par les pairs.
  • Rapports enregistrés : un nouveau type de publication, divisé en deux étapes : l'étape de la méthode pré-expérimentale et l'étape du manuscrit post-expérimental complet. Tous les détails sont donnés ci-dessous.

Processus de soumission

Manuscrits pour Animaux doivent être soumis en ligne sur susy.mdpi.com. L'auteur soumettant, qui est généralement l'auteur correspondant, est responsable du manuscrit pendant le processus de soumission et d'évaluation par les pairs. L'auteur soumettant doit s'assurer que tous les co-auteurs éligibles ont été inclus dans la liste des auteurs (lisez les critères pour se qualifier pour la paternité) et qu'ils ont tous lu et approuvé la version soumise du manuscrit. Pour soumettre votre manuscrit, inscrivez-vous et connectez-vous au site Web de soumission. Une fois inscrit, cliquez ici pour accéder au formulaire de soumission de Animaux. Tous les co-auteurs peuvent voir les détails du manuscrit dans le système de soumission, s'ils s'inscrivent et se connectent en utilisant l'adresse e-mail fournie lors de la soumission du manuscrit.

Formats de fichiers acceptés

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Soumission en format libre

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Une lettre de motivation doit être jointe à chaque soumission de manuscrit. Il doit être concis et expliquer pourquoi le contenu de l'article est important, en plaçant les résultats dans le contexte des travaux existants et pourquoi il correspond à la portée de la revue. Confirmez que ni le manuscrit ni aucune partie de son contenu ne sont actuellement à l'étude ou publiés dans une autre revue. Toute soumission antérieure du manuscrit aux revues MDPI doit être reconnue. Les noms des évaluateurs proposés et exclus doivent être fournis dans le système de soumission, et non dans la lettre d'accompagnement.

Biographie de l'auteur

  1. Noms complets des auteurs suivis des positions actuelles
  2. Formation, y compris les informations sur l'établissement et l'année d'obtention du diplôme (type et niveau de diplôme obtenu)
  3. L'expérience professionnelle
  4. Intérêts de recherche actuels et antérieurs
  5. Adhésions à des sociétés professionnelles et récompenses reçues.

Note pour les auteurs financés par les National Institutes of Health (NIH)

Cette revue dépose automatiquement les articles dans PubMed Central après la publication d'un numéro. Les auteurs n'ont pas besoin de soumettre leurs articles séparément via le NIH Manuscript Submission System (NIHMS, http://nihms.nih.gov/).


12.1 : Pourquoi c'est important : Diversité animale - Biologie

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MUSIQUE - PHOTOGRAPHIE - VIDÉO

« Animal Matters » (janvier 2012) :

POURQUOI LES ANIMAUX ONT-ILS DE L'IMPORTANCE ?

Pourquoi les animaux sont-ils importants ? Bien que Sai Baba nous supplie souvent de ne pas retomber dans notre ascendance animale parce que spirituellement notre tâche est - avec Son aide - de monter de plus en plus haut sur l'échelle de l'évolution………. il nous dit néanmoins que :

« Pourquoi devriez-vous soutenir que les animaux, les bêtes et les oiseaux sont mauvais ? Chacun marche son propre dharma. Il ne dépasse pas ou ne sape pas. Ils ont une plus grande coopération et un plus grand amour mutuel que même les hommes. Chacun doit être jugé du point de vue de l'équipement et de l'opportunité. L'homme peut vivre mieux s'il apprend des animaux. Il se dégrade encore plus bas. Lorsque le Seigneur s'incarne, il a comme une de ses tâches la protection des sâdhus, des êtres à la nature calme et innocente. Parmi les animaux, il y a d'innombrables sadhus, souvenez-vous. (Sathya Sai Baba dans une session de questions et réponses. du magazine de Peggy Mason, été 1996)

Les animaux comptent parce que parmi eux se trouvent des âmes remarquables et belles, peut-être de vieilles âmes du règne animal. Il suffit d'avoir des yeux pour voir cela.

Les animaux comptent parce qu'ils sont des êtres sensibles tout comme nous. Bien qu'ils ne puissent pas parler dans notre langage humain, cela ne veut pas dire qu'ils sont des automates sans aucun sentiment comme certaines pensées « scientifiques » et « philosophiques » le prétendirent depuis très longtemps…..une attitude qui justifiait toutes sortes de cruautés et exploitation des animaux. Les animaux sont des êtres sensibles aux vies émotionnelles complexes. Ils ressentent de la joie, de l'amour, de la douleur, de la peur, de l'anxiété, du chagrin et font preuve d'humour……..la gamme de sensibilité animale qui est maintenant reconnue est incroyable………même un taureau est connu pour pleurer la mort de son propriétaire, l'humble poulet est capable de tromperie et d'empathie et comme pour les perroquets, c'est toute une histoire en soi et doit attendre une autre fois !.

Les animaux comptent parce que beaucoup d'entre eux sont pleins d'amour avec un L majuscule. Comme nous le dit Sai Baba :

"J'ai été vraiment touché par leur amour et leur affection. Je ne pouvais pas sortir de cet endroit. Un amour aussi intense ne se trouve même pas parmi les êtres humains d'aujourd'hui. Les humains se détestent………J'ai pu être témoin d'un amour et d'une égalité intenses et sans précédent chez ces animaux »… (Sathya Sai Baba Speaks, Volume 30)

« L'amour est présent non seulement chez les êtres humains mais aussi chez toutes les créatures, oiseaux ou bêtes. Ce n'est pas tout non plus. Tout est en fait omniprésent. L'amour imprègne tout dans la création. L'humanité de l'homme est viciée lorsqu'il ne reconnaît pas cet amour ». (Sai Baba)

« Il n'y a qu'une seule voie royale pour le voyage spirituel… L'AMOUR, l'amour, l'amour pour TOUS les êtres en tant que manifestations de la MÊME DIVINITÉ qui est le cœur même de soi ». (Sai Baba)

Le même atma qui coule à travers nous coule aussi à travers eux. Notre traitement à leur égard est important parce que ce que nous leur faisons revient à nous, le règne humain. Alors que nos abus et notre exploitation des animaux se poursuivent à grande échelle, l'humanité ne connaîtra jamais la paix…..Baba a dit que nous créons un énorme karma dans notre mauvais traitement du règne animal et il y a bien longtemps, à l'époque de la Grèce antique. , au VIe siècle avant JC, Pythagore, le mathématicien et philosophe mystique a dit quelque chose de similaire :

« Tant que les hommes massacreront les animaux, ils s'entretueront. En effet, celui qui sème la semence du meurtre et de la douleur ne peut récolter la joie et l'amour". (Pythagore)

(Article écrit par Mercini Sherratt pour l'incitation caritative de Vedanta Empire)

Vedanta Empire se consacre à la collecte de fonds pour des œuvres caritatives : une partie des bénéfices générés par chaque réservation commerciale et commerciale est reversée pour nourrir, aider et protéger les animaux négligés. Lorsqu'un événement caritatif ou spirituel a été réservé, Vedanta Empire reversera tous les bénéfices générés par la réservation, à cette même cause de soutien aux animaux.

De plus, pour aider à collecter des fonds pour nourrir et protéger les animaux négligés : de la musique peut être achetée auprès de Vedanta Empire. - Tous les bénéfices sont reversés à cette cause caritative. N'hésitez pas à prendre contact ( [email protected] ) pour acheter la musique ou demander de plus amples informations. - Un aperçu de la musique peut être entendu ici :


Matériel et méthodes

Estimations morphologiques de la diversité

Les estimations du nombre d'espèces d'oiseaux existantes ont beaucoup varié au cours de la première moitié du 20e siècle [6], mais se sont stabilisées avec la liste de contrôle commencée par Peters [7], éditée par Peters, Mayr, Paynter et d'autres à travers 16 volumes, et achevé en 1987 [8]. Ces volumes traitaient de nombreux taxons comme des sous-espèces auparavant classées comme espèces, reflétant la philosophie des partisans du concept d'espèce biologique polytypique prévalant à l'époque [6]. L'achèvement de la série a conduit à des listes de référence des oiseaux du monde [9] qui ont été utilisées dans la gestion des collections des musées et, avec quelques mises à jour, une liste comprenant 9159 espèces a été adoptée par l'American Ornithologists' Union (AOU) Committee on Recueils [10].

À peu près à cette époque, des études moléculaires de la variation géographique ont commencé à apparaître et à fournir de nouvelles données sur le flux de gènes et la divergence génétique. En conséquence, des recueils ultérieurs, par exemple, Sibley et Monroe [11], les 16 volumes de del Hoyo et al. [12], et plus récemment la liste de contrôle de Howard et Moore [13,14], représentent un mélange éclectique [15,16] de taxonomie morphologique traditionnelle combinée à diverses évaluations moléculaires de la différenciation génétique [16]. Ces dernières études sont encore loin d'être achevées et, par conséquent, il n'existe actuellement aucune évaluation homogène des taxons d'espèces aviaires à l'ère post-phénotypique [17].

À l'aide d'un générateur de nombres aléatoires uniformes, nous avons produit un échantillon de 200 espèces de la liste mondiale de Wood & Schnell [10] de 9159 espèces biologiques d'oiseaux (tableau S1). Cette liste reflète les limites des espèces telles que déduites principalement par des évaluations morphologiques. Nous avons jugé cette liste appropriée pour tester les limites morphologiques des espèces. Bien qu'un petit nombre de nouvelles espèces aient été découvertes depuis 1986, notre objectif était d'obtenir un échantillon aléatoire tel que le nombre futur d'espèces nouvellement décrites n'influencerait pas de manière mesurable la conception de l'étude (voir ci-dessous). En estimant le nombre d'espèces phylogénétiques (voir annexe S1) au sein de chaque espèce biologique, nous avons examiné tous les spécimens présents pour chaque espèce dans les grandes collections de spécimens de l'American Museum of Natural History (New York), et dans certains cas, les collections de le Museum of Natural Science, Louisiana State University (Baton Rouge) et le Field Museum of Natural History (Chicago). Des séries de spécimens représentant des sous-espèces ou différentes zones géographiques ont été examinées à la recherche de différences pouvant être diagnostiquées (bien que des numéros de catalogue spécifiques n'aient pas été enregistrés, les numéros de catalogue des spécimens examinés peuvent être obtenus auprès des institutions respectives pour les espèces étudiées). La littérature primaire sur la variation géographique, ainsi que les principaux travaux faunistiques traitant des régions ou des taxons pertinents, ont également été consultés. Nous avons utilisé des différences qualitatives dans le motif du plumage, la couleur et la morphologie, y compris la taille et la forme, comme preuve de populations distinctes pouvant être diagnostiquées (c'est-à-dire les espèces phylogénétiques), alors que nous avons ignoré les différences quantitatives de taille et de nuance de couleur. Les espèces biologiques composées entièrement d'individus sans différences qualitatives discernables au sein des classes d'âge ou de sexe étaient considérées comme une seule espèce phylogénétique. Les espèces ayant au moins deux morphologies distinctes au sein ou parmi les classes d'âge ou de sexe dans les mêmes localités ont également été considérées comme représentant une seule espèce polymorphe. Les espèces biologiques ont été supposées contenir plusieurs espèces phylogénétiques si, au sein d'une même strate d'âge ou de sexe, les populations présentaient au moins une différence de caractère qualitatif qui était soit géographiquement disjointe (allopatrique) soit continue uniquement en raison d'une zone étroite de changement de caractère ( gradient ou cline) par rapport aux aires géographiques totales des différentes formes.

Trois auteurs (GFB, JC, RMZ) ont étudié individuellement un tiers des espèces de l'échantillon aléatoire et estimé le nombre d'espèces phylogénétiques incluses dans chacune des espèces biologiques. Nous avons calculé la distribution des taxons phylogénétiques par espèce biologique pour chacun des trois auteurs ainsi que la distribution globale. Nous avons utilisé une procédure de bootstrap pour obtenir des intervalles de confiance pour la moyenne. Cela a été fait en rééchantillonnant la distribution avec remplacement 1000 fois. Nous avons également comparé les distributions des trois auteurs en utilisant deux échantillons de tests de Kolmogorov-Smirnov. Pour comparer les résultats avec la taxonomie sous-spécifique des oiseaux généralement acceptée, nous avons corrélé nos estimations du nombre d'espèces phylogénétiques avec le nombre de sous-espèces décrites dans le même taxon biologique au niveau de l'espèce en utilisant une référence standard [8].

Pour estimer l'effet des espèces nouvellement découvertes, des données moléculaires récentes et des normes taxonomiques changeantes sur notre estimation du nombre d'espèces phylogénétiques, nous avons examiné la classification de notre échantillon de 200 espèces dans les récentes listes de contrôle de Howard et Moore [13,14]. Ces listes comprennent 10021 espèces qui sont en partie basées sur des résultats phénotypiques et en partie sur des résultats génétiques. Nous avons déterminé si chacune des 200 espèces a été traitée de manière identique à la liste AOU, a été regroupée, divisée ou a été autrement modifiée dans le traitement taxonomique. De cette façon, nous avons obtenu un ratio d'espèces phylogénétiques par espèce biologique pour les estimations de Howard et Moore 2013 et 2014 de 10021 taxons.

Estimations génétiques de la diversité

Pour une évaluation plus ciblée de l'effet des études moléculaires sur les estimations de la diversité aviaire, nous avons examiné la littérature sur les études phylogéographiques, à la recherche de variations et de différenciations dans les gènes de l'ADN mitochondrial (ADNmt) en évolution rapide pour les espèces qui avaient été bien échantillonnées dans l'ensemble de leur zone géographique. gamme.Au total, nous avons identifié 437 espèces biologiques qui ont été incluses dans de telles études et avons résumé le nombre de groupements réciproquement monophylétiques et géographiquement contigus au sein de chacune (tableau S2). À des fins d'analyse, nous supposons que ces populations ou groupes de populations réciproquement monophylétiques ont fourni une approximation des espèces phylogénétiques. Cette méta-analyse fournit une évaluation génétique indépendante du nombre de lignées évolutives indépendantes existant par espèce biologique [18-20], et complète l'étude morphologique.

Nous notons deux mises en garde. Les espèces ne sont généralement pas échantillonnées au hasard pour l'évaluation moléculaire de la structure géographique (phylogéographie). En général, les enquêteurs ont tendance à choisir des espèces qu'ils soupçonnent a priori présentent des modèles intéressants de variation géographique [21]. Ainsi, il peut y avoir un biais en faveur d'un rapport plus élevé entre les espèces phylogénétiques et traditionnelles pour les études moléculaires. Deuxièmement, des études moléculaires ont montré que les espèces tropicales ont tendance à montrer des niveaux de différenciation plus élevés que ceux des espèces tempérées [22,23], et donc les estimations du nombre total de taxons/espèces dans le monde seront biaisées si la distribution des espèces échantillonnées ne coïncident avec la répartition géographique de la diversité des espèces. Nous avons étudié cela en traçant la distribution des phylogroupes, généralement reconnus comme des populations réciproquement monophylétiques sur un arbre de gènes d'ADNmt, en fonction de la latitude. Pour explorer la relation entre la distribution géographique de la diversité biologique des espèces, notre échantillonnage d'espèces biologiques et l'estimation de la diversité phylogénétique, nous avons extrait le nombre moyen d'espèces biologiques dans des blocs de latitude 10 degrés de la figure 2 de Blackburn et Gaston [24]. Nous notons qu'il pourrait y avoir d'autres biais, comme une plus grande importance accordée aux taxons du Nouveau Monde. Pour démontrer l'importance d'inclure les taxons du phylogroupe dans les études évolutives, écologiques et biogéographiques, nous avons revisité la méta-analyse de Weir et Schluter [25]. Ils ont ajusté les modèles naissance-mort aux tracés des dates de divergence moléculaire par rapport à la latitude médiane, pour les gammes actuelles des espèces biologiques (n = 191) et des phylogroupes (n = 68), et ont conclu que les taux de diversification et d'extinction sont plus élevés à plus latitudes nord (pour les deux catégories). Pour tester cette conclusion, nous avons utilisé notre ensemble de données de 260 lignées sœurs aviaires (espèces et phylogroupes) pour construire un graphique de la distance génétique (un indicateur du temps de divergence) en fonction de la latitude du point médian de la plage actuelle à des fins de comparaison.


La forme compte : les motifs de couleurs animales comme signaux de qualité individuelle

Les motifs de couleur (par exemple les formes irrégulières, tachetées ou barrées) sont répandus dans le règne animal, mais leur rôle potentiel en tant que signaux de qualité a été largement négligé. Cependant, une revue de la littérature publiée révèle que le motif lui-même (indépendamment de sa taille ou de l'intensité de sa couleur) est un signal prometteur de la qualité individuelle parmi les espèces de nombreux taxons différents. Nous proposons au moins quatre voies principales par lesquelles les modèles peuvent refléter de manière fiable la qualité individuelle : (i) en tant que signaux conventionnels de statut, (ii) en tant qu'indices de l'homéostasie du développement, (iii) en amplifiant les indices d'intégrité somatique et (iv) en amplifiant l'investissement individuel dans les activités de maintenance. Les contraintes méthodologiques ont traditionnellement entravé la recherche sur le potentiel de signalisation des modèles de couleurs. Pour surmonter cela, nous rapportons une série d'outils (par exemple, analyses d'adjacence des couleurs et de régularité des motifs, approches de Fourier et de granularité, géométrie fractale, morphométrie géométrique) qui permettent une quantification objective de la variabilité des motifs. Nous discutons de la façon dont les informations fournies par ces méthodes devraient prendre en compte le système visuel de l'espèce modèle et les réponses comportementales aux métriques de modèle, afin de permettre des conclusions biologiquement significatives. Enfin, nous proposons des défis futurs dans ce domaine de recherche qui nécessiteront une approche multidisciplinaire, réunissant des apports de la génétique, de la physiologie, de l'écologie comportementale et de la biologie évolutive-développementale.

1. Introduction

La coloration animale est largement impliquée dans le choix du partenaire, la compétition intra-sexuelle, les relations de dominance et d'autres interactions sociales, jouant un rôle central dans la signalisation de qualité [1]. La plupart des recherches sur les signaux de qualité basés sur la couleur se sont concentrées sur les traits basés sur les pigments (en particulier les caroténoïdes, mais aussi les mélanines). En supposant que la biodisponibilité des pigments est la principale contrainte dans l'expression de la couleur, l'accent a été mis sur les compromis d'acquisition, de métabolisme et d'allocation de chaque pigment ou de ses précurseurs [1]. Dérivées de cet intérêt marqué pour l'expression de la couleur « dépendante de la quantité », la plupart des études se sont concentrées sur la mesure de la taille ou de l'intensité/teinte de la couleur des patchs de couleur en tant qu'indicateurs de la qualité individuelle, quel que soit leur mécanisme de production. Cependant, les taches colorées varient souvent entre les congénères dans la forme, la distribution et la connectivité de leurs unités constitutives (par exemple, taches, rayures et autres marques hétérogènes figure 1). C'est-à-dire que le motif bidimensionnel ou tridimensionnel réel d'un trait de couleur peut être très variable d'un individu à l'autre. Une telle variabilité dans la structuration est largement indépendante de la zone ou de l'intensité de la couleur du patch, et peut donc être soumise à d'autres contraintes fonctionnelles, permettant des voies de signalisation alternatives - mais pas mutuellement exclusives - et des mécanismes de fiabilité pour les traits visuels. Comprendre le potentiel de signalisation de qualité des motifs visuels nécessite un changement conceptuel et empirique de notre approche de la coloration animale, en examinant comment ils peuvent être liés à la qualité individuelle, comment les animaux les perçoivent et quels outils spécifiques peuvent être utilisés pour quantifier ces motifs.

Figure 1. Six exemples de modèles de couleurs pour lesquels des preuves empiriques soutenant le potentiel de signalisation de qualité ont été rapportées : (une) joue blanche de la mésange charbonnière (Parus majeur), (b) bavette tachetée de noir de la perdrix rouge (Alectoris rufa), (c) col avant en V noir de petite outarde (tétrax tétrax), () motif du corps noir du tilapia (Tilapia mariae), (e) tache clypéale noire de guêpes papier femelles (Polistes dominula) et (F) modelage du corps de la seiche commune (Sépia officinalis). De plus amples détails sont fournis dans le tableau 1. Illustrations reproduites avec l'aimable autorisation de Francisco J. Hernández. (Version en ligne en couleur.)

Tableau 1. Exemples illustratifs de modèles de couleurs d'espèces de différents taxons pour lesquels des preuves compatibles avec le rôle de signalisation de la qualité ont été fournies (d'autres exemples sont fournis dans le matériel électronique supplémentaire, tableau S1). Les modèles sont montrés dans la figure 1.

Ici, nous passons en revue les principaux exemples de modèles de couleurs de signalisation de qualité à travers les taxons animaux (§2) et proposons des mécanismes potentiels par lesquels les modèles peuvent signaler de manière fiable plusieurs aspects de la qualité individuelle (§3). Résumons les outils analytiques pertinents pour des descriptions quantitatives objectives des modèles de couleurs ( §4) identifier les aspects des mécanismes de perception des modèles qui doivent être pris en compte pour interpréter la pertinence biologique des caractéristiques des modèles (§5) et identifier les défis futurs dans ce domaine de recherche (§6).

2. Preuve empirique de modèles de couleurs de signalisation de qualité

Plusieurs études utilisant des descriptions de modèles plus holistiques que la simple mesure de la surface ou du nombre d'éléments constitutifs (par exemple, le nombre de taches ou de rayures) soutiennent la pertinence des modèles visuels dans les contextes de signalisation (figure 1 et tableau 1 voir le matériel électronique supplémentaire, tableau S1, pour une liste plus complète). La plupart des preuves proviennent d'oiseaux, mais un exemple important est la tache noire clypeal de guêpes à papier (Polistes dominula tableau 1 et figure 1), où la forme est utilisée dans la signalisation de dominance et est liée à l'état de développement et à d'autres variables physiologiques individuelles. Les cichlidés fournissent parmi les meilleurs exemples de poissons, avec des changements rapides parmi les modèles de couleurs discrets reflétant l'état de motivation du porteur ou le résultat des interactions sociales (matériel électronique supplémentaire, tableau S1). Il en va de même pour les céphalopodes, qui s'appuient également sur les chromophores cutanés pour afficher des motifs de couleurs variables qui peuvent changer en quelques secondes et peuvent refléter des relations de dominance dans les interactions agonistiques (matériel électronique supplémentaire, tableau S1). Peu de preuves sont disponibles pour les mammifères et les reptiles, où le camouflage, la communication prédateur-proie, la thermorégulation ou la signalisation d'avertissement sont les fonctions adaptatives les plus couramment suggérées attribuées aux motifs de couleur. Cependant, des études interspécifiques suggèrent que la signalisation de qualité est également une fonction probable dans ces taxons [20–22], encourageant ainsi les études empiriques au niveau spécifique chez les espèces candidates de mammifères et de reptiles.

3. Expression des motifs de couleur dépendante de la qualité

L'évaluation du rôle de signalisation de qualité des modèles de couleur nécessite une compréhension des facteurs déterminant l'expression différentielle entre les individus de haute et de basse qualité, c'est-à-dire l'adressage des informations qu'un récepteur peut extraire du signal et les facteurs assurant la fiabilité du signal. Différents modèles de couleurs impliquent probablement différents mécanismes de fiabilité en fonction de leur propre architecture, complexité, mécanisme de production, stade de l'ontogenèse lorsqu'ils sont générés, et l'histoire de vie et l'écologie particulières de l'espèce. Ci-dessous, nous suggérons quatre voies principales non mutuellement exclusives qui peuvent lier la qualité individuelle à l'expression des motifs de couleur. Alors que la mélanine est responsable de la plupart des motifs de couleur trouvés chez les animaux, ces voies sont potentiellement applicables aux motifs résultant de tout mécanisme de production (pigmentaire ou structurel).

(a) Signaux conventionnels du statut social

Les traits médiateurs des interactions sociales intraspécifiques évoluent souvent comme des signaux conventionnels ou des badges de statut [23,24]. Ces traits n'impliquent pas nécessairement des coûts de production importants, mais les récepteurs cibles pénalisent l'inadéquation entre la qualité de l'émetteur et son niveau de signal par des interactions agonistiques [24]. Étant donné que la fiabilité des signaux conventionnels repose sur un consensus entre les émetteurs et les récepteurs, la forme du signal n'est pas nécessairement contrainte par un lien entre le mécanisme de production et l'information véhiculée [24]. Ainsi, n'importe quel motif de couleur pourrait, en principe, évoluer comme un insigne de statut. Cependant, pour des raisons d'efficacité de signalisation, on s'attendrait à ce que les motifs utilisés comme badges d'état soient simples et donc facilement discriminables par le récepteur (voir §4). En fait, la plupart des exemples de ce type de trait consistent en de simples taches de couleur dont la taille varie principalement entre les individus de haute et de basse qualité [23]. Cependant, il existe des exemples où des caractéristiques de motifs plus complexes fonctionnent comme un insigne de statut, comme l'uniformité de la joue des mésanges charbonnières, les taches noires des guêpes à papier ou les motifs rapidement variables et dépendants de l'état affichés par les cichlidés et certains taxons marins (tableau 1 matériel électronique supplémentaire, tableau S1).

Néanmoins, un certain degré de dépendance à l'état peut également être attendu dans les badges de statut, car l'expression du signal, le comportement agonistique et l'état sont probablement interdépendants, et l'affichage d'un certain niveau du signal implique un état physiologique primordial pour faire face aux coûts sociaux qui y sont associés. 25]. Les mécanismes invoqués pour lier l'état physiologique et la signalisation de dominance via l'intensité de la couleur ou la taille des badges de statut impliquent souvent des contraintes endocriniennes ou énergétiques [23], mais les effets potentiels de ces facteurs sur les caractéristiques spatiales d'un patch de couleur restent à élucider. Par exemple, des preuves provenant de guêpes à papier indiquent que la forme de la tache clypéale est soumise au contrôle social par des congénères, mais est également influencée par l'état corporel au cours du développement précoce et est corrélée aux niveaux d'hormones juvéniles (un invertébré analogue à la testostérone), soutenant ainsi l'existence de tels liens. Dans tous les cas, des dispositifs expérimentaux soigneusement conçus [23] sont nécessaires pour distinguer l'importance relative des coûts sociaux et des contraintes physiologiques sur la production de motifs de couleur utilisés comme insignes de statut.

(b) Indices d'homéostasie développementale

L'homéostasie du développement (y compris la stabilité et la canalisation du développement) atténue les petites perturbations qui peuvent provoquer des altérations du processus de développement normal des individus, entraînant des réductions de la condition physique [26-28]. Chez les organismes à symétrie bilatérale, l'asymétrie fluctuante est l'estimation la plus couramment utilisée de ce phénomène [26,28] et est souvent supposée se comporter comme un indice fiable de la qualité individuelle [28]. Cependant, la plupart des études sur l'asymétrie fluctuante se sont concentrées sur les traits morphologiques, mais rarement sur les caractéristiques du modèle de couleur (mais voir le matériel électronique supplémentaire, tableau S1, pour les exceptions). Ceci est surprenant car les traits morphologiques sont probablement soumis à une forte sélection stabilisatrice, car même des asymétries subtiles dans n'importe quel trait structurel entraîneraient des coûts de viabilité importants [28]. En revanche, une asymétrie fluctuante des traits de couleur est moins susceptible d'entraîner des coûts de viabilité. Cela assouplit probablement la sélection pour un contrôle strict de leur symétrie, augmentant la sensibilité au stress environnemental et génétique, et leur permettant de mieux refléter la stabilité du développement.

Au-delà de l'asymétrie fluctuante des traits symétriques, la capacité des individus à exprimer un schéma donné peut également révéler l'homéostasie développementale d'un individu [26]. La voie pour produire une forme de motif de couleur implique de nombreuses étapes différentes qui doivent être synchronisées à des échelles temporelles et spatiales très différentes (figure 2, par exemple [29,30]). Les perturbations génétiques et environnementales peuvent affecter ce processus à différents niveaux, provoquant des écarts cumulatifs par rapport au modèle cible, qui peuvent être des indicateurs fiables de l'incapacité de l'individu à amortir le processus de développement. Ceci est mis en évidence par une architecture de traits qui implique l'imbrication de différentes unités, comme des plumes, des poils ou des écailles (figure 2). Cependant, le même mécanisme de base s'applique aux taxons dépourvus de ces structures (par exemple, les invertébrés et les amphibiens), car la maturation, la migration et l'arrangement à travers le corps de leurs principales unités de coloration, les chromatophores, sont également sensibles aux mêmes facteurs de stress [31].

Figure 2. Schéma du processus de développement de la formation de motifs de couleur et comment cela se rapporte aux quatre mécanismes de fiabilité discutés au §3. Un motif à base de mélanine exprimé dans un trait de plumage a été sélectionné comme exemple illustratif, bien que le schéma général puisse être facilement traduit en d'autres types de traits (basés sur la peau, les cheveux ou les écailles). L'expression des motifs dépend du contrôle du développement de processus qui se déroulent à différentes échelles et qui nécessitent une coordination spatio-temporelle étroite. Ceux-ci incluent, par exemple, la disposition au cours du développement embryonnaire précoce d'unités structurelles (germes de plumes) et de précurseurs de cellules pigmentaires (mélanocytes) à travers le corps selon la disposition générale du modèle (i). Au cours de la croissance des unités structurelles, la topologie et la maturation des indifférenciés (cercles blancs) en mélanocytes différenciés (symboles noirs) doivent être coordonnées avec la croissance des unités structurelles (ii). Une synchronisation correcte entre la production de mélanosomes par les mélanocytes différenciés et leur transfert vers les kératinocytes en prolifération est nécessaire pour élaborer de manière adéquate le modèle intra-unité (iii). De plus, ces unités structurelles doivent être développées, agencées et parfaitement imbriquées pour afficher pleinement le motif composite résultant de leur effet combiné (iv). Les facteurs de stress modifiant toutes ces étapes exerceront des effets cumulatifs sur le schéma final, qui s'écarterait progressivement de son optimum. La capacité individuelle à atténuer de tels effets délétères différera entre les individus de haute et de basse qualité, faisant de l'expression des motifs de couleur un indice fiable de l'homéostasie du développement (§3b). Au-delà de ces facteurs affectant le développement du motif, un individu portant un plumage, un pelage ou une peau intacts, immaculés et soignés pourra mieux afficher son motif de couleur (v), qui agirait alors comme un amplificateur d'intégrité somatique (§3c) et investissement sur les activités de maintenance (§3d). Enfin, l'apparence globale du motif susciterait des réponses variables de la part des congénères, médiatisant la fiabilité des caractéristiques du motif de couleur en tant que signaux conventionnels de statut (§3a). (Version en ligne en couleur.)

Des frontières nettes et uniformes, ainsi que la répétition régulière d'éléments (c'est-à-dire des barres et des taches) représentent probablement des défis pour les mécanismes de tampon du développement, en particulier dans les formes complexes. Ainsi, l'uniformité, la régularité et la complexité sont des candidats probables comme signaux de l'homéostasie du développement. Cependant, dans la plupart des cas, l'identification de l'affichage optimal a priori serait difficile. Pour éviter d'utiliser des critères arbitraires, la meilleure approche serait de s'appuyer sur des données comportementales (par exemple, des tests de choix de partenaire ou de dominance) pour identifier les caractéristiques de modèle positivement sélectionnées dans les scénarios de signalisation. L'identification des facteurs déviant des schémas par rapport à ces optima serait alors la prochaine étape.

La sensibilité des traits aux altérations de l'homéostasie du développement varie selon l'ontogenèse [26,28], et c'est probablement le cas pour la capacité du modèle à refléter la qualité individuelle. Cela implique que les conditions stressantes n'auront un impact sur l'expression du modèle qu'à certaines fenêtres de développement qui varieront selon les espèces ou les traits. Ceci est particulièrement pertinent pour les caractères des animaux qui subissent un ou plusieurs processus de mue. Dans ces cas, la sensibilité du modèle à l'état physiologique individuel pendant la mue peut être limitée au développement précoce ou rester ouverte à chaque événement de mue, en fonction de la labilité des mécanismes précis impliqués dans l'expression de chaque caractéristique du modèle. Les modèles de couleur fixés au début du développement, même s'ils sont insensibles à l'état physiologique par la suite, sont en effet de bons indices de qualité candidats, car les conditions de stress au début de la vie ont souvent des effets durables sur la viabilité individuelle [31].

(c) Amplificateurs d'indices d'intégrité somatique

L'usure du plumage, de la peau ou du pelage est souvent liée à des performances sous-optimales, à la sénescence ou à une détérioration somatique globale [2,32,33]. Les parasites imposent des coûts de fitness importants à l'individu, et dans le cas des ectoparasites, leur action endommage souvent l'apparence externe de l'hôte. De plus, les dommages, les cicatrices et les plumes ou écailles cassées ou manquantes sont généralement le résultat de rencontres rapprochées avec des prédateurs ou le résultat d'interactions agonistiques dont l'individu n'est pas sorti indemne. Il n'est donc pas surprenant que toutes ces altérations de l'intégrité somatique puissent être utilisées comme indices pour l'évaluation individuelle de la qualité (par exemple [32,34]).

Les indices d'intégrité somatique seraient amplifiés par certains modèles de couleurs [35]. En fait, ce rôle potentiel de certaines décorations de plumage a été sélectionné à l'origine par Hasson pour illustrer le concept d'un « amplificateur » (c'est-à-dire un trait qui augmente la résolution d'un signal, améliorant le pouvoir de discrimination du récepteur) [36], et certains des preuves empiriques le confirment. Par exemple, chez les mésanges charbonnières (Parus majeur), les irrégularités des joues révèlent souvent la présence d'ectoparasites ou de blessures causées par des congénères [2,5]. De même, le motif barré latéral de la perdrix rouge (Alectoris rufa), résultant de l'alignement parfait des plumes des flancs (figure 1b), est visiblement altérée par la perte de plumes [37] de façon intéressante, les plumes de remplacement ne remplissent pas parfaitement ces lacunes, laissant des traces d'événements traumatiques [37].

Ce rôle d'intégrité somatique des patrons de couleur ne doit pas être confondu avec le rôle handicapant de certains marquages ​​qui augmentent le risque d'endommagement, d'abrasion ou de dégradation par des bactéries ou des ectoparasites, comme cela est typiquement proposé pour certains traits du plumage [33]. Alors que ce dernier rôle dépend de la taille ou de l'emplacement des marques, la fonction d'amplification de l'intégrité somatique est principalement basée sur la forme du motif et l'architecture particulière du trait. Nous proposons que les traits composés d'unités multiples et dont l'imbrication produit un motif régulier d'éléments répétés (barres et taches) uniformément répartis sur une région corporelle donnée sont particulièrement susceptibles d'évoluer sous cette fonction d'amplification.

(d) Amplificateurs des signaux de surcoût des activités de maintenance

Les activités de lissage et de toilettage sont essentielles pour éliminer les ectoparasites et maintenir les propriétés isolantes et de signalisation des téguments externes. Les animaux, et en particulier les vertébrés, consacrent un temps et une énergie considérables à un comportement d'entretien [38,39], faisant le compromis avec d'autres comportements, tels que l'alimentation et la vigilance. Étant donné que ces activités de toilettage et de lissage sont particulièrement importantes pour améliorer la visibilité des traits ornementaux [39], il a été suggéré qu'elles fonctionnent comme des signaux à coût supplémentaire de qualité individuelle révélant que le porteur peut se permettre un investissement quotidien élevé. [39].

L'exécution efficace de ces activités de maintenance serait amplifiée par certains modèles de couleurs. Comme dans le cas précédent, les motifs composites dont l'affichage correct implique une disposition optimale de plusieurs unités nécessitent probablement un investissement plus important. Les combinaisons de couleurs très contrastées et la prédominance de marques blanches peuvent être particulièrement utilisées par les récepteurs pour évaluer la capacité du signaleur à garder son pelage, sa peau ou son plumage en bon état.

4. Méthodes de quantification des motifs de couleur

L'un des principaux facteurs ayant entravé notre compréhension des fonctions des motifs de couleur est la difficulté à quantifier l'apparence globale des motifs. Comme solution holistique simple, certaines études se sont appuyées sur des classifications qualitatives des motifs (matériel électronique supplémentaire, tableau S1). Il s'agit d'une méthode raisonnable pour des formes distinctes et distinctes, telles que les modèles dépendants de l'état de nombreux cichlidés (tableau 1). Cependant, cela n'est pas conseillé pour des traits plus continus, ou lorsque des catégories discrètes sont en fait un résumé de différents traits indépendants qui peuvent signaler différents aspects de la qualité individuelle (§3). Ces dernières années, un nombre croissant d'outils analytiques et d'approches méthodologiques pour capturer différents aspects des modèles de couleurs sont devenus disponibles. Bien que dans certains cas leur application aux marquages ​​de couleur animale soit encore en attente, ils constituent des lieux prometteurs pour décrire objectivement des motifs et ainsi explorer leur fonction biologique potentielle.

(a) Modèles barrés et analyse de régularité

Les motifs barrés (c'est-à-dire composés de lignes ou de rayures) sont répandus dans tous les taxons. Dans les groupes où le motif barré résulte d'éléments plus clairs et plus foncés placés côte à côte, la régularité du motif est l'une des caractéristiques les plus évidentes. Le logiciel librement accessible développé par Gluckman & Cardoso [40] analyse les motifs barrés en alignant les barres colorées, puis en quantifiant les écarts par rapport à un motif idéal, où toutes les barres sont ininterrompues, de largeurs constantes et avec des bordures lisses entre les couleurs. Cette mesure permet uniquement des comparaisons entre des taches équivalentes parmi des individus de la même espèce, mais pas entre des taches ou des espèces différentes, car cette mesure est affectée par la morphologie grossière du motif (par exemple la largeur des barres) [41]. Jusqu'à présent, cette méthode n'a été appliquée qu'aux plumages de quelques espèces d'oiseaux [40]. Dans les becs de cire communs (Estrilda astrild), il a fourni des preuves convaincantes que la régularité de leur plumage barré servirait de signal de qualité, comme le révèle sa variabilité selon le sexe et l'âge et son lien avec l'état corporel [41].

(b) Analyse de contiguïté des couleurs

Construite sur la base d'analyses de couleurs et de modélisations visuelles, la méthode d'adjacence des couleurs [42] fournit un cadre basé sur des transitions entre patchs de couleurs qui permettent d'estimer des paramètres de motifs tels que la diversité des couleurs, la complexité ou le rapport hauteur/largeur. L'analyse de contiguïté repose sur la collecte de caractéristiques de couleur, soit par des méthodes spectrophotométriques, soit par photographie numérique, comme dans les études de coloration conventionnelles. Au lieu de collecter des échantillons de couleur en un seul patch, ils sont collectés en un grand nombre de points ordonnés dans une grille couvrant l'ensemble du corps de l'animal ou la région corporelle d'intérêt. Cette grille est alignée avec un axe du corps de référence, de sorte que les mesures de couleur sont codées dans une carte de zone qui permet des analyses de contiguïté ultérieures. Ceux-ci permettent de quantifier la taille des patchs et le nombre et l'orientation des transitions entre les patchs de couleur, fournissant ainsi des indices d'allongement, de régularité et de complexité du motif, tout en tenant compte des particularités du système visuel de l'espèce étudiée. Aucun logiciel spécifique n'a été publié pour cette méthode, bien que toutes les procédures puissent être effectuées dans R ou MATLAB (les fonctions sont disponibles auprès de l'auteur) [42].

Les analyses de contiguïté ont été utilisées pour aborder l'étude de la coloration très variable des grenouilles venimeuses [43,44]. Cette approche a permis de résumer les motifs dorsaux des grenouilles en quelques variables descriptives, comme la contribution relative de chaque couleur aux formes ou à la complexité et à l'allongement des motifs, qui se sont avérées utiles pour comprendre leur fonction biologique [43,44]. Cependant, bien que cette approche soit une avenue statistiquement utile pour analyser les modèles, elle ne ressemble pas à la façon dont les systèmes visuels traitent les informations sur les modèles.

(c) Motifs tachetés et analyses de Fourier et de granularité

Des travaux antérieurs substantiels ont révélé un certain nombre de propriétés du traitement de la vision spatiale précoce chez une gamme d'animaux, y compris la présence de champs récepteurs qui répondent aux informations de contraste, de contours et de forme, y compris dans des orientations particulières (par exemple [45, 46]). De telles caractéristiques sont souvent traitées à différentes fréquences spatiales (par exemple, les tailles de motif) [47]. L'avènement des outils d'analyse d'images a ouvert un large éventail de voies en ce qui concerne la quantification des motifs, dont beaucoup sont basées sur des techniques de fréquence spatiale, en particulier l'analyse de Fourier. Ici, un motif donné peut être quantifié en termes de contraste, de fréquence spatiale, de phase et d'orientation.

Dans la nature, de nombreux motifs ne sont pas des lignes et des grilles (par exemple des rayures), mais plutôt composés de taches et de « taches » de différentes tailles. Une approche relativement récente pour les quantifier a été l'analyse de la « granularité », dans laquelle les images d'un motif d'objet ou d'une scène donnés sont traitées par Fourier suivi d'un filtrage passe-bande pour créer un sous-ensemble d'images contenant des informations sur un certain nombre de bandes de fréquences spatiales, allant de fréquence spatiale élevée (petites marques) à faible (grandes marques). Ensuite, la quantité d'« énergie » sur chaque bande peut être mesurée, une énergie plus élevée correspondant à des marques plus importantes. Un graphique de l'énergie en fonction de la fréquence spatiale produit un « spectre de granularité », à partir duquel un certain nombre de métriques descriptives peuvent être obtenues, notamment la taille, le contraste et la diversité du marquage. Cette approche a été mise en œuvre avec succès dans diverses études décrivant les types de marquages ​​de camouflage de seiche [48,49], ainsi que le mimétisme des motifs et le comportement de rejet des œufs de coucou-hôtes [50]. Il est probable que les animaux répondent à plusieurs mesures dérivées de telles analyses, mais que les caractéristiques spécifiques utilisées varient selon les espèces et le contexte. Par exemple, les hôtes des parasites du couvain fondent leur comportement de rejet des œufs sur l'évaluation du mimétisme en ce qui concerne la taille, le contraste, la variabilité et la dispersion du marquage des œufs, mais les caractéristiques spécifiques utilisées et leur importance relative varient selon les espèces [50,51]. Cependant, à notre connaissance, l'application de ces approches à l'étude des modèles de signalisation de qualité est toujours en attente. Ces approches de granularité sont disponibles gratuitement dans une boîte à outils d'étalonnage et d'analyse d'images récemment publiée [52].

Il existe au moins deux autres approches ici pour quantifier les motifs de type spot. Premièrement, des travaux récents ont utilisé une approche appelée Scale Invariant Feature Transform (SIFT), qui est essentiellement une approche de vision par ordinateur pour la reconnaissance d'objets et de caractéristiques à différents angles et échelles. Cela a été appliqué avec succès à l'analyse des marques d'œufs d'hôtes de coucou [53]. Une autre approche complémentaire utilisée par certains auteurs consiste à définir des motifs de seuil dans des images binaires en noir et blanc, puis à mesurer la distribution et la couverture des marques sur différentes régions d'un objet [54]. Un ensemble récent de fonctions appelé « SpotEgg » [55] a également été publié qui permet un seuillage adaptatif des images pour faire face aux différences d'éclairage et de forme d'objet, tout en fournissant des informations sur la taille, la distribution, la forme et d'autres caractéristiques telles que la dimension fractale ( voir ci-dessous).

(d) Géométrie fractale

Les fractales sont des objets mathématiques qui sont auto-similaires à toutes les échelles et dont la forme est trop complexe pour être décrite par la géométrie euclidienne [56]. De nombreux objets naturels ne sont pas strictement auto-similaires, mais peuvent être considérés comme des « fractales statistiques » et leur forme peut être décrite avec succès par la géométrie fractale [56].

Il existe plusieurs types d'analyses fractales, mais toutes reposent sur un certain type de « dimension fractale », qui estime la complexité du motif en tant que règle d'échelle comparant la façon dont le détail d'un motif change avec l'échelle à laquelle il est considéré. La dimension fractale est souvent calculée par des méthodes de comptage de boîtes, qui procèdent en superposant le motif étudié par des mailles de différentes longueurs de côté de cellule, en comptant ensuite le nombre de cellules occupées par le motif pour chaque taille de maille. La règle d'échelle de la taille des cellules sur l'inverse du nombre de cellules occupées par le motif (les deux en échelle logarithmique) détermine sa dimension fractale [56]. La dimension fractale peut être calculée sur des lignes, des surfaces ou des volumes, capturant la capacité de remplissage d'espace du motif, qui est étroitement liée à différentes propriétés telles que le nombre, la longueur, la tortuosité et la connectivité de ses éléments. Il est important de noter que la dimension fractale peut être sensible à différentes caractéristiques de traits pour différents types de modèles. Par conséquent, comprendre la signification de la dimension fractale pour chaque motif nécessite une exploration au cas par cas [6]. Cependant, quel que soit le modèle particulier étudié, il convient de noter que l'applicabilité de cette méthode n'implique pas que les animaux soient capables de détecter la dimension fractale elle-même, cette mesure capture plutôt les variations de certaines caractéristiques du modèle que les animaux peuvent détecter, mais qui sont difficiles quantifier objectivement par d'autres méthodes.

La dimension fractale est l'analyse fractale la plus simple et la plus populaire, mais pas la seule. L'analyse multifractale fournit une description beaucoup plus détaillée d'un motif, où l'arrangement (distribution de masse) du motif est analysé à différentes échelles par le « spectre de singularité ». La « lacunarité » est un autre concept utile de la géométrie fractale qui quantifie l'écart et l'hétérogénéité d'un motif donné, ainsi que son invariance rotationnelle. Effectuer la plupart de ces analyses est relativement simple en utilisant des logiciels disponibles gratuitement (par exemple F ractaldim , H ar F a , F rac L ac ).

Les techniques de géométrie fractale sont particulièrement adaptées pour traiter des motifs complexes, complexes et hétérogènes. En mesurant la continuité d'un motif à travers des écailles, il reflète en quelque sorte l'architecture inhérente de nombreux traits de couleur animale composés de différentes unités (écailles, plumes et poils), et constitue donc un outil intéressant pour capturer la variabilité résultant d'une telle construction à plusieurs échelles. du trait. Cependant, à ce jour, leur application aux motifs de couleur animale a été limitée [57]. Dans une étude expérimentale récente, la dimension fractale de la bavette noire de la perdrix rouge (figure 1b) était particulièrement utile pour distinguer les individus présentant une transition douce ou nette du noir uni aux zones tachetées du dossard. Cette caractéristique de trait prédit l'état corporel individuel et la réactivité immunitaire, une relation qui est restée inaperçue lors de l'utilisation de mesures plus simples du trait [6]. De plus, bien que pas du point de vue de la signalisation de qualité, la géométrie fractale s'est avérée utile pour décrire les motifs d'ailes de papillon [58], et les sutures crâniennes et de coquille chez les mammifères et les taxons ammonoïdes [59,60]. Ces derniers exemples confirment l'utilité de la dimension fractale pour quantifier l'intégrité et la régularité de taches de couleur entières ou de leurs bordures.

(e) Morphométrie géométrique

La morphométrie géométrique est l'analyse des structures morphologiques en utilisant des coordonnées géométriques cartésiennes plutôt que des variables linéaires, surfaciques ou volumétriques. L'un des principaux avantages de cet outil est qu'il permet de capturer la forme d'un objet indépendamment de sa taille, sa position et son orientation. La forme de l'objet est traduite en une série de coordonnées dérivées qui sont faciles à interpréter et à représenter, et se prêtent à un large éventail d'approches statistiques [61,62].

La morphométrie géométrique est basée sur des « repères » (c'est-à-dire des points homologues qui représentent le même emplacement biologique à travers les spécimens). Une fois identifiés et numérisés, les repères peuvent être traités par différentes approches géométriques, dont la méthode de superposition de Procuste est la plus répandue [61,62]. L'homologie requise des points de repère est généralement remplie en utilisant des points clairement identifiables comme des cuspides, des invaginations ou des intersections.

Plusieurs problèmes font de la morphométrie géométrique un outil particulièrement intéressant pour l'analyse des motifs de couleur. Par exemple, il permet de décrire à la fois sous des formes bidimensionnelles et tridimensionnelles. Ceci est particulièrement utile pour capturer des motifs de couleur affichés dans des structures tridimensionnelles, comme des jambes, des ailes ou des zones non planes du corps, à condition qu'elles soient numérisées de manière naturelle. De plus, la morphométrie géométrique permet de contrôler les effets allométriques potentiels ou une covariance entre le corps et la forme du motif. Une autre caractéristique intéressante de la morphométrie géométrique est son potentiel unique à capturer plusieurs types de symétrie, de l'appariement ou de la symétrie d'objet à des configurations plus complexes, comme les symétries de réflexion, de rotation, de translation ou en spirale [27]. Il aborde également les caractéristiques spécifiques du motif qui contribuent le plus aux écarts de symétrie, ce qui est d'un grand intérêt pour comprendre les mécanismes sous-jacents liant l'expression du motif et la qualité individuelle (§5).

Il existe plusieurs outils logiciels et packages R disponibles gratuitement pour la numérisation, la conversion, la visualisation et l'analyse des données morphométriques géométriques (voir life.bio.sunysb.edu/morph). Malgré les avantages de la morphométrie géométrique et la disponibilité de logiciels gratuits et conviviaux, à notre connaissance, aucune étude n'a appliqué cet ensemble d'outils puissants à l'étude des motifs de couleur dans le contexte discuté ici.

5. La nécessité de prendre en compte les propriétés visuelles du récepteur

Ces dernières années, l'étude de la coloration animale a considérablement progressé avec l'utilisation généralisée de mesures objectives de couleur et de modèles de vision animale. Contrairement à la perception des couleurs, qui varie considérablement d'une espèce à l'autre et même au sein des espèces [63], de nombreuses caractéristiques générales déterminant la vision des motifs semblent être similaires même entre les taxons (au moins dans la vision de faible niveau [64]). Cela rend la modélisation de certains aspects de la vision des motifs et la production de techniques largement pertinentes potentiellement très traitables.

Un certain nombre d'approches pour quantifier les modèles animaux ont été basées sur l'idée de ressembler approximativement au traitement visuel, notamment les analyses de Fourier et de granularité (voir ci-dessus, mais notez que ces algorithmes n'imitent pas exactement les systèmes visuels réels, mais plutôt des principes généraux). D'autres approches incluent des techniques pour quantifier les contours des objets et des motifs (par exemple [65]), bien que, encore une fois, la manière exacte dont la détection des contours est effectuée par les systèmes visuels réels ne soit pas claire et de nombreux modèles existent [64]. En fin de compte, tout modèle utilisé doit être validé avec des données comportementales pour déterminer sa pertinence. En théorie, il est possible de proposer un modèle hautement sophistiqué de vision de motif de haut niveau, mais si cela manque une étape ou un processus clé trouvé dans les systèmes visuels réels, cela peut produire des résultats inexacts. En revanche, des modèles d'évaluation des modèles relativement simples pourraient produire des mesures très efficaces. Ce dernier cas est généralement le cas pour les approches de détection de granularité et de contour, dans lesquelles les métriques de modèle dérivées prédisent efficacement les réponses comportementales [50]. D'autres modèles peuvent ne pas imiter de près les voies de traitement visuel (par exemple, l'analyse fractale), mais dérivent toujours des informations qui sont étroitement liées à celles acquises et utilisées par le récepteur.

En fin de compte, tout comme pour les métriques de couleur, nous devons tester que les valeurs et la variation entre les individus dans les métriques de modèle coïncident avec une réponse du récepteur, c'est-à-dire que le récepteur voit et répond réellement à cette information. C'est la considération clé pour tout outil de quantification de modèle. Si en plus le modèle vise à imiter les principes du traitement visuel, alors cela nous permet aussi de comprendre potentiellement les mécanismes visuels impliqués. Notez, cependant, que pour créer des modèles plus réalistes de vision des motifs, des informations plus précises sur le traitement des motifs sont nécessaires, ainsi que plus d'informations sur des éléments tels que le comportement d'affichage et l'angle et la distance de vision entre le récepteur et le signaleur. Par exemple, l'acuité visuelle (la capacité de résoudre les caractéristiques d'un objet de taille donnée) varie considérablement avec le système visuel de l'espèce et la distance d'observation, et cela affectera la façon dont un récepteur peut voir les aspects du motif. De plus, en raison des caractéristiques des champs récepteurs et du traitement des fréquences spatiales (voir ci-dessus), les animaux diffèrent dans leur capacité à détecter différentes fréquences spatiales à différents niveaux de contraste, qui peuvent être caractérisés par une "fonction de sensibilité au contraste" (CSF) [ 47]. Les LCR peuvent décrire et comparer les performances visuelles à différents niveaux d'échelle de motifs et de contraste entre les espèces.En tant que tel, l'incorporation d'informations sur la LCR et l'acuité (qui sont disponibles pour une gamme d'espèces) dans des modèles de vision de modèle devrait, en principe, fournir une approche plus précise pour déterminer les informations disponibles à partir des marquages ​​d'animaux jusqu'au récepteur, et peut permettre d'autres informations à prendre en compte (comme les distances d'observation). À l'heure actuelle, les informations sur l'acuité et le LCR sont rarement incorporées dans les analyses des modèles de couleurs animales, mais ces informations pourraient être utiles pour déterminer les réponses du récepteur à des modèles de contraste et de taille différents à différentes distances d'observation.

6. Conclusions et orientations futures de la recherche

Dans cette revue, nous avons mis en évidence le potentiel des motifs de couleur animale, au-delà de la taille et de l'intensité de la couleur, pour jouer un rôle pertinent en tant que signaux fiables de qualité individuelle. Les preuves disponibles soutiennent ce rôle de signalisation dans un large éventail de taxons. La fiabilité des modèles de couleurs de signalisation de qualité pourrait impliquer plusieurs mécanismes, comme le contrôle social, une homéostasie du développement altérée, une détérioration somatique ou un investissement réduit dans l'auto-entretien. Bien que des limitations méthodologiques aient longtemps entravé la recherche de ces motifs, celles-ci ne constituent plus une contrainte majeure, car les méthodes analytiques actuellement disponibles permettent une quantification objective et précise des différentes caractéristiques des motifs. Cependant, l'utilisation de ces outils doit tenir compte des aspects pertinents du système visuel de l'espèce modèle et (essentiellement) des réponses comportementales, afin de permettre des conclusions biologiquement significatives.

Les différents mécanismes de fiabilité proposés ici ne s'excluent pas mutuellement. En effet, les modèles de couleur peuvent (et agissent probablement) comme des « signaux à plusieurs composants », où différentes caractéristiques d'un modèle donné peuvent informer sur différents aspects du porteur ou agir comme des sauvegardes [66]. Par exemple, la symétrie et l'uniformité des marques composant un modèle de plumage donné pourraient indiquer les niveaux de stress subis par l'individu au début du développement. Mais une fois développée, la capacité de l'individu à conserver intactes et parfaitement disposées toutes les plumes composant le présentoir amplifierait sa capacité à maintenir son soma dans des conditions optimales et allouer des ressources à son auto-entretien. Si le modèle se comporte comme un badge de statut, les coûts sociaux dérivés des interactions agonistiques peuvent également être ajoutés au système. Le poids spécifique de chaque voie de fiabilité dépendra de l'écologie de l'espèce et de l'architecture particulière du trait. Des expériences seraient nécessaires pour démêler l'importance relative de chaque voie de signalisation.


Éditeurs de numéros spéciaux

Une population humaine croissante et des revenus croissants entraînent une demande accrue de viande, de lait et d'œufs. Dans le même temps, le secteur de la production animale doit tenir compte d'importants défis environnementaux, économiques, de gouvernance et sociétaux, tout en s'attaquant au bien-être animal. Il y a cinq ans, les Nations Unies ont adopté 17 objectifs de développement durable (ODD) dans le but de réduire la pauvreté et la faim, d'améliorer la santé et le bien-être et de créer des modes de production et de consommation durables. Bien qu'il existe des domaines évidents où les animaux peuvent contribuer à la réalisation du développement durable, cela est à peine mentionné dans les ODD, et le bien-être de ces animaux n'est pas du tout mentionné.

Dans ce numéro spécial, nous aimerions aborder la durabilité des systèmes de production animale, y compris les aspects environnementaux, économiques, éthiques, de gouvernance et sociétaux (en particulier le bien-être animal) et leurs interactions.

Nous invitons des articles de recherche originaux qui se concentrent sur la mesure dans laquelle les objectifs de développement durable (ODD) sont compatibles, ou non, avec l'amélioration du bien-être animal. Les études peuvent, par exemple, porter sur les conséquences sur le bien-être animal de la réduction de l'impact du secteur sur les ressources naturelles et la biodiversité, ou sur les effets de conditions d'hébergement et de gestion plus respectueuses des animaux sur les ODD ou sur la définition d'options de développement durable incluant un bon bien-être animal. Les articles peuvent également aborder les aspects structurels, organisationnels, commerciaux et commerciaux sous-jacents qui affectent l'interaction entre les ODD et le bien-être animal.

Prof. Dr. Harry Blokhuis
Dr Laurence Smith
Éditeurs invités

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Veuillez visiter la page Instructions pour les auteurs avant de soumettre un manuscrit. Les frais de traitement des articles (APC) pour la publication dans cette revue en libre accès sont de 1900 CHF (francs suisses). Les articles soumis doivent être bien formatés et utiliser un bon anglais. Les auteurs peuvent utiliser le service d'édition en anglais de MDPI avant la publication ou pendant les révisions d'auteur.


Essai photo sur l'ouragan Sandy : 100 000 mots

Veuillez prendre un moment pour apprécier à la fois les dures réalités et le bien humain qui ont jailli de l'épave dans mon essai photo ci-dessous. Au milieu de la destruction et du chagrin, l'espoir fleurit dans les sourires des enfants déplacés et des éboueurs héroïques qui font la distinction entre enlever les restes de Sandy et jeter les objets de la vie quotidienne détruits par les gens. L'officier du NYPD, Anthony Bonilla, était un ajout formidable à notre équipe, donnant un coup de main de toutes les manières possibles et partageant des histoires sur ce qu'il considérait comme le début du rétablissement. Et des équipes de bénévoles travaillant sur le nettoyage général ont parcouru la promenade de Coney Island à perte de vue.

(Pour des images et des légendes en taille réelle, visitez le diaporama dans une nouvelle fenêtre.)


Pourquoi la souffrance des animaux sauvages est importante

Beaucoup de gens ont une vue rose sur la nature. Certains pensent que les animaux non humains vivent dans une sorte de paradis à l'état sauvage. Cependant, les animaux vivant dans la nature ont une vie qui est loin d'être idyllique, et la plupart d'entre eux doivent faire face à la réalité d'une menace constante de souffrance énorme. La souffrance des animaux sauvages est largement répandue. Beaucoup de gens ne voient pas ou ne pensent pas à cet aspect de la vie dans la nature. D'autres pensent que la souffrance des animaux sauvages n'est pas un problème grave car les animaux peuvent mieux faire face à leurs souffrances que les animaux domestiques. La plupart d'entre nous acceptent peut-être que les animaux non humains souffrent, mais il peut être facile de penser qu'ils souffrent moins qu'ils ne souffrent réellement. Ce n'est cependant pas le cas.

Si les êtres sensibles comptent, nous ne devrions pas être indifférents à la souffrance des animaux sauvages. De plus, nous devons garder à l'esprit que la quantité de souffrance et de mort prématurée présente dans la nature est très importante. La souffrance des animaux sauvages est beaucoup plus répandue que beaucoup de gens ne le pensent. La plupart des animaux meurent de manière douloureuse lorsqu'ils sont très jeunes, ils n'ont donc aucune chance de s'amuser, de poursuivre leurs objectifs ou de réaliser leurs capacités. Ceci est principalement dû aux stratégies de reproduction répandues dans la nature pour des raisons évolutives. Les énormes populations d'animaux vivant à l'état sauvage rendent également ce problème particulièrement urgent. Les textes suivants expliquent cela en détail.

Dynamique des populations et souffrance animale

La stratégie de reproduction qui prévaut massivement dans la nature consiste à avoir un grand nombre de descendants dont la grande majorité meurent peu de temps après leur naissance. C'est la principale cause de souffrance des animaux sauvages, car cela signifie que la plupart des animaux dans la nature ont peu de temps pour vivre des expériences positives et meurent souvent d'une manière qui implique des souffrances importantes (telles que la famine, la déshydratation, le froid ou être mangé vivant). Ainsi, la dynamique des populations suggère que la souffrance l'emporte sur le bonheur dans la nature.

Raisons évolutives pour lesquelles la souffrance prévaut dans la nature

La sélection naturelle fonctionne lorsque différents individus apparaissent, mais seuls certains d'entre eux survivent, car il n'y a pas suffisamment de ressources disponibles pour tout le monde. Pour cette raison, de nombreux individus n'existent que pour mourir peu de temps après, et une stratégie de reproduction maximisant le nombre de nouveaux individus nés peut prévaloir pour des raisons évolutives, même si cela implique que la souffrance des animaux sauvages et la mort prématurée augmentent considérablement.

Les animaux sauvages peuvent-ils être blessés de la même manière que les animaux domestiques et les humains ?

Les animaux vivant dans la nature subissent des dommages importants, comme d'autres animaux seraient blessés dans des circonstances similaires. Les humains ne sont pas les seuls êtres qui peuvent ressentir de la souffrance et du bien-être. La section sur la sensibilité animale explique cela en détail. De plus, la souffrance des animaux sauvages est répandue. Il n'y a aucune raison d'avoir des attitudes envers les animaux vivant dans la nature différentes de celles que nous aurions s'il s'agissait d'animaux domestiques ou d'humains, nous devrions donc essayer d'aider les animaux dans la nature autant que possible.

Vous pouvez également lire les collections d'articles suivantes sur la souffrance des animaux sauvages et les moyens d'aider les animaux dans la nature :

Introduction à la souffrance des animaux sauvages

Un texte d'introduction qui résume le contenu de cette section.

La situation des animaux à l'état sauvage

Présente les différentes menaces auxquelles les animaux sont confrontés dans la nature, notamment les conditions météorologiques hostiles, le manque de nourriture et d'eau, les maladies, les blessures dues aux accidents, les conflits et les souffrances psychologiques.

Aider les animaux dans la nature

Explique plusieurs façons dont les animaux peuvent être aidés, et sont en effet actuellement aidés, lorsqu'ils sont blessés par des raisons naturelles ou indirectement anthropiques.

Biologie du bien-être

Présente le domaine de la biologie du bien-être, un domaine d'étude interdisciplinaire proposé en sciences naturelles qui étudie la situation des animaux en ce qui concerne leur bien-être. La biologie du bien-être évaluerait la souffrance des animaux dans la nature et les moyens de les aider.


Contenu

Une pyramide écologique est une représentation graphique qui montre, pour un écosystème donné, la relation entre la biomasse ou la productivité biologique et les niveaux trophiques.

  • UNE pyramide de biomasse montre la quantité de biomasse à chaque niveau trophique.
  • UNE pyramide de productivité montre la production ou le renouvellement de la biomasse à chaque niveau trophique.

Une pyramide écologique fournit un instantané dans le temps d'une communauté écologique.

Le bas de la pyramide représente les producteurs primaires (autotrophes). Les producteurs primaires tirent l'énergie de l'environnement sous forme de lumière solaire ou de produits chimiques inorganiques et l'utilisent pour créer des molécules riches en énergie telles que les glucides. Ce mécanisme est appelé production primaire. La pyramide traverse ensuite les différents niveaux trophiques jusqu'aux prédateurs au sommet.

Lorsque l'énergie est transférée d'un niveau trophique à l'autre, généralement seulement dix pour cent sont utilisés pour construire une nouvelle biomasse. Les quatre-vingt-dix pour cent restants vont aux processus métaboliques ou sont dissipés sous forme de chaleur. Cette perte d'énergie signifie que les pyramides de productivité ne sont jamais inversées et limite généralement les chaînes alimentaires à environ six niveaux. Cependant, dans les océans, les pyramides de biomasse peuvent être totalement ou partiellement inversées, avec plus de biomasse à des niveaux plus élevés.

La biomasse terrestre diminue généralement de façon marquée à chaque niveau trophique supérieur (plantes, herbivores, carnivores). Des exemples de producteurs terrestres sont les herbes, les arbres et les arbustes. Ceux-ci ont une biomasse beaucoup plus élevée que les animaux qui les consomment, comme les cerfs, les zèbres et les insectes. Le niveau avec le moins de biomasse sont les plus grands prédateurs de la chaîne alimentaire, tels que les renards et les aigles.

Dans une prairie tempérée, les herbes et autres plantes sont les principaux producteurs au bas de la pyramide. Viennent ensuite les consommateurs primaires, tels que les sauterelles, les campagnols et les bisons, suivis des consommateurs secondaires, les musaraignes, les faucons et les petits félins. Enfin les consommateurs tertiaires, les grands félins et les loups. La pyramide de la biomasse diminue nettement à chaque niveau supérieur.

La biomasse océanique ou marine, dans un renversement de la biomasse terrestre, peut augmenter à des niveaux trophiques plus élevés. Dans l'océan, la chaîne alimentaire commence généralement par le phytoplancton et suit le cours :

Phytoplancton → zooplancton → zooplancton prédateur → filtreurs → poisson prédateur

Le phytoplancton est le principal producteur primaire au bas de la chaîne alimentaire marine. Le phytoplancton utilise la photosynthèse pour convertir le carbone inorganique en protoplasme. Ils sont ensuite consommés par le zooplancton dont la taille varie de quelques micromètres de diamètre dans le cas du microzooplanton protiste au zooplancton macroscopique gélatineux et crustacé.

Le zooplancton constitue le deuxième niveau de la chaîne alimentaire et comprend les petits crustacés, tels que les copépodes et le krill, ainsi que les larves de poissons, de calmars, de homards et de crabes.

À son tour, le petit zooplancton est consommé à la fois par de plus grands zooplancters prédateurs, tels que le krill, et par des poissons fourrages, qui sont de petits poissons filtreurs. Cela constitue le troisième niveau de la chaîne alimentaire.

Un quatrième niveau trophique peut être constitué de poissons prédateurs, de mammifères marins et d'oiseaux marins qui consomment des poissons fourrage. Les exemples sont l'espadon, les phoques et les fous de Bassan.

Les prédateurs d'apex, tels que les orques, qui peuvent consommer des phoques, et les requins mako à nageoires courtes, qui peuvent consommer de l'espadon, constituent un cinquième niveau trophique. Les baleines à fanons peuvent consommer directement du zooplancton et du krill, conduisant à une chaîne alimentaire avec seulement trois ou quatre niveaux trophiques.

Les environnements marins peuvent avoir des pyramides de biomasse inversées. En particulier, la biomasse des consommateurs (copépodes, krill, crevettes, poissons fourrages) est supérieure à la biomasse des producteurs primaires. Cela se produit parce que les producteurs primaires de l'océan sont de minuscules phytoplanctons qui sont des stratèges r qui se développent et se reproduisent rapidement, de sorte qu'une petite masse peut avoir un taux de production primaire rapide. En revanche, les producteurs primaires terrestres, tels que les forêts, sont des stratèges K qui grandissent et se reproduisent lentement, de sorte qu'une masse beaucoup plus importante est nécessaire pour atteindre le même taux de production primaire.

Parmi le phytoplancton à la base du réseau trophique marin se trouvent des membres d'un phylum de bactéries appelées cyanobactéries. Les cyanobactéries marines comprennent les plus petits organismes photosynthétiques connus. Le plus petit de tous, Prochlorocoque, ne mesure que 0,5 à 0,8 micromètre de diamètre. [15] En termes de nombres individuels, Prochlorococcus est probablement l'espèce la plus abondante sur Terre : un seul millilitre d'eau de mer de surface peut contenir 100 000 cellules ou plus. Dans le monde, on estime qu'il y a plusieurs octillions (10 27 ) d'individus. [16] Prochlorocoque est omniprésent entre 40°N et 40°S et domine dans les régions oligotrophes (pauvres en nutriments) des océans. [17] La ​​bactérie représente environ 20 % de l'oxygène dans l'atmosphère terrestre et fait partie de la base de la chaîne alimentaire océanique. [18]

Il y a généralement 50 millions de cellules bactériennes dans un gramme de sol et un million de cellules bactériennes dans un millilitre d'eau douce. Dans une étude très citée de 1998 [7], la biomasse bactérienne mondiale avait été calculée à tort comme étant de 350 à 550 milliards de tonnes de carbone, soit entre 60 et 100 % du carbone des plantes. Des études plus récentes sur les microbes du fond marin jettent un doute considérable sur cette étude de 2012 [8] qui a réduit la biomasse microbienne calculée sur le fond marin de 303 milliards de tonnes de C à seulement 4,1 milliards de tonnes de C, réduisant ainsi la biomasse mondiale des procaryotes. à 50 à 250 milliards de tonnes de C. De plus, si la biomasse moyenne par cellule des procaryotes est réduite de 86 à 14 femtogrammes C, [8] alors la biomasse globale des procaryotes est réduite à 13 à 44,5 milliards de tonnes de C , égal à entre 2,4% et 8,1% du carbone dans les plantes.

À partir de 2018, il continue d'y avoir une certaine controverse sur ce qu'est la biomasse bactérienne mondiale. Un recensement publié par le PNAS en mai 2018 donne pour la biomasse bactérienne

70 milliards de tonnes de carbone, soit 15 % de la biomasse totale. [1] Un recensement du projet Deep Carbon Observatory publié en décembre 2018 donne un chiffre plus modeste allant jusqu'à 23 milliards de tonnes de carbone. [9] [10] [11]


Les tropiques sont la principale source de diversité mondiale des mammifères

Depuis le XIXe siècle, les scientifiques ont reconnu que certaines régions contiennent plus d'espèces que d'autres et que les tropiques sont plus riches en biodiversité que les régions tempérées. Mais pourquoi y a-t-il plus d'espèces sous les tropiques ? Une nouvelle étude publiée le 28 janvier dans la revue Open Access PLOS Biologie examine la plupart des espèces de mammifères vivants et révèle un double mécanisme : la vitesse à laquelle les mammifères sont apparus était plus élevée sous les tropiques et la vitesse à laquelle ils se sont éteints plus faible. Ils proposent également que les tropiques ont été une source continue de diversité qui a permis la colonisation répétée des régions tempérées.

Les chercheurs français Jonathan Rolland, Fabien Condamine, Fréric Jiguet et H&ecutelène Morlon (École Polytechnique, CNRS et le MNHN), ont appliqué des modèles mathématiques à des ensembles de données sur les mammifères du monde entier pour répondre à une question qui fascine les écologistes et les biologistes de l'évolution depuis des décennies, générant des dizaines d'hypothèses.

L'une des principales hypothèses soutient que les espèces se sont plus diversifiées dans les tropiques que dans les régions tempérées - la diversification est la différence entre les taux d'émergence et d'extinction de nouvelles espèces. Cependant, des publications récentes n'ont montré aucun lien entre le taux de diversification et la latitude, suggérant que la diversification peut ne pas différer entre les régions tropicales et tempérées. En effet, parce que la Terre était en grande partie tropicale il y a 80 millions d'années, les tropiques peuvent être plus riches simplement parce que les lignées tropicales ont eu plus de temps pour se diversifier que les lignées tempérées.

En combinant l'arbre des relations entre les 5 000 espèces de mammifères avec des données de latitude, les chercheurs ont estimé la spéciation - la vitesse à laquelle de nouvelles espèces émergent -, l'extinction et la migration des espèces associées aux mammifères vivant dans les régions tropicales et tempérées. Contrairement à ce qui a été suggéré auparavant, ils ont constaté que les taux de diversification sont étonnamment cohérents avec les modèles de diversité actuels. Les pics latitudinaux de richesse en espèces sont associés à des taux de spéciation élevés, à de faibles taux d'extinction, ou aux deux, selon l'ordre de mammifères que vous regardez (rongeurs, chauves-souris, primates, etc.).

Ils ont également trouvé des preuves que la migration des espèces à travers les âges a été asymétrique, avec plus d'expansion « hors » des tropiques qu'« à l'intérieur » d'eux. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que les régions tropicales ne sont pas seulement un réservoir de biodiversité, mais aussi le principal endroit où la biodiversité a été, et est vraisemblablement, générée.

Cette étude montre que les modèles mathématiques peuvent désormais détecter l'empreinte de la spéciation et de l'extinction tropicales ou tempérées sur l'arbre de vie, ouvrant de nouvelles perspectives dans la recherche évolutive. Elle permet également d'évaluer des hypothèses anciennes et de remettre la diversification sur le devant de la scène comme un contributeur majeur à l'abondance tropicale bien connue des espèces de mammifères. D'autres recherches devraient maintenant se concentrer sur les causes directes de ces différences de diversification, telles que la température ou les précipitations, qui peuvent également avoir un impact sur la diversification des mammifères.


Voir la vidéo: Chordes 1 (Décembre 2022).