« Si vous choisissez un endroit dans, disons, une forêt tropicale, et que vous comptez le nombre d’espèces différentes de lézards dans un rayon de 15 mètres et que vous obtenez un nombre », demande Luke Mahler, « qu’est-ce qui détermine ce nombre ? »
Mahler est professeur adjoint au département d’écologie et de biologie évolutive de l’Université de Toronto à la Faculté des arts et des sciences. Il étudie comment l’interaction des forces écologiques et évolutives dans le temps et dans l’espace se traduit par la biodiversité que nous observons dans différents habitats. Il le fait principalement en étudiant les lézards Anolis – alias anoles – de petits reptiles arboricoles dans les régions tropicales des Amériques.
Qu’est-ce qui détermine le nombre d’espèces différentes dans les communautés locales d’animaux ? La question est un problème écologique de longue date pour lequel il n’y a pas eu de consensus.
« Est-ce à cause de processus locaux comme la concurrence pour la nourriture ou le territoire? » Mahler demande. « Ou est-ce le résultat de processus régionaux plus larges comme la génération de nouvelles espèces par évolution ?
Une hypothèse suggère que la force déterminante est la concurrence locale. En d’autres termes, si une communauté locale – par exemple, une parcelle de forêt particulière sur une île tropicale – est « pleine » avec plusieurs espèces, alors les espèces supplémentaires ne pourraient pas persister car chaque niche écologique est déjà occupée.
Mais selon une autre hypothèse, la diversité des espèces dans une telle zone n’est pas limitée par un nombre préexistant de niches. Au lieu de cela, le facteur le plus important déterminant le nombre d’espèces dans une communauté locale est la diversité de la région au sens large.
« Sur une île avec un petit nombre total d’espèces, les communautés locales ne devraient avoir qu’un petit nombre d’espèces », explique Mahler. « Mais sur une île qui compte de nombreuses espèces, vous devriez voir de nombreuses espèces dans les communautés locales. En d’autres termes, la diversité locale est essentiellement le reflet d’une diversité plus large, les processus écologiques classiques comme la concurrence ayant très peu d’importance.
« Si la diversité régionale détermine ce que vous voyez sur un site local, alors cette diversité locale est finalement déterminée par les processus évolutifs à grande échelle qui ont créé la diversité régionale. »
Pour répondre à la question du local par rapport au régional, Mahler et ses collègues ont étudié les anoles sur les îles caribéennes de la Jamaïque et d’Hispaniola. Ce que les chercheurs ont trouvé était la preuve d’une troisième option inattendue – une option qui nécessitait de marier des éléments des hypothèses « locale » et « régionale ».
Ils ont constaté que la diversité des espèces dans les communautés locales semble en effet être déterminée par des processus écologiques locaux qui limitent la diversité des espèces, mais seulement si les forces évolutives régionales ont déjà produit les types d’espèces qui peuvent monopoliser les ressources écologiques locales. Par exemple, la riche diversité évolutive des espèces sur Hispaniola, une grande et ancienne île, a « alimenté » une multitude d’espèces spécialisées dans les communautés locales à des altitudes plus élevées sur cette île.
Pourquoi? La diversité d’Hispaniola – qui découle de l’évolution qui s’est déroulée sur des millions d’années dans une zone très vaste et complexe – a conduit à des espèces d’anoles uniques qui n’existent que dans les hautes terres. Ces espèces ont rempli toutes les niches écologiques disponibles, empêchant davantage d’espèces de rejoindre les communautés locales là-bas.
En revanche, la Jamaïque est plus petite, en particulier dans les hautes terres. Et tandis que de nombreuses espèces d’anoles ont évolué sur l’île, le manque relatif d’espace dans les hautes terres n’a pas permis l’évolution de nouvelles espèces spécialisées dans les hautes terres comme c’est le cas sur Hispaniola. En fait, il n’y a qu’un seul anole des hautes terres distinct en Jamaïque.
Autrement dit, la diversité locale est déterminée à la fois par les forces régionales et locales, mais de manière différente. Les forces régionales produisent un ensemble diversifié d’espèces, qui se font ensuite concurrence, établissant des limites locales à la diversité dans un endroit donné. Mais si une région manque d' »opportunités évolutives » parce qu’elle est trop petite ou trop jeune, elle ne parvient pas à produire un assemblage diversifié d’espèces et les limites locales ne sont jamais atteintes.
Mahler et ses collègues ont décrit ces résultats dans leur étude, publiée récemment dans la revue Lettres d’écologie. Les co-auteurs comprenaient Luke Frishkoff, qui a commencé à travailler sur la recherche en tant que chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Mahler et qui est maintenant professeur adjoint à l’Université du Texas à Arlington, et Gavia Lertzman-Lepofsky, titulaire d’un doctorat. candidat actuellement dans le laboratoire de Mahler.
Les « laboratoires » dans lesquels Mahler et ses collègues ont mené leurs recherches – la Jamaïque et l’Hispaniola – ont été choisis parce qu’ils sont similaires à bien des égards. Ils sont situés à la même latitude, ont une topographie correspondante et ont des habitats forestiers similaires.
Chaque été de 2016 à 2018, les chercheurs ont compté le nombre d’espèces d’anoles dans des dizaines de parcelles de 30 mètres de diamètre sur les deux îles depuis le niveau de la mer jusqu’à une altitude d’environ 2 000 mètres.
« Les faunes d’anoles de la Jamaïque et d’Hispaniola offrent une riche opportunité de comparaison car elles représentent une expérience naturelle », déclare Mahler. « Et ce que nous avons découvert, c’est que les processus locaux sont importants. Mais ils sont si importants que ce sont les opportunités régionales de diversification qui déterminent leur force. »
« Cependant, il s’agit d’une comparaison unique, bien qu’illustrative. La détermination de la généralité du modèle d’opportunité évolutive que nous proposons ici attend des tests supplémentaires. »
Plus d’information:
Luke Owen Frishkoff et al, Opportunité évolutive et limites de la similitude communautaire dans les rayonnements répliqués des lézards insulaires, Lettres d’écologie (2022). DOI : 10.1111/ele.14098