Les chauves-souris sont une réussite évolutive. Avec environ 1 400 espèces vivant aujourd’hui, ils prospèrent dans tous les environnements, à l’exception des régions polaires.
Ils viennent dans une gamme remarquable de tailles, de la roussette à couronne dorée avec une masse de 1,2 kg et une envergure de 171 cm, à la chauve-souris « bourdon » à nez plat de Kitti avec une masse de 2 g et une envergure de 33 cm . Les fréquences émises par toutes les chauves-souris lors de l’écholocation sont également très variables, allant de 11 kHz à 212 kHz. Mais qu’est-ce qui a motivé l’évolution de cette extraordinaire diversité ?
« Ici, nous montrons que parmi les espèces de chauves-souris, il existe une correspondance étroite entre la forme des ailes et la fréquence de leurs vocalisations d’écholocation. Ce modèle n’a pas été trouvé dans les études antérieures car il est caché parmi les variations dues à la famille », a déclaré le Dr Bo Luo, chercheur à la China West Normal University et auteur correspondant de l’étude, qui est publiée dans Frontières en écologie et évolution.
« Et surtout, les deux sont étroitement liés à l’écologie de la recherche de nourriture – le type d’habitat préféré d’une espèce et la façon dont elle y attrape ses proies. »
Des compromis évolutifs
Les scientifiques savaient déjà que différentes formes d’ailes sont optimales pour les chauves-souris dans certains environnements : par exemple, les ailes courtes et rondes sont plus maniables dans les espaces confinés, tandis que les ailes longues et pointues sont idéales pour un vol rapide sur de longues distances. L’écholocalisation nécessite également des compromis : les appels de longue durée ou à haute fréquence sont plus coûteux à produire, mais sont plus efficaces pour détecter de minuscules proies parmi le fouillis environnemental. Alors, comment ces demandes concurrentes sont-elles équilibrées ?
Luo et ses collègues ont rassemblé des données publiées sur 152 espèces de chauves-souris dans 15 familles : la masse corporelle de chaque espèce, la durée et la fréquence maximale de ses appels d’écholocation, la masse corporelle divisée par la surface de l’aile (« charge alaire ») et l’aile « aspect ratio » – le carré de l’envergure divisé par la surface de l’aile.
Comme indicateur de l’écologie, ils ont assigné chaque espèce à l’une des cinq « guildes de butinage ». Par exemple, les butineurs chalutiers en bordure de l’espace ramassent des insectes ou de petits poissons à la surface de l’eau avec leur membrane caudale et leurs pattes, tandis que les butineurs aériens en espace ouvert attrapent des insectes en vol à l’air libre.
Fort effet de la famille
Les auteurs ont constaté que la fréquence des pics d’écholocation et la morphologie des ailes dépendent fortement de la famille des chauves-souris. Cela signifie que tout autre schéma évolutif est susceptible de rester caché, à moins que la gamme de familles et d’espèces dans l’échantillon ne soit large. Et c’est le grand échantillon de la présente étude qui a révélé qu’après la prise en compte des différences entre les familles, la fréquence maximale d’écholocation et la forme des ailes ont tendance à être positivement associées les unes aux autres.
L’auteur correspondant, le Dr Jiang Feng, professeur à l’Université normale du nord-est, a déclaré : « Nos résultats montrent que la fréquence de pointe et la forme des ailes sont liées : par exemple, les espèces de chauves-souris qui chassent dans des espaces ouverts ont tendance à avoir de longues ailes pointues et à produire longs cris d’écholocation de basse fréquence. »
« En revanche, les espèces qui chassent dans les espaces périphériques ont tendance à avoir des ailes courtes et rondes et à émettre des appels courts de fréquence intermédiaire. Et les espèces qui se nourrissent dans des espaces étroits ont tendance à avoir des ailes courtes et rondes et des appels à haute fréquence. »
Syndromes de recherche de nourriture distincts
Les auteurs ont conclu que les paramètres d’écholocation et la forme des ailes n’ont pas évolué indépendamment les uns des autres. Au contraire, ils ont tous deux évolué en fonction de l’écologie de recherche de nourriture de chaque espèce. Pour chaque type d’habitat, il existe une solution évolutive optimale unique – un syndrome de recherche de nourriture – qui associe la forme des ailes et les traits d’écholocation au mode de recherche de nourriture. Ces syndromes ont évolué à plusieurs reprises dans chaque famille.
« Nous démontrons que l’écologie de la recherche de nourriture entraîne l’évolution corrélée de la morphologie des ailes et des appels d’écholocation chez les chauves-souris existantes. Cela ne signifie pas nécessairement que le vol et l’écholocation ont évolué simultanément. Pour répondre à la question de savoir qui est venu en premier, nous avons besoin de recherches qui explorent les similitudes dans les membres antérieurs forme, le système auditif et les traits associés entre les chauves-souris existantes et les fossiles de géniteurs de chauves-souris », a déclaré Luo.
Plus d’information:
Évolution corrélée de la morphologie des ailes et des cris d’écholocation chez les chauves-souris, Frontières en écologie et évolution (2022). DOI : 10.3389/fevo.2022.1031548