Les poissons, les vertébrés les plus riches en biodiversité du règne animal, présentent aux biologistes de l’évolution une énigme : la plus grande richesse en espèces se trouve dans les eaux tropicales du monde, mais les groupes de poissons qui génèrent le plus rapidement de nouvelles espèces habitent les climats plus froids à des latitudes plus élevées.
Une nouvelle étude permet d’expliquer ce paradoxe. Les chercheurs ont découvert que la capacité des poissons des écosystèmes tempérés et polaires à passer des eaux peu profondes aux eaux profondes déclenche la diversification des espèces.
Leurs conclusions, publiées le 11 février dans la revue Communication Naturesuggèrent qu’à mesure que le changement climatique réchauffe les océans à des latitudes plus élevées, il entravera l’évolution des espèces de poissons.
« Les clades de poissons qui contribuent le plus à la diversité des poissons dans les océans d’aujourd’hui tirent parti de la colonne d’eau et des profondeurs de l’océan, en particulier, pour se diversifier », a déclaré l’auteure principale Sarah T. Friedman, qui a mené la recherche alors qu’elle était associée postdoctorale de G. Evelyn Hutchinson à Yale.
« Les poissons qui font ces incursions dans les profondeurs océaniques sont presque exclusivement localisés dans les hautes latitudes, où il est plus facile de se déplacer le long de la colonne d’eau. Ces régions connaissent le réchauffement le plus drastique dû au changement climatique, qui menace de perturber la spéciation en la rendant plus difficile pour les poissons de changer de profondeur. »
Friedman, maintenant biologiste des poissons de recherche à la National Oceanic and Atmospheric Administration, a co-écrit l’étude avec Martha Muñoz, professeure adjointe d’écologie et de biologie évolutive à la Faculté des arts et des sciences de Yale, et conservatrice adjointe de la zoologie des vertébrés au Yale Peabody Museum. .
Pour l’étude, les chercheurs ont analysé les données existantes sur la présence mondiale d’espèces de 4 067 espèces de poissons qui comprenaient des informations sur la répartition géographique des espèces et le taux de spéciation. En partie, leur analyse a modélisé la fréquence à laquelle on pourrait s’attendre à ce que les lignées de poissons traversent les profondeurs océaniques. En établissant une distribution des changements anticipés en profondeur, les chercheurs ont pu comparer le nombre de transitions observées dans des lignées spécifiques.
Ils ont découvert que les lignées riches en espèces et à haute latitude – anguilles, sébastes, poissons plats, poissons des glaces et escargots – montaient et descendaient la colonne d’eau plus souvent que prévu. Pendant ce temps, les lignées tropicales hyper-diversifiées, telles que les gobies et les labres, ont changé de profondeur moins fréquemment que prévu.
Les clades de poissons, des lignées évolutives qui partagent un ancêtre commun, qui peuvent se disperser librement le long du gradient de profondeur, peuvent être plus susceptibles de capitaliser sur de nouvelles ressources ou niches à des profondeurs spécifiques et de s’isoler des autres membres de leur groupe, ont déclaré les chercheurs. Cela peut conduire à une adaptation locale répétée et à l’évolution de nouvelles espèces.
De nombreuses variables peuvent affecter la capacité d’un poisson à se déplacer entre les profondeurs, notamment la température de l’eau, la pression et la pénétration de la lumière. Friedman et Muñoz suggèrent que la température joue un rôle important dans la capacité des clades de poissons des hautes latitudes à effectuer la transition le long de la colonne d’eau. Les clades de poissons qui habitent les eaux plus froides ont plus de facilité à se déplacer dans les profondeurs océaniques, où la température de l’eau chute de façon spectaculaire. En revanche, les poissons tropicaux, qui passent leur vie dans des eaux chaudes et peu profondes, font face à une barrière thermique abrupte pour passer à l’océan profond, ont déclaré les chercheurs.
La grande biodiversité existante dans les eaux tropicales pourrait être un vestige du passé profond lorsque les régions plus chaudes étaient des foyers de génération d’espèces, mais au fil du temps, la plupart de la diversification a commencé à se produire plus près des pôles de la Terre, ont-ils expliqué.
Mais ce moteur de la biodiversité aux latitudes plus élevées est vulnérable au changement climatique. Étant donné que le profil de l’eau est beaucoup plus uniforme aux latitudes plus élevées que sous les tropiques, les poissons qui les habitent sont physiologiquement adaptés à ces environnements, a expliqué Muñoz. Pour eux, un changement de température d’un degré sera physiologiquement plus difficile que pour un organisme qui est davantage un généraliste thermique.
« Alors que les océans se réchauffent, les organismes pourraient faire face à des barrières plus raides pour se disperser à travers la colonne de profondeur », a déclaré Muñoz. « Avec le temps, je pense qu’on va assister à un ralentissement de ce moteur de la biodiversification. »
Plus d’information:
Sarah T. Friedman et al, Un gradient latitudinal d’invasions en haute mer pour les poissons marins, Communication Nature (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-36501-4. www.nature.com/articles/s41467-023-36501-4