Tagged: insect

J’ai eu le plaisir de m’investir cet été dans une mission d’exploration scientifique pluridisciplinaire dans le massif du Makay à Madagascar (21 juillet – 2 septembre 2017) portée par l’association Naturevolution et Evrard Wendenbaum, son président fondateur.

Mon premier séjour dans cette région, en avril 2016, m’a permis d’approcher le potentiel unique et le potentiel tant faunistique que floristique du massif du Makay. Fort de ce constat, j’ai souhaité m’impliquer et contribuer à la fois à son étude scientifique et à sa préservation en participant à cette mission.

Mon souhait était de répondre à plusieurs objectifs. Il s’agissait de collecter des insectes par l’utilisation de multiples stratégies d’échantillonnage : pièges Malaise et d’interception, filer fauchoir, battage (parapluie japonais), pièges lumineux et attractifs (lire cet article) et de réaliser des inventaires n’ayant jamais été entrepris dans le massif du Makay (inventaires verticaux sur les parois des falaises, inventaires dans la canopée, etc.) afin d’apporter des données nouvelles pour la science et pour argumenter en faveur de la préservation du site.

Une grande quantité de matériel a pu être rassemblée, provenant pour l’essentiel de prêts d’entomologistes à travers la France, tant amateurs que professionnels (liste et remerciement en bas de page).

Déroulement

Situation géographique des camps de l’expédition Makay 2017 (Source : Naturevolution)

Il était initialement prévu au départ de séjourner dans le sud du Makay (voir cet article) (camp Makaikely) mais des changements dans l’organisation sont venus dès le début de la mission contrarier le programme scientifique et logistique. Au lieu de trois camps (nord, centre, sud), ce furent seulement deux camps, au nord, qui furent établis pour les trois premières semaines. Après une semaine de transit, je me suis donc installé pour huit jours dans le camp de Mahasoa, au nord du massif, avec d’autres membres de l’équipe, notamment la botaniste Catherine Reeb (Laboratoire ISYEB-MNHN) et le carcinologiste Jean-François Cart (Expert IUCN).

Le campement se situait dans les forêts de Mahasoa et de Beroha, sur une rive sablonneuse proche de falaises et de forêts à la fois préservées et anthropisées (photos ci-dessus).

Une succession de problèmes d’organisation et de logistique ont perturbé voire empêché un grand nombre d’activités de recherche : changement de programme et prise de décision sans cesse remise en cause, nombre d’écovolontaires trop important et ne permettant pas le transport dans un délai et des conditions raisonnables, un temps de présence sur les camps de ce fait trop court, une réception tardive, voire absente, absence de matériel scientifique et de travail : pas de dôme scientifique, pas de chaises, pas d’électricité en quantité suffisante, pas de table où installer les laboratoires de travail (loupes binoculaires, ordinateurs, cahiers, échantillons, prise de vue photographique…), etc.

Il fut donc plus que regrettable qu’un tel manque d’organisation ait pu venir perturber et empêcher le travail dans une région aussi biologiquement riche et dont l’intérêt était précisément son isolement.

Activités de recherche

Malgré toutes ces difficultés, il a été possible d’installer et d’utiliser les pièges Malaise et lumineux (photos ci-dessous). Afin d’étudier les variations de la diversité et la répartition de l’entomofaune entre différents types d’habitats, les trois pièges Malaise ont été installés dans trois habitats différents : une rive végétalisée, une rive faiblement végétalisme et un sous bois de forêts préservées. Le piège lumineux a été placé près du camp, une fois sur le sable et une autre fois à la cime d’un arbre. Ces collectes ont fait l’objet de dessins par Aurélie Auka (la dessinatrice de la mission) et de mon interview par Léo Grasset (Dirtybiology – Youtubeur) lors du piège lumineux de la canopée (Photos ci-dessous, le dessin d’Aurélie Auka sera prochainement publié et l’interview de Léo Grasset (DirtyBiology) est en attente de publication).

« 1 de 2 »

Les inventaires verticaux, quant à eux, n’ont pu être réalisés du fait de l’absence du matériel du moins durant ma présence sur le camp. Cela est décevant car la caractérisation de la répartition de l’entomofaune en fonction de la hauteur, de la luminosité, de l’humidité et de la végétation offrait de belles perspectives d’études scientifiques.

La saison sèche et le froid nocturne expliquent que les collectes aient été peu diversifiées et peu abondantes. Les meilleurs échantillonnages ont été réalisés au filet fauchoir et au piège Malaise, bien que la durée de pose ait été trop courte pour ces derniers (8 jours au lieu de 3 semaines). L’ensemble des principaux ordres (Diptera, Coleoptera, Lepidoptera, Odonata, Heteroptera…) ont été observés, mais la quasi-totalité des captures concernait de petites espèces faiblement représentées.

Premiers résultats

Un premier inventaire a été réalisé sur place : identification, classement et conditionnement par ordre et famille lorsque cela été rendu possible sans matériel d’observation adapté (loupe, lumière, table…). Les individus ont été conditionnés dans l’alcool avec un code référence (lire cet article).

  • Nombre total d’individus identifiés et classés : 261
    • Pourcentage Coleoptera : 23%
    • Pourcentage Heteroptera : 20%
    • Pourcentage Diptera : 18%
    • Pourcentage Hymenoptera : 14%
    • Pourcentage Lepidoptera : 6,5%
    • Pourcentage Odonata : 3%
    • Pourcentage Orthoptera : 1,5%
    • Pourcentage autres : 11%
  • Pourcentage des captures en fonction des types de pièges
    • Filet fauchoir et battage : 44,4%
    • Pièges lumineux : 33,7%
    • Pièges Malaise : 15% (par manque de temps, les échantillons des pièges n’ont pu tous être identifiés et conditionnés individuellement – la proportion des collectes par ce procédé est en réalité bien plus élevé)

Un inventaire plus complet et exhaustif sera publié dans les mois à venir. Les échantillons, restés à Madagascar dans l’attente des permis d’exportation, seront transmis aux entomologistes spécialistes pour détermination dès leur réception en France.

« 1 de 2 »

Des observations naturalistes intéressantes ont été faites par les groupes d’autres disciplines comme l’ornithologie, l’archéologie, l’herpétologie, la mammalogie (lire l’encadré ci-dessous).

Bilan scientifique général de l’expédition
  • Premières images de fossa (Cryptoprocta ferox) dans le massif du Makay – Plus grand prédateur de Madagascar
  • Premières découvertes de crustacés d’eau douce (crabes et crevettes) dans le massif du Makay
  • Observations d’une dizaine de nouvelles espèces d’amphibiens et de reptiles pour le massif, dont le serpent Langaha madagascariensis
  • Recensement de 10 des 14 espèces de rapaces diurnes de Madagascar
  • Echantillonnage de plusieurs spécimens de poissons du genre Pachypanchax – Probablement une nouvelle espèce pour la science (une seule population recensée)
  • Découverte de cinq nouveaux sites archéologique présentant des peintures pariétales
Constat général

Les trois semaines de mission ont été bien trop courtes. Sur 21 jours, la période sur le camp n’a représenté que hui jours. Le repérage du site et l’installation du matériel, comme la pose des pièges, occupent la première journée, puis le rangement de l’ensemble des affaires le dernier. Le temps effectif réservé aux collectes et aux études n’était au final que de six jours : ce qui est insuffisant pour satisfaire les ambitions et les attentes scientifiques.

Projets futurs

De nouveaux projets dans le Makay sont déjà à l’étude et en préparation avec Catherine Reeb et Gaetan Deltour (responsable scientifique de Naturevolution). Avec mes collègues, je suis à l’initiative d’un  (suite…)

Un grand nombre d’espèces animales ont développé la capacité à estimer et à déterminer la distance des objets et la profondeur de champ en combinant et en analysant l’information visuelle provenant de l’image perçue par chacun de leurs yeux sous un angle différent : c’est la vision stéréoscopique (aussi appelée 3D). Cette faculté leur procure un avantage certain dans la perception de leur environnement, à la fois pour le déplacement et la capture des proies.

Pour obtenir une image 3D précise, les yeux doivent être positionnés sur un même plan à l’avant de la tête : une organisation que l’on retrouve chez les espèces prédatrices comme les félins ou les rapaces nocturnes, ou également chez les primates.

Autant le fonctionnement de la vision stéréoscopique chez les vertébrés est aujourd’hui bien décrit et compris, autant celui des invertébrés, comme les insectes, demeure lacunaire en raison de la difficulté à mener des expérimentations à leur échelle.

Les deux lignées divergeant phylogénétiquement depuis des centaines de millions d’années, il est probable que le fonctionnement du système visuel des insectes soit fondamentalement différent de celui des vertébrés. Il est donc intéressant de découvrir les différentes solutions mises en place par la sélection naturelle chez ces espèces en réponse à une même contrainte adaptative, compte tenu de la relative simplicité du système nerveux des insectes.

Lunettes 3D placés sur les yeux composés d'une mante-religieuse

Lunettes 3D placés sur les yeux composés d’une mante-religieuse (Source : Gizmodo)

Pour répondre à ces interrogations, une équipe de scientifique anglais et français, menée par Vivek Nityananda de l’Institut de Neuroscience de Newcastle, a entrepris en 2015 des expérimentations consistant à créer un cinéma 3D pour mantes-religieuses !

Après avoir fixé des lunettes 3D sur les yeux composés des insectes (lire cet article) avec de la cire d’abeille (voir photo ci-contre), les scientifiques ont fait défiler des (suite…)

Les mouches de la famille des Diopsidae ont la particularité étonnante d’avoir les yeux positionnés à l’extrémité d’excroissances appelées pédoncules oculaires situés de chaque côté de la tête.

Cette morphologie d’hypercéphalisation et de latéralisation du système visuel se rencontre également chez des vertébrés, où le cas le plus connu est celui du requin marteau, chez des crustacés (crabes, crevettes), chez d’autres insectes comme des Hyménoptères (guêpes, abeilles), des Hétéroptères (punaises) ou encore chez d’autres familles de Diptères (mouches) : Micropezidae, Otitidae, Platystommatidae, Tephritidae, Richardiidae, Perisscelididae et Drosophilidae (voir album photos en bas de page).

La famille des Diopsidae présente toutefois le plus haut degré de complexité de ce processus adaptatif.

I) Ecologie et biologie des Diopsidae
Photo 1 : Diopsidae, espèce non déterminée, Singapore (Source : Nicky Bay - Flickr)

Photo 1 : Diopsidae, espèce non déterminée, Singapore (Source : Nicky Bay – Flickr)

Les Diopsidae regroupent 194 espèces réparties en 14 genres dont l’aire de répartition se concentre quasi-exclusivement sous les tropiques et l’Ancien-monde. En 1997, une espèce a été découverte en Europe : Sphyracephala europaea (voir photo 2).

Ces insectes se rencontrent dans les habitats denses et sombres des forêts tropicales et sub-tropicales, le plus souvent près de la litière. Les adultes s’alimentent de bactéries à la surface de feuilles mortes ou d’animaux morts et les larves, quant à elles, se nourrissent de débris végétaux.

Photo 1 : Sphyracephala europaea (Source : Nikola Rahmé - Flickr)

Photo 2 : Sphyracephala europaea (Source : Nikola Rahmé – Flickr)

Ces insectes mesurent en moyenne 10 mm de longueur. Certaines de ces espèces, comme Cyrtodiopsis whitei, ont une longueur d’écartement de leurs yeux supérieure à celle de leur corps ! (voir photos 1 et 3).

Des espèces sont dites monomorphiques (mâles et femelles possèdent des pédoncules oculaires de même longueur) et d’autres dimorphiques (les mâles ont des pédoncules oculaires plus longs que ceux des femelles). Ce dimorphisme sexuel se retrouve chez des genres et des espèces non apparentés, ce qui suggère que ce caractère morphologique serait apparu plusieurs fois indépendamment au cours de l’évolution.

Les espèces dimorphiques vivent en majorité dans la (suite…)

Deuxième partie : les organes chordotonaux

Comme l’ensemble des arthropodes, les insectes ont un squelette externe, l’exosquelette, constitué de chitine et formant la cuticule (lire cet article). Ses propriétés isolantes impliquent que la cuticule crée une barrière à la réception des stimuli de l’environnement extérieur vers le milieu physiologique interne. Afin de contourner cette problématique, l’évolution a fait surgir tout un ensemble de structures destinées à transmettre une large gamme de types de stimuli à l’insecte qui lui permettent d’appréhender de manière efficace et précise son environnement et de répondre favorablement à toute modification par un comportement adapté.

Parmi ces structures sensorielles, certaines sont sensibles aux distorsions mécaniques (mécanorécepteurs : objet de cette article), d’autres à la lumière (photorécepteurs) et d’autres encore à des composants chimiques (chémorécepteurs ou chimiorécepteurs).

I) Généralités

Les mécanorécepteurs sont classés en trois grandes catégories (Tableau I) :

Tableau I : catégories des mécanorécepteurs chez les insectes
Catégories Position anatomique Types Fonctions
Extérorécepteurs Récepteurs cuticulaires (cliquez ici) Surface de la cuticule Sensilles simples Toucher, variation de pression (air ou eau), détection de la gravité, proprioception*
Sensilles campaniformes Variation de pression sur la cuticule
Intérorécepteurs Récepteurs intradermiques ou subcuticulaires Derme Organes chordotonaux Variation de pression (air, eau), détection de la gravité, proprioception*
Propriorécepteurs Tissus internes Pas de structure précise Proprioception*
Proprioception : perception de la position des différentes parties du corps

Dotés de propriétés étonnantes et multiples, ils peuvent intervenir dans le sens du toucher lorsqu’ils sont stimulés par le contact d’un objet ou un substrat, dans le sens de l’ouïe par une stimulation de l’air ou de l’eau et aussi dans le contrôle de la posture et des mouvements quand ils sont excités par des déplacements de parties du corps de l’insecte.

II) Description structurelle

Les organes chordotonaux, ou scolopophores, sont des récepteurs intradermiques agissant le plus souvent comme des propriocepteurs (perception de la position des différentes parties du corps) ou intervenant dans l’audition.

Ils sont constitués d’éléments simples appelés scolopidies, attachés à la cuticule par une ou plusieurs de leurs extrémités. Ils peuvent être solitaires ou regroupés en amas.

Chaque scolopidie est composée de 3 cellules (voir figure 1) : (suite…)

Menacés, les coléoptères bombardiers pulvérisent de leur abdomen un liquide défensif irritant par une succession de jets très rapides. Ce phénomène prend naissance dans les glandes pygidiales, où deux réactifs se mélangent, provoquant une explosion sous forte pression et la libération de ce liquide. Les mécanismes internes et anatomiques permettant cette prouesse viennent d’être décrits par l’équipe américaine d’Eric M. Arndt du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Le contrôle des jets se fait par un mécanisme de rétroaction passif autonome ne nécessitant pas de voie nerveuse et musculaire.

Les coléoptères bombardiers appartiennent à la famille des carabes (Carabidae) et à la tribu des Barchinini (figure 1A). Ces insectes ont la faculté d’expulser un liquide défensif sous pression par des jets successifs afin d’en pulvériser sur ce qui les menace, un prédateur par exemple (voir video en fin d’article). Ce liquide défensif, issu des glandes pygidiales, est composé d’un mélange de plusieurs molécules dont les p-benzoquinones : un composé irritant employé par l’ensemble des arthropodes.

Cependant, les bombardiers sont les seuls insectes qui utilisent une réaction chimique interne explosive pour expulser cette molécule. La réaction induit également de la chaleur.

La pulvérisation du liquide est particulièrement impressionnante : une température proche de 100°C, des portées de plusieurs centimètres, une vitesse avoisinant les 10m par seconde!

Chez l’espèce Stenaptinus insignis, la fréquence d’émission des jets se situe entre 368Hz et 735Hz, donnant ainsi l’impression d’une pulvérisation unique (fréquence proche du battement des ailes d’un insecte en vol : lire cet article).

Description anatomique du système défensif

Les glandes pygidiales sont composées de trois éléments : 1) la chambre réservoir (RSC), 2) la chambre de réaction (RXC), 3) un canal de sortie (EC) donnant sur l’extrémité de l’abdomen (voir figure 1B). (suite…)

Pour la plupart des gens, les insectes sont de toutes petites bêtes qui courent, volent ou nagent autour de nous.

Or, quelques espèces présentent des mensurations dépassant largement celles de certains mammifères, oiseaux ou amphibiens!

Record de Longueur
Photo 1 : Datuk Chan Chew avec la femelle Phobaeticus chani au Muséum d'Histoire Naturelle de Londres (Source : Natural History Muséum - 2008)

Photo 1 : Datuk Chan Chew avec la femelle Phobaeticus chani au Muséum d’Histoire Naturelle de Londres (Source : Natural History Muséum – 2008)

Le record de longueur est détenu par un phase femelle de l’espèce Phobaeticus chani (famille des Phasmatidae) : 35,7cm de corps et 56,7cm avec les pattes (voir photo 1). Ce spécimen, offert au Muséum d’Histoire Naturelle de Londres par Datuk Chan Chew (photo), dont le nom a été donné à l’espèce, bat le précédent record de 2,5cm, détenu par une autre espèce du même genre : Phobaeticus kirbyi.

Photo 2 : Oeuf de Phobaeticus chani avec ces excroissances aplaties (Source : Natural History Museum - 2008)

Photo 2 : Oeuf de Phobaeticus chani avec ces excroissances aplaties (Source : Natural History Museum – 2008)

Décrit en 2008, seuls 3 spécimens (2 mâles et 1 femelle) ont été découverts à ce jour dans les forêt tropicales de l’île de Bornéo (état malaisien de Sabah). Vivant dans la canopée (cimes des arbres), son observation est extrêmement difficile. L’écologie et la biologie de cette espèce demeurent inconnues.

Ses oeufs présentent une caractéristiques uniques chez les insectes : deux excroissances aplaties formant des « ailes » situées de chaque coté dont le rôle est d’augmenter la portance lors de la chute après la ponte (photo 2). Ce mécanisme de dispersion par le vent (anémochorie) permet ainsi à l’oeuf de dériver dans l’air pour tomber loin de la zone de ponte, augmentant ainsi les chances de survie de la progéniture. De nombreuses espèces de végétaux, comme l’érable, le tilleul et le pin maritime, ont également développé l’anémochorie comme moyen de propagation.

Record de poids

Le record de poids revient à deux espèces de coléoptères : Titanus giganteus et Goliathus goliathus, des noms plus qu’évocateurs! (suite…)

Les insectes sont les premiers organismes à avoir développé la capacité de voler, il y a 170 millions d’années (lire article sur la phylogénie). L’acquisition du vol constitua une innovation majeure dans leur évolution : elle leur a procuré un avantage décisif comme échapper à la prédation, fuir un environnement hostile pour en rechercher un plus favorable et aussi rencontrer des individus du sexe opposé pour la reproduction.

Contrairement à l’aile des vertébrés, celle des insectes ne possède pas de muscles intrinsèques (à l’intérieur de l’organe), elle est rattachée au thorax par un ensemble complexe d’éléments articulés appelés pteralia (lire cet article sur l’anatomie de l’aile).

Leonard de Vinci a déterminé que le vol nécessitait trois éléments : 1) Un moteur léger et puissant ; 2) Des ailes capables de générer des forces aérodynamiques suffisantes ; 3) Un système de contrôle perfectionné pour maintenir le corps en l’air. Les insectes satisfont ces trois critères.

Malgré d’importantes recherches sur le vol des insectes, celui-ci demeure encore peu expliqué car difficile à observer en raison de la taille de ces animaux et de la vitesse des mouvements. Il reste un sujet complexe et vaste. Avec cet article, j’ai voulu synthétiser trois points essentiels pour vous permettre d’en apprendre davantage sur : l’aérodynamisme, la musculature et le système de contrôle.

I) Ailes et aérodynamisme

Le vol des insectes est bien plus compliqué que celui des avions qui repose sur 2 principes :

  • Principe de Bernouilli : l’aile est profilée de telle manière qu’en se déplaçant, elle provoque une division du flux d’air : le courant circulant au dessus, en accélérant, crée une dépression et donc une aspiration (force perpendiculaire à la surface de l’aile), ce phénomène est appelé la portance.
  • La Portance : l’inclinaison de l’aile (son angle d’attaque) augmente la force d’aspiration, au delà de 15°, cette portance disparaît, entrainant le décrochage de l’avion et donc sa chute.

Les principes physiques conditionnant le vol repose sur la mécanique des fluides car un gaz se comporte comme un liquide visqueux.

Chez les insectes, l’aile est plane et présente un angle d’attaque de 30-40°, donc bien supérieur au 15° : Comment peuvent-ils se maintenir en vol dans ces conditions?

I) 1 : Le battement des ailes

Contrairement aux idées reçues, les insectes, hormis les libellules, ne battent pas des ailes de haut en bas, mais pratiquement sur un plan horizontal d’avant en arrière (mouvement sinusoïdal). Lorsque l’insecte bat de l’aile, il se forme un (suite…)

A l’académie des Sciences Naturelles de l’Université de Drexel (Philadelphie, Pennsylvanie), un étrange papillon de l’espèce Lexias pardalis est sorti de sa chrysalide. Ce papillon présente une caractéristique rare et incroyable : le gynandromorphisme (voir photo).

Un insecte gynandromorphe est constitué à la fois de cellules femelles et de cellules mâles, une anomalie qui survient dès le début du développement embryonnaire lorsque les chromosomes sexuels d’une des premières cellules ne se répartissent pas normalement au cours de la division. Ainsi, une cellule portant les chromosomes sexuels XXYY, au lieu de se diviser en deux cellules mâles XY, se divise en une cellule X (femelle) et une XYY (mâle).

Papillon gynandromorphe de l'espèce Lexias pardalis (Source photo : Isa Betancourt/ANSP)

Papillon gynandromorphe de l’espèce Lexias pardalis (Source photo : Isa Betancourt/ANSP)

Chez les papillons, un très fort dimorphisme sexuel (différence de taille et de couleur entre les deux sexes) existe. Parfois, ces cellules sont mélangées entre elles (répartition « mosaïque »), les différences phénotypiques (morphologiques) ne sont alors pas visibles. Dans d’autres cas, plus rares, la répartition suit un axe central (gynandromorphisme « bilatéral ») ce qui provoque l’émergence d’un papillon asymétrique qui présente d’un côté la coloration et la taille d’un papillon mâle et de l’autre côté, les caractéristiques femelles (voir photo).

C’est ce deuxième cas de figure qui est survenu chez ce spécimen de l’espèce Lexias paradalis (de la famille des Nymphalidae), originaire d’un élevage de l’île de Penang en Asie du sud. Le phénomène est d’autant plus impressionnant ici que le dimorphisme sexuel de cette espèce est particulièrement important.

Source : The Academy of Natural Sciences of Drexel University – Unusual Butterfly makes rare appearance – Philadelphia, 7 janvier 2015 (lien vers l’article ici)

Une intéressante découverte sur les relations de mutualisme qu’entretiennent les fourmis coupe-feuille (« champignonnistes ») et les champignons qu’elle cultivent vient d’être publiée dans la revue Nature. Les recherches, menées par l’entomologiste Danois Henrik Hjavard De Fine Licht et son équipe démontrent grâce à des analyses comparatives d’expressions génétiques et moléculaires, que les fourmis dépendent du champignon pour synthétiser certaines enzymes et acides aminés essentiels, une capacité perdue par les insectes au cours de l’évolution. Le champignon, en plus d’être une source de nutriments, constitue de ce fait une voie de synthèse moléculaire indispensable au fourmis. Ainsi, fourmis et champignons se comportent comme un seul et même organisme, connecté par un important réseau d’interactions, où chacun joue des rôles spécifiques comme des organes dans un organisme.

Certaines espèces ont mis en place au cours de l’évolution des relations à avantages réciproques (nourriture, protection, reproduction…) : le mutualisme. Les fourmis champignonnistes et le champignon qu’elles cultivent se sont co-adaptées au niveau morphologique, physiologique et comportemental au point de devenir totalement dépendants l’un de l’autre. Leur interdépendance est telle qu’aujourd’hui, la survie de l’un ne peut se faire sans la présence de l’autre : ce type de mutualisme est dit symbiotique. Les fourmis se nourrissent du champignon (un Basidiomycète du genre Leucoagaricus) qui se développe sur un substrat de matière végétale apportée par les fourmis (lire également cet article). Le champignon, isolé sexuellement, dépend entièrement de l’insecte pour sa multiplication : il s’agit d’une endosymbiose (par opposition à l’ectosymbiose où les deux organismes sont indépendants pour leur reproduction).

Illustration de Gongylidia et de Staphylae du Basidiomycète

Illustration de Gongylidia et de Staphylae du Basidiomycète (Source : De Fine Licht, 2014)

L’histoire évolutive de ce mutualisme remonte à environ 50 millions d’années. Il y a 20-25 millions d’années, l’émergence chez le champignon, d’organes riches en glucides, en lipides et en enzymes : les gongylidae, regroupés en bouquets (staphylae), satisfaisant l’ensemble des besoins nutritifs des fourmis, a augmenté la dépendance des insectes au champignon pour leur alimentation (voir illustration ci-contre). Cette innovation majeure coïncide également avec l’isolement sexuel du champignon, devenu dépendant des fourmis pour sa reproduction et sa multiplication. Ces deux événements ont conduits les deux espèces ancestrales à (suite…)

Les insectes sont les seuls invertébrés ayant acquis la capacité de voler (place des insectes dans la classification, lire cet article). Contrairement aux autres animaux volant comme les oiseaux et les chauve-souris, où les ailes sont issues des membres antérieurs, celles des insectes ont une structure et une origine totalement différentes. Leur origine et leur histoire évolutive restent encore confuses et controversées. D’un système simple au début, le fonctionnement des ailes s’est avéré par la suite d’une incroyable complexité!

Origine et évolution

Les premiers insectes ailés fossiles connus sont datés du Paléozoïque (ère primaire : 545-245 millions d’années) et sont tous terrestres. L’acquisition des ailes et du vol a permis une explosion de diversité de familles (Hyménoptères, Lépidoptères, Diptères…), de genres et d’espèces (lire cet article). L’avantage évolutif procuré fut gigantesque : meilleure dispersion (recherche de nourriture, d’environnements favorables…etc.), capacité à fuir les prédateurs, meilleure stratégie reproductive. Cet avantage fut tel qu’aujourd’hui, les insectes ailés ou « Ptérygotes » constituent la quasi-totalité des espèces d’insectes. Les insectes non ailés dits « Aptérygotes » ne représentent, eux, qu’une faible minorité des espèces.

Deux théories ont été proposées pour expliquer l’origine des ailes des insectes.

  • La première, plus traditionnelle et supportée par des évidences expérimentales et des modélisations théoriques, suggère que la sélection naturelle aurait agi sur des insectes arboricoles (« Protoptérygotes« ), munis d’excroissances sur le thorax et effectuant du vol plané, en favorisant l’élargissement de ces organes et en mettant en place les innovations techniques et biologiques pour battre des ailes (certaines espèces de fourmis contrôlent leur chute avec leurs pattes : ici).
  • Selon les tenants de la seconde, le vol serait issu d’insectes semiaquatiques utilisant des excroissances thoraciques pour écumer l’eau, à la manière des larves d’Ephéméroptères et de Plécoptères : la sélection naturelle leur aurait permis de quitter le milieu aquatique pour celui des airs.
Description des différentes éléments d'une patte de crustacé (crustacea.academic)

Différentes éléments d’une patte de crustacé (Source : crustacea.academic)

Ces dernières décennies, la paléo-entomologiste tchèque Jarmila Kukalova-Peck a présenté une nouvelle théorie. Selon elle, chez les arthropodes comme les crustacés, les pattes sont ramifiés (« biramés »), avec un appendice dorsal ou externe (exopodite) et un appendice ventral ou interne (endopodite), une anatomie qui n’est pas retrouvée chez les insectes où les pattes ne sont constituées que d’un appendice (voir illustration). L’idée est que les ailes seraient issues d’exopodites modifiées (2ème et 3ème paires), tandis que la première paire aurait été perdue ou incorporée au thorax.

Cette théorie a l’avantage d’expliquer, contrairement aux deux autres, de la mise en place d’une (suite…)