L ’énergie produit un travail. Elle apparaît sous différentes formes : chimique, électrique, thermique, sonore, mécanique… Elle peut être stockée sous forme chimique. Elle ne peut être détruite, mais elle peut être convertie Le métabolisme d’un organisme comprend l’ensemble des réactions de production (anabolisme) et de dégradation (catabolisme) de substances L ’énergie est essentielle à la vie. Les êtres vivants en dépensent quand ils grandissent ou quand ils font un mouvement et elle est sans cesse consommée par les réactions chimiques qui se passent au niveau des cellules. Le second principe fondamental de la physique thermodynamique énonce que l’entropie du monde extérieur (« le désordre ») doit augmenter lors des réactions spontanées. Des réactions d’assemblage de molécules simples en molécules plus complexes ne peuvent donc avoir lieu spontanément: elles nécessitent de l’énergie et n’en produisent pas. L ’organisme fait face au coût élevé de la vie en tirant de l’énergie de la dégradation des molécules qui constituent son alimentation et en la stockant sous forme d ’autres molécules chimiques. L ’énergie qui provient de la dégradation des aliments est ainsi convertie en chaleur, mouvements, synthèse de protéines, influx nerveux … . Plus de la moitié de l’énergie contenue dans les aliments se fixe dans l’ATP, le reste est dissipé sous forme de chaleur. L ’une des formes de dégradation les mieux connues est la respiration et nécessite de l ’oxygène. D ’autres formes de dégradation ne font pas intervenir d ’oxygène, comme la fermentation. La respiration à proprement parler est distincte de l ’inspiration, qui conduit aux poumons l ’oxygène transporté ensuite aux cellules par le sang. L ’oxygène est nécessaire pour briser les liaisons chimiques du glucose, nourriture cellulaire provenant de la digestion des aliments, et pour produire l ’énergie vitale aux cellules. Globalement la respiration cellulaire est une réaction chimique semblable à la combustion du bois. Néanmoins, toute l ’énergie produite n ’est pas dissipée sous forme de chaleur. La plus grande partie sert à construire une molécule énergétique, l ’adénosine triphosphate (= ATP), stockée dans la cellule et disponible à tout moment. Les produits de la respiration sont l ’eau et le dioxyde de carbone, deux déchets expirés. Dans un organisme, les flux énergétiques sortants et entrants doivent s’équilibrer : la quantité d’énergie reçue doit couvrir la somme des énergies consommées pour la production de nouveaux tissus, les réparations cellulaires, le travail musculaire, l ’élimination dans les urines et les fèces (excrétion), et l ’énorme quantité dissipée sous forme de chaleur… Pour accélérer les réactions chimiques du métabolisme animal, les cellules bénéficient de diverses enzymes, protéines facilitant les chemins réactionnels et diminuant l ’investissement initial en énergie. Néanmoins pour édifier une molécule complexe à partir de réactifs plus simples, une quantité minimale d’énergie est toujours requise. Si le bilan des flux d’énergie entrants et sortants est positif, l’organisme vivant prospère, grandit, fortifie et fait des réserves. Chez les animaux, les réserves d ’énergie stockée sous forme chimique sont du glycogène dans le foie et de la graisse sous la peau et autour des organes internes. Si le bilan est négatif, l’organisme vit sur ses réserves antérieures, les épuise puis dépérit éventuellement jusqu’à la mort. Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux METABOLISME DE BASE COMMUNICATION gestuelle, sonore, olfactive, tactile, électrique, lumineuse Thermorégulation, respiration, battements cardiaques, régénération des tissus, réparation des blessures CROISSANCE développement d’un organisme de sa naissance à son état adulte MOUVEMENTS musculaires divers : locomotion, fuite battement de cils, effort de chasse SECRÉTIONS de toutes natures : gastriques, olfactives, cutanées, hormonales REPRODUCTION MIGRATIONS rapprochement des sexes parades, manœ uvres de séduction, défense du territoire, construction du nid déplacements périodiques de grande envergure REPRODUCTION gestation soins parentaux nourriture et protection des jeunes Dessins : Pierre DEOM/LA HULOTTE, Anne -Marie MASSIN/FERN asbl, Véronique MAES-HUSTINX /ULG Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux Les animaux doivent manger pour survivre : ils sont hétérotrophes. Les régimes alimentaires et les façons de se nourrir ont évolué pour s ’adapter au mode de vie de l ’animal et à ses besoins. 17 21 18 19 8 16 9 22 7 6 10 15 23 20 5 12 11 3 4 1 Les animaux herbivores se nourrissent de végétaux. Les végétaux sont des «producteurs»: ils produisent du sucre grâce à l ’énergie lumineuse du soleil (photosynthèse). Les herbivores récupèrent une partie de l ’énergie stockée dans les végétaux en les digérant. 2 14 13 Les animaux insectivores et carnivores se nourrissent d’autres animaux. Ce sont des « prédateurs ». Ils consomment une partie de l’énergie emmagasinée dans les autres animaux en les digérant. 36 37 24 35 25 26 30 32 34 27 28 29 31 33 La liste des animaux illustrés est donnée dans le document d’accompagnement. Photos: Michèle LONEUX (5, 6, 7, 8, 9, 14, 15, 22, 26, 28, 35, 36, 37) Eric WALRAVENS (1, 2, 3, 4, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 29, 30, 31, 33, 34) E. & M. WALRAVENS-LONEUX (24, 32) Jean WIEME (10, 11, 12, 13) Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux L’énergie passe des producteurs d’aliments aux animaux consomma teurs en une série d’étapes appelées niveaux trophiques et représentées class iquement par les étages successifs d’une pyramide, plus ou moins élevée. Beaucoup d ’animaux appartiennent en fait à plus d’un niveau trophique, car leur régime alimentaire comporte à la fois des végétaux et desanimaux. Parfois, le régime d ’un animal change au cours de sa vie : des espèces d’oiseaux granivores ou phytophages sont insectivores pendant leur première période de vie, lorsqu ’ils sont au nid et nourris par les parents. Les consommateurs tertiaires, souvent appelés « superprédateurs », appartiennent au quatrième niveau. Il peut y avoir plus de 4 niveaux, comme il peut y en avoir seulement 3, selon les animaux impliqués. 5 : Exemple de réseau trophique forestier 4 Les herbivores sont mangés eux mêmes par des consommateurs secondaires, généralement des carnivores et des parasites, qui constituent le troisième niveau trophique. 3 Elles sont mangées par des consommateurs primaires, les animaux herbivores, qui constituent le deuxième niveau trophique. Les niveaux trophiques d’une communauté peuvent être représentéspar un schéma de chaîne alimentaire où l’on voit qui mange quoi. Très souvent, les plantes et les animaux ne sont pas mangés parun seul prédateur et ne dépendent pas d’un seul type de nourriture. Le schéma peut être très complexe. Une représentation en réseau trophique est plus ppropriée a à la réalité. 2 1 Les plantes vertes produisent des protéines et des sucres, à par tir de l’énergie lumineuse du soleil et la convertissent ainsi en formes utilisables par d’aut res organismes. Elles constituent la base, le premier niveau trophique de la pyramide, celui des producteurs. A chaque niveau trophique, l’écosystème perd de l’énergie. Lorsqu’il bouge et respire, tout organisme brûle de l’énergie, produisant des déchets (D, excréments) et des produits de la respiration (R), et une petite proportion seulement de l’énerg ie consommée est utilisée pour la croissance et la reproduction. D e plus, une partie des organismes d ’un niveau échappe aux animaux des niveaux supérieurs et l’énergie correspondante est directement transférée à des organismes décomposeurs (animaux, champignons, bactéries… ). La quantité d’énergie utilisable par un animal est donc plus petite que celle disponible pour sa proie, d ’où une représentation en forme de pyramide. De la même façon, l’abondance des consommateurs dans un milieu naturel dépend directement de l’abondance de leurs ressources alimentaires, animales ou végétales. Le soleil est le moteur de la vie… oui, mais : Il existe des communautés animales qui ne dépendent pas de l’énergie du soleil : ce sont des communautés établies dans les grands fonds marins, près d’évents hydrothermaux où l‘ eau de mer s ’infiltre et rejaillit brûlante et fortement minéralisée, enrichie notamment en hydrogène sulfureux. Dans ces communautés, la base de la pyramide est constituée de bactéries chimiosynthétiques, qui sont capables de tirer leur énergie de l’oxydation de l’hydrogène sulfureux en soufre minéral. Les bactéries sont la proie de nombreux organismes filtrants dont certains sont eux -mêmes la proie de poissons, de crabes, et d ’autres prédateurs. Ensemble ils forment une chaîne alimentaire unique, indépendante du soleil. Ces biocénoses vivent de l ’énergie thermale de la planète. Elles ont été découvertes en 1977, au large des Galapagos. 6 Photos : E. WALRAVENS (1, 2, 3, 4) Dessins : H. WILDERMUTH, Nature pile et face, Ed. L.E.P., 1989, Suisse (5 E. WALRAVENS /Collaborateur scientifique MuséeZoologie(6) ) Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux La taille d’un animal affecte beaucoup les pertes de chaleur à rtavers la peau. Les petits animaux se refroidissent vite et doivent entretenir eur l métabolisme en mangeant sans cesse. Les oiseaux-mouches et les souris par exemple, peuvent consommer toutes leurs réserves en un seul jour de jeûne , car le rapport surface/volume de leur corps est très élevé: ils évacuen t beaucoup d ’énergie en chaleur perdue. Ceci explique que les petits mammifères comme la musaraigne, la souris, le campagnol, le mulot doivent manger proportionnellement plus que les gros mammifères.. Un éléphant mange chaque jour l’équivalent de 7% de son poids alors que la musaraigne et les mircomammifères en général doivent consommer chaque jour 100% de leur propre poids en nourriture.. Espèce Si l ’on compare le rapport surface/volume d’espèces d ’une même famille d ’animaux homéothermes vivant sous des climats chauds ou froids, on constate d ’une part que les animaux des habitats froids sont proportionnellement plus trapus (Loi de Bergmannn) que ceux des milieux chauds, et d’autre part que ceux des habitats chauds ont des extrémités plus longues : oreilles, pattes. C ’est la cas pour des renards, des lièvres, des ours et pour sle éléphants actuels comparés aux mammouths fossiles de Sibérie 1 3 2 4 Exemples de ration alimentaire chez quelques animaux Poids moyen/âge Ration quotidienne L’éléphant Le gnou Le mouflon Le chameau adulte mâle adulte 40 kg 300 à 500 kg 100 à 300 kg/jour = 7% de son poids 3,12 kg/jour 7 kg/jour 10 à 20 kg/jour Le marsouin L’orque Le cachalot La baleine bleue L’otarie 50 kg adulte adulte adulte adulte 4,5 kg/jour 2,5 à 5 % de son poids/jour 3 à 4% de son poids/jour 2 à 2,5 kg/jour 14% de son poids /jour Le lion Le renard roux L’hermine La belette La pipistrelle commune La musaraigne Le hérisson L ’écureuil roux adulte 6-10 kg adulte (110 à 280 g.) 55g (mâle) à 35g (femelle) 6,5g adulte adulte 250-380g 2,5 % de son poids/jour 500 g en moyenne(120 Kca) 70 à 170 g/jour 33% à 36% de son poids jusqu ’à 3000 insectes /nuit son poids /jour c. 70 g/jour c. 25% de son poids (55-80g) La croissance des bois de Cervidés, et du cerf en particulier, e st un exemple de phénomène de croissance qui demande beaucoup d ’énergie. L’aspect des bois témoigne de la qualité du milieu où le cerf vit et s’est approvisionné en nourriture, et de la santé de l’animal. 5 Le criquet pèlerin 2 g (mâle) à 3 g (femelle) 50% de son poids L’anguille Le requin citron adulte adulte jusqu’à 25 % de son poids/jour 3 à 5% de son poids/semaine Le guêpier d’Europe Le cormoran adulte (période de reproduction) 39 g/jour adulte son poids/jour Suivant leur composition en glucides, lipides et protéines, certains aliments sont plus riches que d’autres en énergie. La valeur énergétique des aliments se chiffre en Joules/unité de poids. La (kilo)calorie est une ancienne unité. Les phénomènes de croissance demandent beaucoup d ’énergie. La nourriture donnée aux nouveaux-nés est généralement très énergétique : lait maternel chez les mammifères, insectes et petits animaux chez les oiseaux. 6 Composition du lait maternel chez quelques mammifères Animal Glucides Lipides Protides Anesse Baleine 66 g/L 4 g/L Femme 7 g/100g Vache (lait cru) 4,6 g/100g Photos : Eric WALRAVENS (1), Jean WIEME (2, 3) Dessins Véronique MAES-HUSTINX /ULG (6) et tirés de : M.P et A. MINELLI, Le cerf et les animaux d’Europe, Ed NATHAN, 1984 (5) J. SHOSHANI, Les éléphants, Encyclopédie visuelle Bordas, 1993 (4) 11 g/L 200 g/L 17 g/L 95 g/L 4 g/100g 3,9 g/100g 1,2 g/100g 3,4 g/100g Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux (ULG) C. Siemianow (HEC Rivageois) Du point de vue de la température corporelle optimale, les animaux se répartissent en deux groupes : ceux qui gardent leur température à un niveau relativement constant par production de chaleur interne, et ceux dont la température n’est pas constante et dépend de sources de chaleur extérieures. Les premiers sont des endothermes homéothermes comme les mammifères et les oiseaux. La plupart des autres animaux appartiennent au second groupe et sont des ectothermes poecilothermes : reptiles, poissons, amphibiens, insectes… L’expression « animal à sang froid » est tout à fait incorrecte, car des animaux poecilothermes peuvent avoir une température corporelle égale ou supérieure à certains homéothermes quand il fait très chaud à l’extérieur. Lézard vivipare (femelle pleine), ectotherme typique se chauffant au soleil. La limite entre les deux groupes n’est pas nette, et on observe des cas spéciaux de part et d ’autre. Par exemple certains homéothermes ont une température variable qui s’abaisse la nuit : c ’est la cas du paresseux. Beaucoup d’animaux présentent diverses adaptations physiologiques pour assurer leur thermorégulation, spécialement dans les milieux de vie aux températures extrêmes: zones nordiques très froides et zones désertiques. Mais chaque fois que c ’est possible, c ’est d ’abord par leur comportement que la plupart des animaux contribuent à réguler leur température interne : se mettre à l ’ombre ou au soleil, se mouiller, rechercher les courants d ’air ou les éviter, améliorer son isolation thermique ou la réduire…. En dessous d’une température inférieure critique, l’animal endotherme doit produire plus de chaleur et améliorer son isolation pour compenser les pertes vers l’environnement. Au dessus d ’une température supérieure critique, l ’animal doit augmenter ses pertes de chaleur en haletant ou en suant. Entre ces deux limites, l’animal se trouve dans son optimum thermique. De nombreux petits oiseaux et mammifères économisent leur énergie interne en abaissant leur température corporelle de 10 à 15°C au moment de la journée où ils sont inactifs (la nuit par exemple). Ce phénomène de torpeur superficielle leur permet d ’importantes économies sur leurs réserves énergétiques. 1 2 4 Sphinx du Troëne Sphinx ligustri 5 Bourdon des champs Bombus pascuorum 3 6 Mésange boréale Parus montanus La mésange boréale Parus montanus , qui vit même en hiver au -dessus du cercle arctique, survit aux périodes de grands froids en utilisant cette faculté de torpeur journalière. Mais elle doit se nourrir dès le réveil et vit « sur la corde raide ». Pour produire de la chaleur, beaucoup d ’oiseaux et de mammifères ont notamment recours au frisson : contraction de muscles squelettiques sans mouvements, excepté un tremblement. Les espèces boréo-montagnardes d’oiseaux Tétraonidés, comme le tétras lyre (= petit coq de bruyère), les lagopèdes et la gélinotte se sont adaptés à passer la majeure partie des journées (et les nuits) hivernales au repos dans des tunnels de neige qu ’ils creusent et qui les abritent comme des « igloos ». Leur métabolisme se réduit. Ils ne sortent que deux fois par jour pour se nourrir, d’une nourriture bien moins riche que celle qu’ils pouvaient trouver en automne (baies et bourgeons d ’arbres et d ’arbustes) et ils vivent en partie sur les réserves graisseuses accumulées alors. Ils perdent donc petit à petit du poids tout au long de la mauvaise saison. Beaucoup d ’insectes comme les libellules, les papillons, les scarabées, les abeilles sont capables de contracter leurs muscles thoraciques de façon à les amener à une température de fonctionnement proche de 35 à 40°C, compatible avec le vol. La température durant le vol doit rester élevée. Les muscles du vol ont en fait une efficacité métabolique de 20%, les 80% restant étant dissipés en chaleur. Pendant le vol, la chaleur dissipée entretient la T° de fonctionnement; avant le vol, la chaleur dissipée par les contractions assure l ’indispensable préchauffage. Cette faculté permet à ces insectes de voler même quand la température de l’air et basse, tôt au printemps (bourdons) et tard en automne, et pendant la nuit, quand le soleil ne chauffe plus (papillons de nuit comme les sphinx). Une fourrure thoracique, présente notamment chez les sphinx et les hyménoptères, assure une isolation thermique. Les bourdons, au thorax bien isolé par une fourrure dense, font partie des insectes butineurs les plus précoces au printemps. Les libellules, au vol très rapide, apparaissent en plein été et chassent aux heures chaudes. Certains animaux endothermes entrent en hibernation lorsque les conditions de leur environnement ne leur sont plus favorables (températures basses et nourriture rare, généralement d ’octobre à avril). Ils vivent alors au ralenti, à l’économie, sur les réserves d ’énergie graisseuse emmagasinées pendant la saison précédente. L es caractéristiques physiologiques des hibernants vrais sont la présence de tissu graisseux « brun », une température corporelle maintenue aux alentours de 2 à 5 C, ° des battements cardiaques très lents et un sommeil profond de longuedurée (plusieurs jours à plusieurs semaines), entrecoupé de très courtes périodes de ré veil pour s ’alimenter (sur les réserves d’aliments emmagasinées) et excréter. Le métabolisme de ’ lanimal en hibernation est à 1/30ème et même 1/50ème de son métabolisme bas al. Le hérisson Erinaceus europaeus, les chauves-souris, la marmotte Marmotta marmotta, le lérot Eliomys quercinus, le grand hamster Cricetus cricetus sont de vrais hibernants. La T° du hérisson passe de 34°C en été à 4-6°C en hibernation, et les battements cardiaques passent de c. 190/minute à 20/minute; son rythme respiratoire passe de 40-50 respirations/minute en été à 9 en hibernation. Les jeunes des portées tardives ne passent pas l’hiver s ’ils n’ont pas atteint un poids d’au moins 400g avant d ’hiberner. Vespertilion à moustaches Myotis mystacinus 7 8 9 Dans les régions où leur habitat est une zone touristique de promenade ou de ski, ils sont dérangés ou chassés des milieux d’hivernage ou de nourrissage optimaux. Chaque dérangement, chaque fuite occasionne des dépenses énergétiques supplémentaires qu’ils ont du mal à compenser, d’autant que la quantité de neige tombée ne leur donne pas toujours la possibilité de se creuser un tunnel et qu’ils perdent donc davantage d’énergie pour réguler leur température. Pour aider la conservation du petit coq de bruyère dans les Hautes -Fagnes, il est impératif de rester sur les pistes et chemins officiels, autorisés et balisés. 10 La T° du lérot en hibernation descend jusqu ’à 5°C, et les battements cardiaques passent de c. 300/minute à 2,5 minute. 11 L ’ours brun Ursus arctos est classé dans les faux hibernants : il dort beaucoup, mais sa température interne ne descend que de 3 à 4°C; son rythme cardiaque ralentit de 44%. Marmottes des Alpes Marmotta marmotta. Photos : M. LONEUX ( 2, 7, 11 ) , Eric WALRAVENS (1, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10) Dessin : Anne-Marie MASSIN /FERN asbl Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux (ULG) C. Siemianow (HEC Rivageois) Le mouvement joue un rôle essentiel dans la vie des animaux. Tout animal utilise le mouvement pour exploiter le milieu externe et contrôler son milieu interne. 20 2 Il existe trois mécanismes : le mouvement amiboïde, le battement des cils et des flagelles, et la contraction musculair e. Tous les trois dépendent des mêmes protéines contractiles et d ’une même source d ’énergie, mais leurs fonctionnements diffèrent. 1 La fuite entraîne une consommation d ’énergie 7 fois supérieure par rapport au repos (calculé pour le cerf Cervus elaphus). La contraction des muscles des Vertébrés, par l ’action de l ’actine et de la myosine, est le mécanisme le mieux compris des trois. Les muscles striés volontaires des vertébrés sont faits de cellules géantes de quelques dizaines de mm de large mais de plusieurs cm de long, les fibres musculaires. Ces cellules peuvent se contracter et donc se raccourcir. Un muscle est constitué de milliers ou de millions de fibres, et leur force combinée lui donne sa puissance. Les fibres reçoivent l ’énergie dont elles ont besoin pour se contracter de la respiration cellulaire. La plupart des fibres se contractent à la suite d ’une excitation nerveuse. Lors d ’une contraction musculaire normale et habituelle, un nombre limité de fibres musuclaires se contractent à la fois. Lors d ’une crampe, le muscle se contracte soudainement sans que l ’action soit voulue; un grand nombre de fibres se contractent en même temps, et créent une puissante contracture. Muscles bandés, prêt à bondir, maître Renard a entendu sa proie… Hop! Il aura le campagnol. 5 4 3 8 Les serpents rampent en ondulant leur corps. Les raies donnent l ’impression de voler lorsqu’elles nagent 6 Le rhinoceros, malgré sa masse de plusieurs tonnes, court aussi vite que la girafe et que le loup : 45 à 50 km/h. Son coup de boutoir équivaudrait, du point de vue énergétique, à celui d’une voiture d’une tonne lancée à 100 à l’heure. 7 10 Le plus gros insecte coléoptère de nos contrées, le Lucane cerf-volant (Lucanus cervus), est capable de voler ! De jour, les animaux demeurent généralement immobiles. C'est au début de la nuit que les insectes s'activent. Ils volent d'un vol lourd et bruyant, peu précis, au cours duquel le corps est maintenu vertical. 9 11 Au bout de plusieurs bonds successifs, un orthoptère s ’arrête parfois, pattes arrières s ’étendant ou se mettant à vibrer spontanément, comme sujettes à une crampe. 13 14 12 Les mollusques rampent de façon rectiligne sur leur sole pédieuse Les ailes des libellules (17) battent beaucoup plus vite et sont actionnées par des muscles différents que celles des autres insectes (18). 15 19 Photos : M. LONEUX (1, 2, 7, 10, 15 ) Eric WALRAVENS (4, 5, 6, 11, 12, 13, 14, 1), Jean WIEME (3) Dessins : Véronique MAES-HUSTINX /ULG (8), Anne-Marie MASSIN /FERN asbl (9, 20) Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux 16 17 18 dans l’air Vitesse Aeschne bleue femelle, Aeshna cyanea libellule anisoptère L ’espadon est le plus rapide des poissons ( 109 km/h en accélération ). 2 Le faucon pèlerin Falco peregrinus pourrait atteindre les 300 km/h lors de son piqué d’attaque. 1 dans l ’eau sur terre 6 3 Les aeschnes sont les insectes volants les plus rapides et volent à 98 km/h. 4 Les blattes sont les insectes coureurs les plus rapides et atteignent les 4,6 km/h. Cette femelle de blatte américaine (Periplaneta americana) porte une oothèque au bout de son abdomen. 7 4 Le guépard peut faire des pointes de près de 120 km/h, sur 200 ou 300 m seulement. L ’autruche peut courir à du 65 km/h. 8 5 Endurance en vol à la course 9 10 11 Le loup peut courir sur 20 km (25 à 50 km/h). Saut Le monarque est le champion des invertébrés , il migre sur 3000 km. Le kangourou rouge franchit d’ un seul bond la longueur d’un autobus (13,5 m). Les sternes parcourent 18.000 km lors de leur migration. en hauteur Les puces bondissent de 100 à 150 fois leur taille (20 à 25 cm). 13 Les criquets et sauterelles sautent assez haut mais le record est détenu par les minuscules criquets Tétrix. 15 12 en longueur Le Tétrix des clairières Tetrix undulata saute jusqu ’à 100x sa taille : 1 m pour seulement 7 à 10 mm de long. 18 Haltérophilie Le scarabée bousier peut porter jusqu’à 100 grammes. 14 Aviron Le léopard hisse à 4 mètres du sol des proies de 60 kg. 16 17 Le gerris, sur l’eau, se déplace à 2 m/sec. La liste des animaux présentés est donnée dans le document d’accompagnement. Dessins : Pierre DEOM/ La HULOTTE (2), Véronique HUSTINX/ULg (18), Anne-Marie MASSIN /FERN asbl (1, 4, 9, 13, 15), Photos : Michèle Loneux (5, 17), Eric Walravens (3, 8, 10, 11, 12, 14, 16), Jean Wieme (6, 7) Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux (ULG) C. Siemianow (HEC Rivageois) « Vivre, c’est se reproduire». Depuis le déploiement de la queue du paon jusqu’aux luttes entre mâles de lucanes ou de grands mammifères, les animaux adultes mettent en œuvre toutes sortes de stratégies pour séduir e et s’assurer les faveurs d’un partenaire potentiel. L’animal investit une bonne part d’énergie dans le développement de parures nuptiales spectaculaires et dans de nombreuses activités comportementales orientées vers la reproduction : chants et appels divers, danses gestuelles et parades nuptiales plus ou moins élaborées, combats de rivalité, construction de nid, défense de territoire… Le but étant de réussir à transmettre ses gènes à une descendance. 10 1 11 2 12 3 13 5 4 14 15 6 L ’accouplement des deux partenaires est l’aboutissement des stratégies de rapprochement et de séduction. Ensuite et selon les espèces, les deux parents se désintéressent du sort de leur progéniture après la ponte, et même décèdent, ou les deux s ’investissent dans la protection et l’élevage des jeunes, ou l ’un des deux seulement se charge de protéger les œufs et les jeunes. Les parades, la construction des nids, la défense du territoire, la fécondation et la ponte ne sont que les premières étapes de la reproduction.… 17 16 7 18 19 22 8 25 19 20 23 9 Une liste commentée des animaux photographiés est donnée dans le document d’accompagnement. 24 Photos: M. Loneux (7, 8, 9, 12, 23), E. Walravens (1, 2, 4, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 24, 25, 26) et J. Wieme (3, 5, 6, 19). 26 21 Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux Chez certains animaux, l ’activité de reproduction se borne aux phases de rapprochement des sexes et à l ’accouplement et la fécondation des œufs émis par la femelle. Ils ne s’occupent pas de la réussite de leur reproduction. Certains meurent même après s ’être reproduits. C ’est souvent le cas chez les insectes. D ’autres au contraire s’investissent à des degrés divers dans le deuxième temps de la reproduction : la naissance et la survie des jeunes. Ils ont souvent peu de jeunes à la fois et ne se reproduisent pas nécessairement chaque année (éléphants, baleines,… ). 1 Aider le ou les jeunes à survivre et se développer est un investissement pour l’avenir de l ’espèce qui demande pas mal d ’énergie de la part du ou des parents impliqués. Outre la protection contre les prédateurs, ils assurent l ’approvisionnement en nourriture et même en chaleur. Lorsqu ’un seul parent est impliqué, c ’est le plus souvent la femelle : l ’autruche et le phalarope sont deux espèces illustrant le contraire chez les oiseaux; l ’alyte accoucheur est un exemple d ’exception chez les amphibiens . 2 La majorité des reptiles pondent des œufs qu’ils déposent dans un sol relativement meuble ou une crevasse protégée et dont ils ne s’occupent plus : tortues, serpents, sauriens. Quelques espèces toutefois veillent sur le nid et aident les jeunes à éclore : les pythons, les cobras, le crocodile du nil… En Europe, trois espèces de reptiles sont ovovivipares et ont pu ainsi coloniser les milieux plus frais des latitudes nord : le lézard vivipare Lacerta vivipara, la vipère péliade Vipera berus et l ’orvet Anguis fragilis. 6 Groupe de femelles lézards vivipares se chauffant au soleil. Leurs flancs élargis montrent qu’elles sont pleines et donneront bientôt naissance à des jeunes bien développés. L ’exposition au soleil active le métabolisme et favorise le développement des embryons qu ’elles portent. La gestation des jeunes chez les animaux vivipares et la production de lait pour leur allaitement chez les mammifères se font évidemment sur le métabolisme énergétique de la femelle. 3 Tous les cas et les degrés d’investissement existent dans le règne animal. La plupart des invertébrés et des vertébrés dits « inférieurs » appartiennent à la première catégorie, et la plupart des oiseaux et des mammifères appartiennent à la deuxième. Mais on trouve des exceptions dans tous les groupes. C ’est chez les mammifères que l ’investissement en temps est maximum puisque certaines espèces, dont l ’homme, s ’occupent de leurs jeunes pendant de très nombreuses années. 7 4 5 La reproduction des amphibiens passe par un stade aquatique. Les adultes s ’accouplent et pondent mais ne s’occupent pas de leur progéniture. Une exception en Europe : le crapaud alyte accoucheur Alytes obstetricans. Il doit son nom au fait que le mâle se charge des chapelets d ’œufs et les garde enroulés autour de ses pattes jusqu ’à l ’éclosion des têtards. Il vit caché dans les trous de vieux murs pendant la journée, et va humidifier régulièrement ses œufs si l‘air est trop sec. 8 Chez les oiseaux, les deux parents sont souvent responsables de l’élevage des jeunes ensemble. 9 12 10 11 Ce n ’est pas le cas, par exemple, pour le tétras lyre ou petit coq de bruyère, emblème des Hautes-Fagnes, où la femelle assure seule l’élevage de la couvée. 13 14 Dessin: Dr Franz MÜLLER, Fulda (D) Araneus diadematus, Épeire diadème juste avant de pondre, l ’abdomen distendu Dolomedes fimbriatus, Dolomède avec son cocon 17 15 A. diadematus, même femelle juste après la ponte Tégénaire gardant ses cocons. On distingue de petites araignées prêtes à sortir Les araignées sont des mères admirables . Celles qui transportent leur cocon accroché dans les chélicères ne se nourrissent plus jusqu’à l’émancipation des jeunes. Certaines meurent après cette épreuve. Pisaura mirabilis, Pisaure femelle gardant la nursery de ses jeunes Lycoses femelles, l ’une avec son cocon accroché aux filières, l’autre transportant ses jeunes éclos sur le dos. 18 16 La liste des animaux photographiés est donnée dans le document d ’accompagnement. Photos: M. LONEUX (12), E. WALRAVENS (1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), J. WIEME (4, 5) 19 20 Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux Certains animaux effectuent de grands déplacements saisonniers d’une zone d’hivernage vers une zone de reproduction : ces déplacements sont appelés migrations. 2 Tout le monde sait que beaucoup d ’oiseaux sont de grands migrateurs. Les hirondelles, les cigognes, les oies et les grues sont certainement les plus connues en Europe. 9 1 4 Un oiseau migrateur recherche les conditions météo les plus ava ntageuses pour voyager : ciel clair, vents favorables. Par très mauvais temps, il doit trouver un milieu qui lui convienne pour reprendre des forces. En vol, il a besoin d ’environ 12 fois plus d ’énergie qu ’au repos . Il lui faut régulièrement faire le plein d ’énergie. Son carburant c ’est la graisse. Un petit oiseau peut accumuler 30 à 40% de son poids normal en graisse, stockée sous forme de coussinets sur le ventre et la poitrine. Ces réserves doivent être régulièrement reconstituées. Elles sont de précieuses provisions pour le voyage en raison de leur forte capacité énergétique pour un faible poids. Sur son trajet, l ’oiseau migrateur doit donc disposer de haltes bien pourvues en nourriture correspondant aux exigences de son espèce : la qualité de l ’offre alimentaire sur les lieux de halte est très importante. Ces lieux doivent en outre être tranquilles, éloignés de terrains de loisirs et de chasse, car chaque fuite d ’un oiseau dérangé entraîne une déperdition d ’énergie. Lors des haltes, les oiseaux migrateurs sont capables d ’augmenter leur capacité d ’absorption alimentaire de 40%. En 4 à 10 jours, le plein de graisse est accompli. La consommation d ’insectes permet une reconstitution des réserves lipidiques plus rapide que celle de baies. Parmi les insectes migrateurs, les papillons sont les plus étudiés. En Amérique du Nord, le Monarque Danaus plexippus (9 ) est le plus célèbre: il fut le premier lépidoptère dont on a pu vérifier qu’il ne faisait pas un voyage à sens unique. Ces papillons se rassemblent en grappes par milliers sur certains arbres de leurs sites d ’hivernage (carte 10: Sud des Etats-Unis et Mexique). 5 7 8 6 Exemples de distances parcourues par certains oiseaux migrateurs en un an : Bergeronnette grise Motacilla alba Rouge-gorge Alouette des champs Étourneau Bergeronnette Caille Rossignol Coucou Milan noir Grue cendrée Hirondelle de cheminée Cigogne Sterne arctique 11 Rougegorge Erithacus rubecula 3 Belgique— Région méditerranéenne occident.— Belgique Belgique— Ouest de la France— Belgique Belgique— Espagne/Afrique du Nord— Belgique Belgique— Afrique du Nord— Belgique Belgique— Afrique du Nord— Belgique Belgique— Sud du Sahara— Belgique Belgique— Afrique tropicale— Belgique Belgique— Afrique occidentale— Belgique Scandinavie— Afrique du Sud— Scandinavie Belgique— Afrique du Sud— Belgique Belgique— Afrique du Sud— Belgique Arctique— Antarctique— Arctique 1.600-3.000 km 1.000 km 3.000-4.000 km 4.000 km 4.000 km 7.000 km 12.000 km 12.000 km 20.00-24.000 km 18.000 km 18.000 km 34.000 km 10 En Belgique, un groupe d ’étude des papillons migrateurs s’est constitué et fonctionne grâce à un réseau de collaborateurs bénévoles qui communiquent leurs observations de terrain. 13 12 Les papillons « vrais » migrateurs remontent jusqu’à chez nous en provenance des régions méditerranéenne, subtropicale et tro picale, et ne peuvent résister à la rigueurde nos hivers. Leur présence dans notre pays est toujours la conséquence d’un vol migratoire. Ce sont, par exemple, le Vulcain ( Vanessa atalanta ), la Belle -Dame ( Vanessa cardui ), les piérides jaunes comme le Souci ( Colias crocea ) et le Soufré ( Colias hyale). Beaucoup d’autres animaux que des oiseaux effectuent des migrations. Parmi les mammifères terrestres citons les éléphants, gnous, zèb res, bisons et rennes (ou caribous, carte 14), des chauves -souris d ’Amérique du Nord et d ’Europe (notamment la noctule en Europe); parmi les mammifères m arins, les baleines, qui vont d ’une zone de reproduction à une zone de nourrissage généralement polaire (carte 15) et les pinnipèdes (dont les mors es); parmi les reptiles, les tortues marines; des poissons dont les plus connussont les saumons et les anguilles, et même des insectes, dont le criquet pèlerin (dit « criquet migrateur ») et certains papillons (voir ci-contre). Vulcain Le caribou (Rangifer tarandus) parcourt 10.000 km entre les forêts de conifères au sud et les Barren Grounds s ’étendant au delà du cercle polaire. Parmi ceux aux mœurs généralement nocturnes, citons le Sphinx du liseron (Agrius convolvuli ), le Sphinx tête -demort (Acherontia atropos ), le Moro sphinx ( Macroglossum stellatarum ), le Gamma ( Autographa gamma ). Moro-sphinx 17 Belle-Dame 18 Gamma 19 16 14 15 Pour en savoir plus: • WWF Panda n°17, 1986 : Migrateurs sans frontières, trimestriel Janvier-Février- Mars 1986 • Dernières nouvelles, Feuille de contact trimestrielle du groupe « Etude des Papillons Migrateurs de Belgique », Marcel GILLARD Editeur, site internet http://perso.infonie.be/pap.mig/ Dessins d ’après : •Otto VON FRISCH , Les migrations des animaux, Ed. Flammarion, 19 69, 127 pp. (3, 7, 10) • Pierre-Henry FONTAINE, Les baleines de l’Atlantique Nord, biologie et écologie, Ed. Multimondes (Ste.- Foy, Québec, Canada), 1998 (15) • Barry COX, D.P. MOORE, Ph. WHITFIELD, Le grand livre du monde vivant, Ed. Nathan et Club France Loisirs, 1990 (14) Photos : Michèle LONEUX (1, 10), Eric WALRAVENS (2, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19) Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux Crapaus pélodyte Pelodytes Rainette méridionale punctatus Hyla meridionalis 4 3 Les animaux utilisent les sons comme moyens de communication. 1 C ’est chez les oiseaux que les sons sont les plus diversifiés et mélodieux. Certains oiseaux sont des virtuoses en la matière et produisent des chants extrêmement musicaux. Ils chantent au printemps pour attirer la femelle et marquer leur territoire. 2 6 5 Crapaud calamite Bufo calamita Les Amphibiens Anoures (grenouilles et crapauds), utilisent un ou deux « sacs vocaux » comme caisses de résonance. Les chants choraux des grenouilles vertes (genre Rana ), des rainettes (genre Hyla), des crapauds verts et des crapauds calamites portent à des centaines de mètres. Grenouilles vertes Rana esculenta Sittelle torchepot Sitta europaeaa Pouillot véloce Phylloscopus collybita Rainette méridionale Hyla meridionalis, au sac vocal particulièrement dilaté Mais des mammifères comme les baleines à fanons (Cétacés Mysticè tes) et des singes gibbons (Primates) produisent également des chants mélodieux. Le s cris sonores sont largement utilisés par les mammifères. Les fréquences de sons produits et utilisés par les animaux ne s ont pas toujours toutes audibles par les différentes espèces cohabit ant dans le même milieu, l ’homme y compris. Toutefois, la gamme des fréquences perçues par un animal est plus grande que la gamme de s fréquences dans laquelle il émet (schéma ci -dessous). Rainette Rougegorge Chauves-souris Dauphins Chat Chien Homme Gamme d ’émission Gamme de réception 50-8000 Hz 2000-13000 Hz 10000-120000 Hz 7000-120000 Hz 760-1520 Hz 450-1080 Hz 85-1100 Hz 50-10000 Hz 250-21000 Hz 1000-120000 Hz 150-150000 Hz 60-65000 Hz 15-50000 Hz 20-20000 Hz L ’espèce humaine entend les fréquences qui vont de 20 à 20.000 Hz (en arrondissant), avec des différences selon l’âge : les plus jeunes entendent mieux les sons de plus grande fréquence, c ’est-à-dire les sons aigus. Par référence à sa propre perception, l ’Homme appelle ultrasons les sons émis à une fréquence de plus de 20.000Hz et infrasons les sons dont la fréquence est plus petite que 20 Hz. La sensibilité de l ’oreille humaine varie avec la fréquence du son. Elle est maximale pour les sons de 1000 à 4000 Hz. Cette différence de sensation s ’accroît avec l ’âge. Enfin, nous ne sommes sensibles aux infrasons que s ’ils dépassent un niveau d ’intensité de l ’ordre de 60 décibels. Les micromammifères (campagnols, mulots, musaraignes) émettent des sons très aigus et des ultrasons auxquels leurs prédateurs (renard, chat, chouettes…) sont sensibles. Ils se font repérer par leurs cris… Crapaud persillé Pelodytes punctatus 7 Fréquence (Herz) (échelle logarithmique) Le crapaud commun (Bufo bufo) et la grenouille rousse (Rana temporaria) émettent des sons plus discrets : ils gonflent simplement leur gorge pour chanter et n ’ont pas de réel sac vocal. 8 9 10 Grande sauterelle verte Tettigonia viridissima , femelle Grillons domestiques Acheta domestica Couple de criquets des adrets Chorthippus apricarius, mâle stridulant Parmi les insectes qui émettent dans l ’audible, citons les cigales et les Orthoptères. (criquets, sauterelles, grillons et courtilière). Les mâles stridulent émettent un chant bien spécifique en période de reproduction (en été) pour attirer les femelles. Grillon des champs Gryllus campestris, chantant à l ’entrée de son terrier Pour le chercheur, ces chants constituent un bon moyen de recenser les différentes espèces d ’un milieu, exactement comme le chant des oiseaux permet de les recenser au printemps. Grillons des bois Nemobius sylvestris, mâle, goutte de sperme et femelle La plupart des chants d ’insectes s ’étendent largement dans les ultrasons. Les troupeaux de baleines communiquent dans l’eau par des chants sous -marins dont les fréquences s’étendent sur une gamme très large de sons audibles et d ’ultrasons, et même vers les infrasons pour certaines espèces. Les troupeaux d ’éléphants d ’Afrique utilisent des infrasons pour communiquer entre eux. Certains poissons émettent des sons dont les plus basses fréquences se situent à la limite des infrasons (16 -20 Hz). Les chiens sont sensibles aux ultrasons et on les dresse parfois à venir à l ’appel d ’un sifflet à ultrasons. 16 11 13 12 Un autre large champ d’application des sons est l ’utilisation d ’ultrasons comme système de repérage par les chauves -souris et les Cétacés Odontocètes (baleines à dents) pour visualiser les proies et les obstacles dans leur milieu environnant : • sonar des dauphins et autres mammifères marins Odontocètes • système d ’écholocation des Chiroptères (chauves-souris). Pipistrelle émettant ses cris 15 14 Pipistrelle commune Pipistrellus pipistrellus au repos Campagnol roussâtre Clethrionomys glareolus A la différence des Orthoptères qui émettent leurs sons en frottant deux parties de leur corps (aile et patte ou ailes ensemble), les cigales émettent des sons en faisant vibrer leurs « cymbales », composées de milliers de fibres rigides placées devant une cavité de résonance, de chaque côté de l’abdomen. Le son amplifié ainsi est très puissant., 17 Petite cigale de montagne Cicadetta montana Photos : M. LONEUX (1, 2, 10), Eric WALRAVENS (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) Dessins : Anne-Marie MASSIN, FERN asbl Chez les chauves-souris, l ’émission se fait par la bouche, la réception par les oreilles, parfois considérablement agrandies d ’ailleurs (cas de l ’Oreillard, dessin sup. droit). Certaines émettent aussi un peu par le nez. Les rhinolophes ou « fers-à-cheval » émettent uniquement par leur nez, foliacé en forme de selle et adapté à cette fin (dessins ci-contre). Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux Les poissons sont les seuls vertébrés capables de produire des décharges électriques. On connaît plus de 100 espèces de poissons capables de produire de l’électricité, mais quelques-uns seulement sont assez puissants pour affecter l’homme et les gros animaux. Les poissons qui envoient de fortes décharges électriques ont tendance à les émettre uniquement quand l’occasion se présente, alors que ceux qui émettent faiblement le font en permanence. La plupart des poissons électriques vivent en mer. Parmi eux, les torpilles et les raies, poissons cartilagineux, souvent benthiques. Toutes les espèces de torpilles possèdent, de part et d’autre de la tête, deux organes réniformes capables de produire des décharges électriques soit au gré de l’animal, soit en réponse à une excitation extérieure (stimulus). Il est possible que les décharges soient utilisées dans un but défensif et offensif: les torpilles étourdissent leurs proies (petits poissons, mollusques et crustacés) puis les dévorent calmement. c Les torpilles, comme la torpille électrique Torpedo torpedo , et la torpille ou tremble Torpedo marmorata (maximum 1,5 m de long), ont le corps presque discoïde, une queue courte et une peau lisse et sans piquants. Elles vivent, comme les raies, sur les fonds marins dans les mers chaudes et tempérées, le plus souvent enfouies sous le sable. Les petites espèces ne dépassent guère 30 cm ( Narcine brasiliensis ), la plus grande peut atteindre près de 2m de long ( Torpedo nobiliana ) La tension la plus élevée mesurée chez une torpille avoisine les 220 volts; mais en général, quand l’animal n’est pas dérangé, la tension est régulière et considérablement plus faible, de l’ordre de 60 volts. Les organes électriques des torpilles dérivent de muscles branchiaux. Ils se composent de petites plaques entassées les unes sur les autres en colonnes ( a), exactement comme une pile de Volta. On peut en trouver 500000 dans chaque organe ( b, c) Chez l’énorme torpille Torpedo nobiliana , qui peut peser 90 kg et mesurer 1,80m, il peut y avoir plus d’un millier de piles, composées chacune de plusieurs centaines de plaquettes. Si elles étaient connectées en série, elles produiraient des voltages considérables, mais de nombreuses plaquettes sont reliées en parallèle, ce qui augmente la puissance au détriment du potentiel. On a mesuré une valeur de 300 volts. b a 1. Torpedo sp. La queue des raies (famille des Rajidés ) est pourvue d’organes de nature musculaire qui produisent de faibles décharges électriques (4 volts seulement). Ces faibles décharges joueraient notamment un rôle au cours de la parade nuptiale de ces animaux. 2. Raie brunette Raja undulata 3. Raie Raja sp. vue par dessous En eau douce, les poissons mormyres sont très intéressants du point de vue utilisation de décharges électriques. Ces poissons largement répandus dans les lacs et rivières d’Afrique sont le plus souvent benthiques et se nourrissent de vers, d’insectes et de mollusques. Certains ont un museau en forme de trompe d’éléphant. Les muscles de leur pédoncule caudal fonctionnent comme des organes électriques et produisent un champ continu de faible décharges de féquences variables qui enveloppent le corps du poisson. Le cervelet des mormyres est très gros et contient des centres récepteurs d ’électricité. L ’ensemble du système fonctionne un peu comme un radar, détectant les distorsions du champ électrique provoquées par la proximité de proies ou d ’obstacles. Les mormyres sont donc bien adaptés à la recherche de nourriture dans les eaux troubles et obscures qui constituent leur habitat naturel. L ’anguille électrique ( Electrophorus electricus ) est l’espèce électrique la plus puissante en eau douce. Elle vit dans les fleuves et rivières du continent sud -américain. Ses décharges atteignent 500 à 650 volts et pourraient foudroyer un cheval. Elle possède 3 organes électriques situés le long de ses flancs: deux sont utilisés pour les décharges défensives, tandis que le troisième, plus faible, joue le même rôle que les organes des Mormyridés. Un autre poisson électrique d ’eau douce puissant est le poisson-chat électrique d ’Afrique ( Malapterus electricus, non illustré ), qui peut envoyer des décharges d ’environ 350 volts. Electrophorus electricus Gymnotus carapo 4. Gymnarchus niloticus Le gymnote strié ou poisson -couteau Gymnotus carapo ressemble beaucoup à l ’anguille électrique, mais ses décharges sont très faibles. 5. Gnathonemus petersi Dessins d’après : • Peter J. WHITEHEAD, 1976, Ainsi vivent les poissons , coll. Ainsi vivent les animaux, éd. Elsevier, Paris, 165 pp. • Franco DE CARLI, 1976, L ’univers inconnu des poissons en couleurs , éd. Elsevier Séquoia, Paris- Bruxelles, 255 pp. Photos : Christian MICHEL/Aquarium (1, 4, 5); E. WALRAVENS (2, 3) Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux L ’occurrence de la bioluminescence parmi les animaux invertébrés est presque aussi diverse que les animaux euxmêmes. Parmi les vertébrés, elle est produite essentiellement chez les poissons. La mer est le siège de la majorité des manifestations lumineuses. La relative rareté de la bioluminescence chez les animaux terrestres ou d’eau douce n’est pas vraiment expliquée. La production de lumière sert généralement de moyen de communication. 1 Lumière émise par la femelle du Vert luisant Lampyris noctiluca. Le mâle de cette espèce n’a pas d’organes lumineux Les insectes luminescents les plus faciles à voir sont des Coléoptères Cantharoïdes de la famille des Lampyridés. La majorité des espèces de cette famille ont des organes photogènes. Il en existe près de 2000 espèces de par le monde, dont les vers luisants (lampyres) et les lucioles. Le nom de « ver luisant » est donné en rapport avec l ’aspect vermiforme de la femelle, alors que le mâle ressemble bien à un coléoptère, ailé et capable de voler. Les Lampyridés ne mangent pas, ou peu, à l ’état adulte, mais les larves sont prédatrices et se nourrissent d ’escargots et de limaces. Tous les stades de développement, des œufs aux adultes sont capables d ’émettre de la lumière, mais c ’est la femelle adulte qui produit la lumière la plus forte. Ses organes lumineux sont situés sur la face ventrale de ses trois derniers segments abdominaux, et sont composés d ’une couche de luciférine sur un fond réfléchissant composé de minuscules cristaux. La lumière est produite par l ’oxydation de la luciférine, grâce à une enzyme (luciférase), et nécessite de l ’oxygène et de l ’eau. La lumière émise est vert-bleu et presque toute l ’énergie chimique est convertie en lumière : il n ’y a qu ’une faible production de chaleur. La fonction de la lumière émise par la femelle est d ’attirer les mâles. 2 Vert luisant Lampyris noctiluca femelle 3 Accouplement de vers luisants Lampyris noctiluca 4 Larve de ver luisant Lampyris noctiluca Semblable à la femelle, mais avec des taches rondes jaunes sur l es côtés du corps Mâle du Petit ver luisant Lamprohiza splendidula 5 Vue ventrale de la larve de ver luisant Femelle du Petit ver luisant Lamprohiza splendidula 8 Lumière émise par la femelle du Petit vert luisant Lamprohiza splendidula 6 7 Vue ventrale du mâle de Petit ver luisant, montrant ses segments abdominaux luminescents Les adultes (imago) du Petit ver luisant ne se nourrissent pas. Les mâles meurent après l ’accouplement, les femelles vivent encore quelques jours et pond ent leur œufs dans le sol. Les larves sont très plates, gris foncé, resse mblant à des cloportes. Elles mangents presqu’uniquement des escargots. 9 Pleurobrachia pileus Animal marin pélagique en forme de petite groseille transparente atteignant 3 cm de diamètre. Il appartient à l’embranchement des Cténaires ou Cténophores, est carnivore et se nourrit d ’autres animaux planctoniques. La masse de gelée transparente qui forme l ’essentiel du corps est irisée et lumineuse. 10 La nuit, au cours de leur vol de parade nuptiale, les lucioles m âles émettent des éclairs auxquels les femelles, posées au sol ou sur la végétatio n, répondent. Le dialogue entre mâle et femelle, étudié sur différentes espèces a méricaines et asiatiques, est codé par la durée des éclairs, le nombre d ’impulsions dans le signal, et la fréquence des impulsions. La caractéristique la pl us importante des signaux émis par la femelle de chaque espèce est le temps qu ’elle met pour répondre aux éclairs du mâle. Ces caractéristiques dépendent éga lement de la température ambiante. En Amérique du Nord, les femelles de certaines autres espèces d e lucioles (genre Photuris ), prédatrices, répondent aussi aux signaux émis par les mâles d ’autres espèces (genre Photinus) et attirent, pour les dévorer, les mâles qu’elles ont ainsi leurrés. Chez les poissons, la lumière est émise de façon intermittente au niveau d’organes lumineux appelés photophores. Il s’agit soit de cellules glandulaires, soit de dépressions particulières occupées par des bactéries lumineuses symbiotiques. Les poissons à photophores glandulaires sont par exemple les Stomatoïdés, comme le poisson démon Chauliodus sloani, et les Mictophidés ou poissonslanternes, comme le Maurolicus muelleri. Les poissons à bactéries lumineuses sont des Macruridés et quelques espèces de morues abyssales. L ’association symbiotique apporte oxygène et nourriture aux bactéries, et lumière au poisson. L ’utilité de la lumière émise n’est pas très claire : chez les Macruridés, on estime qu’elle joue un rôle au cours des danses nuptiales. Elle pourrait servir également à la reconnaissance entre individus d’une même espèce, ou comme appât pour certains poissons pêcheurs (Cératioïdés). Disposition des photophores chez quelques poissons lumineux : (1) squale, (2) Acropoma sp., (3) Sternoptyx, (4) Searsia, (5) baudroie des profondeurs, (6) Saccopharynx , (à droite) Anomalops katopteron, chez qui les organse situés sous les yeux peuvent soit apparaître, soit se rétracter. Printemps des Sciences Musée de Zoologie 15 Mars 2002 M. Walravens-Loneux Photos : Eric WALRAVENS Dessin : d’après P. WHITEHEAD, Ainsi vivent les poissons, Ed. Elsevier Sequoia, 1976