La vie marine impose une grande taille aux mammifères aquatiques
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Quiconque a été témoin de baleines ou d’éléphants de mer pourrait penser que les mammifères marins pourraient avoir une taille illimitée, mais de nouvelles recherches révèlent que la croissance des mammifères est plus limitée dans l’eau que sur terre.
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Cette découverte par les chercheurs de Stanford contraste avec les théories précédentes suggérant que la pression sur la taille devrait être plus détendue dans l’eau en raison de l’environnement plus vaste et de la capacité des animaux à flotter plutôt qu’à supporter leur poids sur les jambes. À la place, le groupe a constaté que la taille des mammifères aquatiques est limitée à une taille minimale par la nécessité de retenir la chaleur et à la taille maximale par des difficultés à obtenir suffisamment de nourriture pour survivre. Le groupe a publié ses conclusions dans PNAS.1
De nombreuses personnes considèrent que la vie marine est plus libératrice pour les mammifères, mais nous constatons qu’elle est en réalité plus contraignante selon le co-auteur Jonathan Payne, professeur de sciences géologique à l’École de Terre, Énergie et Environnement de Stanford. Ce n’est pas que l’eau qui vous permet d’être un gros mammifère, mais vous devez être un gros mammifère pour pouvoir vivre dans l’eau.
Gros, mais pas trop
Même si les mammifères, qui vivent dans l’eau, partagent la même forme de corps oblong, ils ne sont pas étroitement liés entre eux. Les phoques et les lions de mer sont étroitement liés aux chiens, les lamantins partagent l’ascendance avec les éléphants et les baleines et les dauphins sont liés aux hippopotames et autres mammifères à sabots.
Pour en savoir plus sur la façon dont ces groupes de mammifères terrestres ont adopté leur forme caractéristique lorsqu’ils sont devenus aquatiques, les chercheurs ont compilé des masses corporelles pour 3 859 espèces vivantes et 2 999 espèces de mammifères fossiles à partir d’ensembles de données existants. L’analyse comprend environ 70 % des espèces vivantes et 25 % des espèces disparues. Ils ont analysé les données avec un ensemble de modèles développés en collaboration avec Craig McClain du Louisiana Universities Marine Consortium.
À partir de cette analyse, le groupe a constaté qu’une fois que les animaux terrestres vivent dans l’eau, ils évoluent très rapidement vers leur nouvelle taille en convergeant autour de 450 kg. Les plus petits ancêtres, comme les parents de chiens, ont convergé vers une taille similaire à celles des hippopotames pour atteindre ce poids optimal ce qui suggère qu’un poids conséquent est adapté pour la vie aquatique, mais seulement jusqu’à un certain point. Le groupe souligne que les loutres, qui sont aquatiques depuis bien moins longtemps, ne suivent pas cette tendance, peut-être parce que beaucoup d’espèces de loutres vivent encore une grande partie de leur vie sur terre.
La clé est d’avoir un arbre phylogénétique pour comprendre comment ces espèces sont liées les unes aux autres et la quantité de temps qui a eu lieu entre différents événements embranchement évolutionnaires selon l’auteur principal Will Gearty, un étudiant diplômé à Stanford Earth. L’arbre des relations ancestrales nous permet de construire des modèles basés sur des données d’espèces modernes pour prédire la taille corporelle des ancêtres et voir quelles trajectoires évolutionnistes qui correspondent le mieux à ce que nous voyons aujourd’hui.
La chaleur et la nourriture
Le groupe soutient que la plus grande taille aide les mammifères aquatiques à retenir la chaleur dans l’eau qui est inférieure à la température corporelle. Quand vous êtes très petit, vous perdez de la chaleur dans l’eau si vite que cela vous met en danger selon Payne.
Ils suggèrent également que le métabolisme augmente avec la taille et cela affecte la capacité d’un animal à collecter de la nourriture ce qui limite la croissance des grands mammifères aquatiques. Fondamentalement, les animaux sont des machines qui ont besoin d’énergie pour fonctionner. Ce besoin d’énergie impose des limites strictes sur ce que les animaux peuvent faire et quelle taille ils peuvent atteindre selon McClain, qui était un co-auteur de l’étude.
La gamme de tailles viables pour les mammifères dans l’océan est en fait plus petite que la gamme de tailles viables sur terre selon Payne. Si les loutres sont l’exception à la taille minimale, les baleines à fanons prouvent l’exception à la taille maximale. Ces baleines dépensent beaucoup moins d’énergie sur l’alimentation que leurs homologues à dents, car elles filtrent tous leurs aliments ce qui les rend plus efficaces et leur permet de devenir plus grosses que les baleines à dents.
Le cachalot semble être le plus grand animal que vous pouvez obtenir sans une nouvelle adaptation selon Gearty. La seule façon de devenir aussi gros qu’une baleine à fanons est de changer complètement la façon dont vous mangez. Les chercheurs ont commencé à travailler sur l’étude en 2014 et ils évaluent actuellement comment des approches similaires peuvent être utilisées pour expliquer la distribution de la taille corporelle dans d’autres groupes d’animaux, en particulier ceux qui ont des espèces terrestres et aquatiques.
L’espoir est qu’il existe des explications plus simples qui peuvent s’appliquer à d’autres espèces incluant les animaux terrestres selon Payne. Cela ouvre la possibilité que la taille du corps puisse s’expliquer par les principes de base de la physique et de la chimie.
