Une petite masse corporelle pour un équilibre énergétique parfait chez la chauve-souris

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Un nouveau modèle biophysique fait la lumière sur l’évolution de la morphologie des chauves-souris
Publié: 21juil2022

De nombreuses espèces de mammifères ont tendance à être de plus grande taille et à avoir des membres plus courts dans les régions froides que dans les régions chaudes, ce qui a pour effet de réduire la perte de chaleur. Exception à cette règle connue sous le nom de loi de Bergmann : la chauve-souris, dont le corps est peu volumineux, peu importe le climat. Une équipe de recherche dirigée par l’Université McGill se penche sur le débat de longue date au sujet de la taille des chauves-souris et sur les raisons pour lesquelles les modèles écogéographiques constatés chez les autres mammifères ne s’appliquent apparemment pas aux chauves-souris. Les résultats de l’étude donnent une nouvelle perspective sur la macroécologie complexe des espèces de chauves-souris.

Le vol, une activité énergivore

« La mesure des besoins énergétiques associés à la régulation thermique et à la locomotion chez les animaux sauvages n’est pas une mince tâche. Chez la chauve-souris, c’est d’autant plus compliqué que certaines caractéristiques importantes, telles que le métabolisme et la température corporelle, varient considérablement lorsque des chercheurs capturent des individus pour effectuer des mesures », explique Juan G. Rubalcaba, boursier postdoctoral Marie-Skłodowska-Curie au Département de biologie de McGill. « Par conséquent, nous en savons très peu sur les processus énergétiques soutenant l’évolution de la morphologie, des stratégies d’alimentation et d’autres caractéristiques qui font que les chauves-souris se distinguent des autres mammifères. »

Les chauves-souris ont besoin d’une grande quantité d’énergie pour compenser le poids de leur corps pendant le vol, ce qui limite leur taille. Pour explorer cette théorie, l’équipe a eu recours à un modèle basé sur des principes de thermodynamique et d’aérodynamique afin de déterminer l’effet de la taille du corps et de la surface alaire sur les taux de dissipation de la chaleur du corps et des membranes alaires et sur la force de dérive pendant le vol.

Les chercheurs ont analysé le rapport entre la surface alaire et la masse chez près de 300 espèces de chauves-souris. Les résultats obtenus corroborent les projections voulant que la forme du corps évolue vers un ratio optimal. Plus une surface alaire est grande par rapport à la masse corporelle, plus les taux de dissipation thermique sont élevés, tout comme le coût énergétique associé au maintien d’une température corporelle optimale, alors qu’une masse corporelle élevée fera augmenter le coût énergétique associé au vol.

Petites, mais puissantes

L’étude a également révélé que la force de sélection en faveur du ratio optimal était relativement élevée chez les espèces vivant dans des climats froids, et pour lesquelles le coût énergétique de la thermorégulation est élevé. Ces résultats donnent à penser que les forces de sélection qui s’exercent pour réduire le coût énergétique du vol limitent la masse des chauves-souris dans les régions froides et favorisent ainsi la préservation de la chaleur corporelle.

« Pour prévoir le comportement des organismes face aux changements environnementaux, nous devons absolument comprendre les facteurs et les processus qui influent sur leur évolution, précise Juan G. Rubalcaba, auteur principal de l’étude. Nous espérons que notre nouvelle méthode de calcul des besoins énergétiques des chauves-souris en fonction des conditions climatiques nous permettra aussi de déterminer les effets physiologiques des changements climatiques sur toutes les espèces de chauves-souris. »

L'étude

L’article « Physical constraints on thermoregulation and flight drive morphological evolution in bats », par Juan G. Rubalcaba et coll., a été publié dans PNAS.


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