Pourquoi les manchots ont-ils perdu leurs ailes ?

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Comme chez d’autres oiseaux de mer la capacité à voler semble être un handicap quand il s’agit d’évoluer dans l’eau.

Le vol est un trait adaptatif clé qui a fourni aux oiseaux un net avantage évolutif. Malgré tout plusieurs espèces ont abandonné la voie aérienne, notamment les oiseaux de mer comme les manchots ou les gorfous. Or tous ceux qui ont vu la Marche de l’empereur, un film qui décrit le périple éreintant des manchots royaux entre la mer et leur colonie se disent que c’est une bien fâcheuse idée que d’avoir renoncé au vol.
Des Manchots empereurs dans la mer de Ross, en Antarctique. (Paul Nicklen/National Geographic)


Pour comprendre les raisons de la perte apparemment préjudiciable des ailes, des chercheurs de l’université du Missouri ont étudié plusieurs oiseaux dont des guillemots, animaux qui eux peuvent voler mais aussi plonger pour pêcher. Leur hypothèse étant que les oiseaux capables d’évoluer dans plusieurs milieux doivent privilégier l’une ou l’autre de ces aptitudes.

Leurs résultats publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences indiquent que les guillemots engagent une forte consommation d’énergie quand ils volent, encore plus que celle prévu dans leur modèle. Pour les auteurs, il existe un seuil au-delà duquel une activité est choisie : «Si l'oiseau doit voler plus que ce qu’il nage, il va perdre sa capacité à plonger et inversement : s’il a besoin de nager pour chasser et survivre il aura alors tendance à perdre ses compétences pour le vol», explique Robert E. Ricklefs, un des auteurs de l’étude.

Dans le cas des manchots, ces compétences ont complètement disparu, et leurs ailes ont évolué de façon à former des palmes comme chez certains mammifères marins. L'étude permet également de se représenter les ancêtres des manchots avant la perte de leurs ailes. «Les ancêtres volant des manchots n'étaient sans doute pas très différents dans leur aspect général des guillemots et des espèces voisines, ils devaient probablement se comporter de la même manière», estime le chercheur.


SCIENCES ET AVENIR 23/5/2013

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Au cours de l’évolution, les manchots ont perdu leur capacité à voler. Une étude récente revient sur les raisons de cette disparition. Les résultats suggèrent qu’elle était nécessaire pour que ces drôles d’oiseaux deviennent les excellents nageurs de l’Antarctique d’aujourd’hui.


Les manchots sont des oiseaux marins de l’ordre des sphénisciformes, qui vivent dans l’hémisphère sud et ne savent pas voler. Leurs ailes sont en revanche très bien adaptées à la nage et à la plongée sous-marine. Le manchot papou (Pygoscelis papua), par exemple, peut atteindre une vitesse de 35 km/h sous l’eau, et serait donc près de quatre fois plus rapide qu’un nageur olympique ! Le manchot empereur est quant à lui capable de plonger à plus de 520 m de profondeur pour rechercher sa nourriture. En moyenne, les manchots passent 75 % de leur vie dans l'eau.


Les manchots empereurs vivent en colonies. Ces groupes peuvent compter jusqu’à 100.000 individus. Hot Rod Homepage, Flickr, cc by 2.0

Comme de nombreuses espèces, ces oiseaux doivent traverser de longues distances pour se nourrir et se reproduire. Cependant, plutôt que de voler, les manchots ont choisi de marcher ou de nager. Le célèbre documentaire français La marche de l’empereur met en lumière le long et difficile périple des manchots empereurs (Aptenodytes forsteri) qui parcourent plus d’une centaine de kilomètres et bravent divers obstacles. D’autres espèces, comme celles du genre Pygoscelis, effectuent de grandes migrations en pleine mer.


Contrairement aux manchots, les pingouins savent voler. Pionites melanocephalus, Flickr, cc by nc nd 2.0


Pour élargir leur étude, les chercheurs ont examiné deux autres espèces d’oiseaux marins de l’hémisphère nord : le cormoran pélagique et le guillemot de Brünnich. Elles appartiennent à deux familles distinctes : respectivement les phalacrocoracidés et les alcidés, dont les pingouins font partie. Contrairement aux manchots, ces derniers sont capables de voler, plus ou moins bien, grâce à de petites ailes courtes et arrondies.


Cormoran pélagique - Photo : Linda Tanner / Creative Commons

En fixant des balises sur une quarantaine de ces deux espèces d’oiseaux, les auteurs ont mesuré différents paramètres, comme la vitesse de nage et la profondeur des plongées. Pour connaître la dépense énergétique des oiseaux, l’équipe leur a injecté de l’eau marquée par des isotopes radioactifs. Ces derniers ont servi de traceurs du métabolisme de l’animal. Les chercheurs ont régulièrement prélevé des échantillons sanguins, afin d’estimer l’énergie consommée par l’animal après l'injection de l'eau marquée.


Guillemot de Brünninch - Photo : Vernon Byrd / Fish and Wildlife Service / Domaine public.

Les données obtenues ont été comparées à des informations existantes sur les manchots et les oies. Les résultats montrent que les cormorans et les guillemots fournissent une grande énergie pour voler, la plus élevée mesurée jusqu’ici chez les oiseaux. En natation, ils se débrouillent beaucoup mieux. Cependant, leur dépense énergétique pour se propulser dans l’eau est plus importante que celle d’un manchot de taille similaire.

Il ressort donc que le cormoran pélagique et le guillemot de Brünnich, les oiseaux marins de l’Arctique, s’ils savent à la fois voler et nager, ne sont pas champions en ces domaines. Selon Kyle Elliott, directeur de cette étude, ces recherches montrent que ces animaux sont sur la sellette de l’évolution. «S’ils voulaient se perfectionner en natation, ils devraient faire comme les manchots, c’est-à-dire réduire la taille de leurs ailes, ce qui les empêcherait de voler», explique Robert Ricklefs, participant à la publication.


Cette étude éclaire sur le mécanisme d’évolution des manchots au cours du temps. Vu les milieux extrêmes dans lesquels vivent ces animaux, on peut se demander à quel point le besoin de se tenir chaud à influencé ces modifications. Des expériences prenant ce facteur en compte pourraient apporter de précieuses informations sur cette question.



FUTURA SCIENCES 23/5/2013