Comment de nouvelles espèces d’oiseaux apparaissent

Une grande partie d’un débat vieux de plusieurs siècles sur où et comment les nouvelles espèces d’oiseaux se forment a maintenant été résolu. Des chercheurs de l’Université de Copenhague ont apporté la preuve que les oiseaux des zones montagneuses – où vivent la grande majorité des espèces de la planète – ont quitté les habitats des basses terres pour des altitudes de montagne de plus en plus élevées tout au long de leur évolution. Des millions d’années de fluctuations climatiques ont contribué à pousser les espèces d’oiseaux vers le haut – comme c’est probablement le cas actuellement.

L’une des questions fondamentales de la biologie, et un débat académique séculaire, est la suivante : comment se forment de nouvelles espèces ? Et comment les espèces se retrouvent-elles sur des sommets de plusieurs kilomètres de haut ? En effet, 85 % des vertébrés de la planète – oiseaux compris – vivent dans des zones montagneuses où les habitats de plaine isolent les espèces et les populations animales les unes des autres.

« La discussion sur l’apparition des espèces d’oiseaux de montagne est en cours parmi les chercheurs scientifiques depuis de nombreuses années. Certains disent – « De toute évidence, les oiseaux peuvent simplement voler d’une montagne à une autre », tandis que d’autres disent – « Eh bien, en fait, ils ne le font pas. » Les scientifiques se disputent à ce sujet depuis Darwin et Wallace. Mais jusqu’à présent, personne n’avait la preuve scientifique », explique le professeur associé Knud Andreas Jønsson du Musée d’histoire naturelle du Danemark à l’Université de Copenhague.

Lui et un certain nombre de collègues chercheurs de l’Université de Copenhague sont maintenant en possession de preuves qui peuvent régler la querelle séculaire – ou du moins la partie de celle-ci concernant l’énorme région insulaire autour de l’Indonésie et de l’Australie. Les preuves proviennent de la collecte de génomes entiers de diverses populations d’oiseaux sur la plus grande île tropicale du monde, la Nouvelle-Guinée montagneuse.

Les analyses génomiques ont établi que les espèces d’oiseaux émergent dans les basses terres, puis se déplacent de plus en plus haut dans les zones montagneuses pendant des millions d’années – probablement à la fois en raison de la concurrence et du changement climatique – avant de finalement disparaître. Pour cette raison, les sommets des montagnes, comme les îles, sont souvent qualifiés d’impasses évolutives. Les résultats ont été publiés dans Communication Nature.

Plus on se rapproche du sommet, plus la variation génétique est grande

En séquençant l’ADN d’oiseaux de la même espèce, mais vivant sur deux montagnes distinctes, les chercheurs ont pu étudier à quel point ces populations sont génétiquement différentes les unes des autres.

« Nous pouvons voir que plus les oiseaux vivent haut dans les montagnes, plus les différences entre les populations d’une même espèce sont grandes. Certaines populations sont si différentes qu’on pourrait prétendre qu’il s’agit d’espèces distinctes. À l’inverse, il existe de plus grandes similitudes entre les populations des basses terres. Cela nous indique que la propagation de nouvelles espèces doit avoir eu lieu depuis les habitats des basses terres vers le haut », explique Knud Andreas Jønsson, l’auteur principal de l’étude.

Parce que les chercheurs connaissent également le temps de génération de ces oiseaux, ils ont pu mesurer que le déplacement des espèces des basses terres vers les sommets des montagnes s’est produit progressivement, sur quelques millions d’années.

Knud Andreas Jønsson souligne que l’étude ne suggère pas nécessairement un schéma ascendant de colonisation à l’échelle mondiale. Par conséquent, il est important d’étudier les processus de formation des espèces dans des régions zoogéographiques spécifiques.

Les fluctuations climatiques ont poussé les oiseaux plus haut dans la montagne

L’étude montre également que les fluctuations climatiques, en particulier au cours des deux derniers millions d’années – connues sous le nom d’oscillations climatiques du Pléistocène – ont provoqué des fluctuations spectaculaires de la taille des populations. À certains moments, les fluctuations climatiques ont probablement contribué à l’évolution de la pente ascendante.

« Au fur et à mesure qu’il se réchauffe, les forêts de montagne et les oiseaux sont poussés plus haut, là où il y a de moins en moins d’habitat et là où ils sont plus susceptibles de disparaître. En conséquence, on observe de grandes fluctuations dans la taille des populations. , les populations diminuaient et plus les chances d’une population de poursuivre sa colonisation s’amenuisaient », explique Knud Andreas Jønsson.

En moyenne, les espèces d’oiseaux survivent quelques millions d’années avant de disparaître. Plus la population est petite, plus une espèce est vulnérable et plus son risque d’extinction est grand. Comme le souligne le chercheur :

« Nos analyses démontrent que les espèces vivant sur les sommets des montagnes sont âgées de 5 à 10 millions d’années. Ainsi, les espèces les plus anciennes et les plus spécialisées vivent à des altitudes de 3 à 4 kilomètres, et en petit nombre. Les fluctuations climatiques peuvent accélérer le processus, de sorte que les espèces anciennes s’éteindront plus rapidement. Ce sera probablement aussi une conséquence du réchauffement climatique d’aujourd’hui. »

Les oiseaux de montagne sont les plus menacés

De grandes étendues de forêt de plaine ont disparu dans la région Nouvelle-Guinée-Indonésie. Par conséquent, l’accent a été mis sur la perte des nombreuses espèces de plaine qui y vivent. Mais selon le chercheur, les nouveaux résultats pourraient servir à donner la priorité à la conservation des oiseaux des hautes terres.

« Il ne fait aucun doute que les espèces d’oiseaux des hautes terres sont les plus vulnérables au réchauffement climatique. Étant donné qu’il a fallu des millions d’années pour que leurs populations se constituent et leur grande variation génétique sur les sommets individuels des montagnes, il faudrait peut-être faire quelque chose de plus pour les préserver. Ce n’est pas seulement un objectif mondial de préserver les espèces, mais de préserver la diversité génétique », conclut Knud Andreas Jønsson.

ENCADRÉ : OCCASIONNELLEMENT, L’IMPROBABLE SE PRODUIT

Bien que la colonisation des espèces se produise généralement des habitats des basses terres vers les hautes terres, il existe également un échange génétique régulier mais limité entre les sommets des montagnes. Cela se produit lorsque quelques individus par génération parviennent à voyager d’une chaîne de montagnes à une autre et à se propager. Alors que certains pourraient penser que cela ne devrait pas être trop surprenant pour une créature ailée, Knud Andreas Jønsson trouve cela étonnant :

« L’ifrit à tête bleue est l’une des espèces qui effectuent occasionnellement le voyage de plus de 100 kilomètres à travers les montagnesIfrita Kowaldi), un oiseau chanteur forestier stationnaire. Sans les nouvelles données, je dirais : « Je n’y crois tout simplement pas ! » Dans le passé, nous avons utilisé des émetteurs satellites pour suivre des oiseaux forestiers similaires en Nouvelle-Guinée et nous avons constaté qu’ils avaient tendance à ne pas se disperser du tout. Mais parfois, l’improbable se produit, s’il y a suffisamment de temps et suffisamment d’individus au sein d’une population », conclut Knud Andreas Jønsson.

ENCADRÉ : À PROPOS DE L’ÉTUDE

• Un nombre disproportionné d’espèces animales de la Terre sont concentrées dans les zones montagneuses. Alors que les montagnes représentent environ un quart de la surface de la Terre, 85 % de toutes les espèces d’oiseaux, d’amphibiens et de mammifères vivent dans les zones montagneuses.
• La Nouvelle-Guinée abrite plus de 4 600 espèces de vertébrés, dont plus de 700 espèces d’oiseaux. Avec l’Australie, il appartient à la région zoogéographique exceptionnellement unique de l’Océanie.
• Les oiseaux étudiés appartiennent au groupe connu sous le nom d’oiseaux chanteurs, ou « ordre des Passériformes », qui représentent près de la moitié de toutes les espèces d’oiseaux dans le monde. Les oiseaux chanteurs sont apparus en Australie/Nouvelle-Guinée il y a environ 30 à 40 millions d’années.
• Une partie des résultats de la recherche a été publiée dans la célèbre revue scientifique Communication Natureen janvier 2022.
• La recherche a été menée par José Martín Pujolar, Andrew Hart Reeve, Jonathan D. Kennedy, Petter Zahl Marki, Thorfinn S. Korneliussen et Knud Andreas Jønsson de l’Université de Copenhague ; Mozes PK Blom et Martin Irestedt du Natural History Museum, Suède ; Benjamin G. Freeman de l’Université de la Colombie-Britannique, Canada ; Katerina Sam de l’Université de Bohême du Sud, République tchèque ; Ethan Linck de l’Université du Nouveau-Mexique, États-Unis ; Tri Haryoko de l’Agence nationale pour la recherche et l’innovation (BRIN), Indonésie ; Bulisa Iova du Musée national et galerie d’art de Papouasie-Nouvelle-Guinée, Papouasie-Nouvelle-Guinée ; Bonny Koane, Gibson Maiah et Luda Paul du New Guinea Binatang Research Centre, Papouasie-Nouvelle-Guinée.
• La recherche est financée par la Fondation Villum.