Adaptations des amphibiens du désert &Reptiles
Thomas R. Van Devender
Les amphibiens et les reptiles ont de nombreuses adaptations différentes qui leur permettent de vivre dans les déserts, en évitant les extrêmes d’aridité, de chaleur ou de froid. Les animaux peuvent n’être actifs qu’à certaines saisons et à des moments favorables de la journée. Beaucoup utilisent l’environnement pour réguler activement leur température corporelle, évitant ainsi les extrêmes mortels. Et certains sont bien adaptés aux surfaces sur lesquelles ils vivent – avec des appendices modifiés pour creuser ou la capacité de courir sur le sable meuble, d’y plonger, d’y nager ou d’y faire du vent latéral.
Avant que les animaux vertébrés ne s’adaptent à des habitats terrestres spécifiques, comme les déserts, ils ont d’abord dû s’adapter à la vie sur terre. Les principales adaptations à la vie sur terre ont eu lieu au Paléozoïque, il y a 400 à 360 mya (millions d’années), avec l’évolution des amphibiens. Les amphibiens, un nom dérivé du mot grec amphibios (un être à double vie), vivent dans l’eau douce à l’état de larve et peuvent se déplacer sur la terre ferme à l’âge adulte. Dans la métamorphose de l’amphibien, de la larve à l’adulte, on peut lire l’histoire de son évolution à partir du poisson-poumon : la larve utilise des branchies pour respirer et des ouvertures le long de sa ligne latérale pour sentir son environnement ; chez l’adulte, ces éléments sont perdus, et les poumons, les membres et les doigts se développent. Les larves aquatiques et la peau fine et perméable, vulnérable à la perte d’eau et à la lumière du soleil, empêchent les amphibiens de vivre entièrement sur terre et limitent leur rayonnement dans les habitats arides. Bien que les premiers amphibiens aient débarqué sur le rivage à la recherche d’insectes, les vertébrés n’ont finalement quitté l’eau que plus tard au Paléozoïque, lorsque les premiers reptiles ont développé une peau imperméable et un œuf doté de membranes (amnios, chorion) pour protéger les embryons de la dessiccation.
Les radiations évolutives des amphibiens et reptiles modernes, ainsi que des mammifères et oiseaux modernes, ont commencé lorsque les dinosaures ont décliné à la fin du Crétacé (98-65 mya). La plupart des adaptations générales à l’aridité ont évolué au cours des saisons sèches des forêts tropicales à feuilles caduques, de l’Éocène (environ 45 millions d’années) au Miocène moyen (15 millions d’années), bien avant l’apparition des déserts d’Amérique du Nord. Les adaptations des espèces endémiques du désert de Sonoran ont probablement évolué dans des forêts tropicales à feuilles caduques ou des buissons d’épines. Le soulèvement de la Sierra Madre Occidental vers 15 millions d’années a modifié les conditions météorologiques. Les reptiles pré-adaptés ont prospéré alors que l’aridité croissante formait le désert de Sonoran à la fin du Miocène (8 mya)
Les environnements désertiques présentent de grandes difficultés pour les amphibiens. Les salamandres tigrées et les grenouilles léopards des plaines ne pénètrent dans le désert qu’à proximité d’étangs permanents, de ruisseaux ou de sources. Les salamandres tigrées deviennent souvent néoténiques (conservant leurs formes larvaires) se reproduisant même à l’état larvaire et ne se métamorphosant que rarement en adultes terrestres.
Le crapaud du désert de Sonoran, le spadefoot du désert, la rainette à tête de casque du nord et d’autres survivent dans le désert en raison de leurs capacités à creuser des terriers pouvant atteindre trois pieds de profondeur où ils passent neuf ou dix mois à la fois. Les spadefoots et les rainettes à tête de casque du nord ont des zones durcies, appelées bêches, sur leurs pattes arrière avec lesquelles ils peuvent creuser. Afin d’empêcher la perte d’eau dans les terriers, les spadefoots sécrètent une membrane semi-perméable qui épaissit leur peau, tandis que la rainette à tête de casque forme un cocon semblable à du cellophane en perdant les couches extérieures de sa peau. Les spadefoots ont une tolérance élevée pour leur propre urée, car ils ne l’excrètent pas lorsqu’ils sont dans leurs terriers.
Le défi ultime pour les amphibiens du désert est de se reproduire dans les mares temporaires produites par les orages d’été très sporadiques et localisés. La plupart des reproductions ont lieu la nuit, les femelles étant attirées par les mâles qui appellent. Le crapaud du désert a évolué à un rythme de développement accéléré – de l’œuf au crapaud en moins de deux semaines ! Dans le sud-est de la Californie, où les précipitations estivales sont moins fiables, les spadefoots émergent dès le premier orage, se déplacent vers les étangs, appellent et se reproduisent, et se gavent de termites grouillantes riches en lipides, souvent en une seule nuit. Les adultes peuvent n’avoir que des réserves de graisse suffisantes pour survivre un an sans se nourrir.
Les reptiles primitifs ont pu rayonner dans des habitats plus secs que les amphibiens grâce à l’œuf amniote doté d’une coquille coriace ou dure, et grâce à leur peau relativement imperméable dotée d’écailles. Les populations n’étaient plusconcentrées près des sources d’eau et les embryons se développaient directement en petits adultes à l’éclosion.
Puisque les reptiles ont une peau fine avec peu d’isolation et que la plupart ne produisent pas de chaleur interne pour alimenter leurs métabolismes, les adaptations pour réguler la température du corps (thermorégulation) sont très importantes. La thermorégulation est possible grâce aux relations complexes entre la température corporelle, les processus physiologiques (réactions chimiques, production d’hormones, etc.) et le comportement. Les schémas d’activité changent avec les saisons, de midi au printemps et en automne à tôt le matin et tard l’après-midi en été. Les reptiles nocturnes, comme le gecko bagué et la plupart des serpents, échangent passivement leur chaleur avec l’air et le sol. En revanche, les lézards diurnes absorbent la chaleur en se chauffant au soleil. Des températures corporelles relativement uniformes sont maintenues de plusieurs façons : par la synchronisation des activités quotidiennes, en entrant et sortant de l’ombre et en changeant l’orientation du corps par rapport au soleil (insolation), en ajustant le contact avec la surface pour réguler le transfert de chaleur (conduction), en changeant de couleur (la peau foncée absorbe l’énergie plus rapidement), etc. De plus, certains reptiles du désert peuvent tolérer des températures corporelles assez élevées ; la plage active de l’iguane du désert, par exemple, est de 100 à 108°F (38-42°C).
Lors des périodes de stress environnemental, les reptiles du désert passent de longues périodes d’inactivité dans des terriers, souvent empruntés à ceux creusés par les rongeurs ou autres mammifères. Pendant l’hibernation en hiver et l’estivation en été, les animaux dans les terriers ont des processus métaboliques fortement réduits. Ils vivent sur l’eau et les nutriments stockés dans leur corps, tandis que les déchets s’accumulent jusqu’à atteindre des niveaux potentiellement toxiques. Les tortues du désert, par exemple, ont une grande vessie urinaire qui peut stocker plus de 40 % du poids corporel de la tortue en eau, urée, acide urique et déchets azotés pendant des mois, jusqu’à ce qu’elles soient capables de boire. Les urates sont séparés de l’eau et peuvent être éliminés sous forme solide, libérant l’eau et les ions pour être réabsorbés. Pendant les périodes de sécheresse prolongées, alors que les tortues sont inactives, elles peuvent réabsorber les minéraux de leur carapace pour les utiliser dans leurs processus métaboliques. Le géant Isla San Esteban et les chuckwallas à épines des îles du golfe de Californie possèdent une paire de sacs lymphatiques latéraux sur les côtés de leur corps qui leur permettent de stocker du liquide extracellulaire. Les chuckwallas et les monstres de Gila, ainsi que les geckos aux pieds nus et les geckos à bandeau occidental stockent l’eau dans les tissus gras de leur queue.
Les espèces de la vallée inférieure du fleuve Colorado en Arizona et en Californie et du Gran Desierto du nord-ouest de Sonora ont un certain nombre de spécialisations pour vivre dans le sable meuble soufflé par le vent. Les lézards latéraux ont évolué avec une forme de locomotion inhabituelle où le corps ne touche la surface qu’en deux points lorsqu’il se déplace. Le lézard cornu à queue plate et le lézard sans pattes de Basse-Californie (un lézard fouisseur ressemblant à un serpent, de la taille d’un crayon à mine, limité à une petite zone sur la côte ouest de la Basse-Californie) ont perdu les orifices d’oreilles externes qui recueillent le sable, présents chez la plupart des lézards. Plusieurs espèces, y compris le lézard sans pattes, le serpent des sables et le serpent à nez plat, ont de petits yeux, une tête étroite, des mâchoires inférieures contre-coudées et des écailles très lisses – des adaptations pour nager et respirer dans le sable meuble. Le lézard à franges possède des écailles pointues, semblables à des franges, sur les orteils allongés de ses pattes postérieures, ce qui lui donne une bonne traction lorsqu’il court sur les dunes. La tête cunéiforme, les valves nasales, les paupières annelées, les rabats d’oreille écailleux et les fines écailles du corps permettent à ce lézard d’échapper aux prédateurs en plongeant et en s’enfouissant dans le sable.
Ainsi, les amphibiens et les reptiles utilisent une variété de mécanismes non seulement pour survivre à la chaleur extrême et à l’aridité, mais en fait pour prospérer dans les déserts chauds et secs. Pratiquement toutes ces adaptations ont été héritées d’ancêtres tropicaux avant la formation, à la fin du Miocène, du désert de Sonoran.