Comment certains papillons non toxiques repoussent leurs prédateurs ?

papillons adelpha

Par Rédacteur le 30.03.2021

Des chercheurs sont parvenus à démontrer que les oiseaux sont capables d’apprendre à reconnaître les papillons à éviter en raison de leur vitesse et de leur agilité, grâce aux formes et aux couleurs présentes sur leurs ailes.

 
   

Une étude suggère que les couleurs et les motifs de certains papillons avertiraient les prédateurs de leur vitesse et de leur agilité. Chez les papillons Adelpha, de nombreuses espèces présentent l’un des trois motifs communs.

Jeff Gage/Muséum d’Histoire Naturelle de Floride

L’impressionnante variété de couleurs et de formes des ailes des papillons est le fruit de processus évolutifs qui leur permettent non seulement d’attirer des partenaires sexuels, mais aussi de se protéger des prédateurs comme le montre une nouvelle étude publiée dans The Royal Society. Celle-ci a révélé que les oiseaux friands de lépidoptères sont capables de mémoriser les motifs colorés arborés par des spécimens qui leur ont déjà échappé plusieurs fois, afin de ne plus perdre de temps et d’énergie dans des poursuites vaines. Par mimétisme dit « de fuite », d’autres espèces de papillons particulièrement rapides ont au cours du temps adopté les mêmes motifs visuels pour se protéger des prédateurs : n’ayant qu’un seul motif à mémoriser, les oiseaux risquaient moins de se tromper de cibles au cours de leur apprentissage.

papillons non toxiques

 
   

 

De gauche à droite / Adelpha salmoneus, Adelpha cocala et Adelpha epione. Crédit: Jeff Gage/Florida Museum of Natural History.

 Les oiseaux intoxiqués aux « monarques »

Cet avertissement visuel aux prédateurs a été mis en évidence par le passé pour les papillons dotés de défenses chimiques, tel le monarque (Danaus plexippus), un papillon américain aisément identifiable à ses larges ailes orangées serties de nervures noires. Ces couleurs vives annoncent haut et fort leur toxicité, acquise au cours de la vie de la chenille qui grignotait en abondance de l’asclépiade (une plante herbacée toxique). Un oiseau ayant ingéré un monarque sera conséquemment si malade qu’il préférera éviter cet aliment par la suite. Certaines espèces de lépidoptères se sont ensuite parées des mêmes attributs visuels pour se protéger des prédateurs, qu’ils disposent ou non de toxines.

 

Mais ces avertissements visuels sont en réalité plus étendus qu’on ne le pensait. En 1971, une étude menée par l’entomologiste Carl Hildebrand Lindroth portait sur des espèces de coléoptères très vifs, dont les ailes colorées présentaient de grandes similitudes. Le chercheur suédois s’était alors demandé si ces insectes, par ailleurs dépourvus de défenses chimiques, auraient pu s’orner au cours de leur évolution de signes visuels caractéristiques, reconnaissables par leurs prédateurs. C’est cette hypothèse qu’a voulu explorer Keith Willmott, chercheur au Muséum d’histoire naturelle de Floride, et son équipe internationale.

 

« Prédateurs, passez votre chemin ! »

Le chercheur s’était par le passé intéressé au genre Adelpha, qui regroupe des papillons particulièrement véloces, et dont certaines des espèces qui le composent sont presque indissociables. Nombre de chercheurs pensaient jusque-là que ce mimétisme témoignait de défenses chimiques cachées. Keith Willmott soupçonnait quant à lui l’expression d’un « mimétisme de fuite » porteur de ce message : « Prédateurs, passez votre chemin ! Mes capacités de fuite sont bien au-delà de vos talents de chasse« . Restait à prouver le concept.

L’expérience mise au point par l’équipe de scientifiques a recruté des mésanges bleues sauvages, une espèce européenne qui n’avaient jamais vu auparavant de papillons Adelpha. Dans une première phase d’apprentissage, les passereaux ont été mis en contact avec de faux papillons en papier dont les motifs colorés, inédits pour eux, appartenaient à des Adelpha. Ces artefacts ont été associés à deux expériences négatives pour les mésanges : celle de l’amertume et celle de la fuite.

faux papillons

 
   

Les faux papillons utilisés par les chercheurs. Crédit: Erika Páez.

 « Une étude qui fera date »

Sous le faux thorax des premiers papillons étaient attachées une amande préalablement trempée dans une solution amère, alors que les seconds dissimulaient une friandise normale. Ces derniers étaient attachés à un rail, ce qui permettait de simuler une fuite rapide dès qu’un oiseau se décidait à les attaquer. Lors de la seconde phase de généralisation, les mésanges ont montré qu’elles avaient appris à reconnaître les motifs colorés des Adelpha : elles les évitaient cette fois, leur préférant les papillons bruns communs.

Selon Marianne Elias, spécialiste de biologie évolutive au Muséum national d’histoire naturelle et coauteur de l’étude, « cette étude fera date, car c’est une démonstration expérimentale rigoureuse que des prédateurs sont capables d’associer un motif coloré particulier à la difficulté de capture des proies, et de généraliser cette association à des motifs proches ». Il semblerait même que la rapidité et l’agilité des proies soient plus dissuasif pour les prédateurs que leur amertune. En effet, cette expérience a montré que les mésanges étaient 1,6 fois plus susceptibles d’attaquer un papillon de mauvais goût qu’un papillon véloce: le premier fournira toujours un repas à l’oiseau, ce qui ne sera pas le cas du second. La convergence évolutive observée chez certaines espèces de papillon Adelpha, à l’origine de leur grande ressemblance, serait ainsi le fruit du « mimétisme de fuite ». Un processus qui pourrait expliquer pourquoi d’autres insectes dépourvus de défenses chimiques possèdent des indices visuels similaires.

 

Par Angèle Petit

Comment les parures des papillons transmettent toutes sortes de messages codés

Publié le 17/03/21 à 08h45

morpho

Les couleurs interviennent dans l’équilibre thermodynamique des papillons — © Sian COOPER / UNSPLASH

  • Les signaux colorés ornant les ailes des papillons constituent un vecteur de communication des plus importants, selon notre partenaire The Conversation
  • On distingue deux grandes catégories de couleurs : celles destinées au camouflage et celles qui délivrent un message destiné aux partenaires ou aux prédateurs.
  • L’analyse de ce phénomène a été menée par Serge Berthier, professeur en physique à Sorbonne Université.

Si vous avez un jour la chance de vous promener au cœur de la forêt amazonienne, vous verrez forcément cet éphémère flash bleu iridescent qui traverse le sous-bois. Vous venez d’admirer le vol du Morpho ! Dans le vert profond de la forêt et le rouge de la terre, on ne voit que ça. Pourquoi ce papillon parfaitement comestible a-t-il choisi de s’exhiber ainsi ? Dans ce cas précis, il s’agit d’un mâle qui signale sa présence à sa discrète compagne, cachée au sommet de la canopée.

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Chez Morpho rhetenor, les couleurs servent à communiquer au sein de l’espèce : la femelle, jaune et brune, reconnaît le mâle par sa livrée chatoyante et iridescente © Serge Berthier, CC BY-NC-ND

 

Chez les papillons, et particulièrement dans cet environnement chaud et humide, les signaux colorés constituent un des vecteurs de communication intra (au sein d’une même espèce) et interspécifique (envers d’autres espèces, proies ou prédateurs) les plus importants. C’est un jeu complexe où chacun envoie des messages à tout le monde, des informations véridiques, mais aussi trompeuses – des fake news, dirait-on aujourd’hui.

 

L’interprétation de ces jeux subtils a été apportée par les savants explorateurs du XIXe siècle.

Ceux-ci apportèrent beaucoup d’eau au moulin de Charles Darwin, leur contemporain, qui élaborait alors sa théorie de l’évolution des espèces. Ces jeux colorés sont en effet une magnifique illustration de l’évolution et de la sélection naturelle. Ces savants, Henry Walter Bates, Alfred Russell Wallace, Fritz Müeller, pour ne citer que les plus célèbres, ont parcouru l’Amazonie ou les forêts du Sud-est asiatique en tous sens et ont percé les secrets de ces échanges. Un classement des couleurs se met lentement en place, non pas en fonction de leur origine – nous verrons cela plus loin – mais de leur fonction.

Une classification des couleurs

On distingue deux grandes catégories de couleurs, qui valent tout aussi bien pour les animaux que les plantes : les couleurs cryptiques, destinées au camouflage, et les couleurs « sématiques », qui délivrent un message. Les messages des couleurs sématiques peuvent être vrais ou faux, destinés aux partenaires ou aux prédateurs.

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Couleurs et motifs cryptiques de Biston strataria (Hufnagel, 1767) © Serge Berthier, CC BY- NC-ND

 Les messages intraspécifiques, entre mâles et femelles où parfois entre insectes du même sexe, affichent leur appartenance à l’espèce et leur genre (les dimorphismes sexuels, les différences d’aspect sont courants et souvent impressionnants chez les papillons). Les

messages interspécifiques s’adressent aux prédateurs et signalent le danger qu’il y aurait à

attaquer. C’est chez ces derniers que les mimétismes se sont développés. Ils prennent le nom de leurs inventeurs.

Se déguiser en animal non comestible ou dangereux : « j’ai l’air dangereux, mais c’est un faux »

Le mimétisme « batésien », mis en évidence par Henry Walter Bates, est certainement la plus spectaculaire des stratégies défensives des lépidoptères. Elle consiste en l’usurpation par un papillon comestible (le mime) de la livrée sématique – la couleur, les motifs – mais aussi des attitudes de vol d’un insecte non comestible (le modèle), quelle qu’en soit la cause : toxicité, goût désagréable ou venin. Les guêpes ( hyménoptères) par exemple, avec leur abdomen rayé noir et jaune, sont couramment copiées par les lépidoptères. S’il assure une relative immunité au mime, cet insecte qui se drape au fil de l’évolution de couleurs qui ne sont pas les siennes initialement, le mimétisme batésien met l’espèce modèle en danger.

mimétisme batésien

 
   

Mimétisme batésien : à gauche le Monarque Danaus chrysippus (non comestible) et l’un de ses très nombreux mimes, Hippolimnas missipus, comestible © Serge Berthier, CC BY-NC- ND

 L’efficacité du mimétisme batésien est d’autant plus importante que la population mimétique est faible au regard de celle mimée. En effet, l’apprentissage du prédateur s’effectue par une succession de réussites (capturer et manger des insectes comestibles) et d’échecs (insectes non comestibles), une trop forte proportion des insectes-mimes annulerait l’effet d’avertissement des couleurs sématiques des insectes-modèles. De ce point de vue, le mimétisme batésien peut être considéré comme un parasitisme auquel le modèle peut tenter d’échapper en modifiant sa livrée. On peut alors assister à une évolution parallèle du mime et du modèle, ce dernier

tendant à s’éloigner le plus possible du premier qui, ainsi mis en danger, tente de le rattraper.

 

Quand des espèces toxiques se copient les unes les

autres : « ceci n’est pas ma couleur, mais je suis vraiment dangereux »

mimétisme müllerien

 
   

Mimétisme müllérien : Deux espèces toxiques se partageant ma même niche écologiques : Itulia hilione en haut et Thyridia confusa en bas © Serge Berthier, CC BY-NC- ND

 

Les espèces réellement « protégées », car elles sont non comestibles ou dangereuses, et présentant des couleurs sématiques, ne sont pas ipso facto à l’abri des prédateurs. Le danger pour elles, bien réel, survient durant l’apprentissage du prédateur qui, pour associer un désagrément à un signal avertissant, doit y avoir goûté de nombreuses fois. Ce risque d’erreur, souvent fatale pour le papillon, sera d’autant plus faible que le message sera clair et non ambigu. Le message doit être fort – les couleurs sématiques sont voyantes, mais elles ne doivent pas se présenter en trop grand nombre.

 

Ainsi les espèces protégées ont-elles intérêt à offrir une livrée identique aux yeux des prédateurs. Elles se partagent ainsi les pertes dues aux erreurs d’apprentissage des prédateurs et accélèrent ce dernier. Ce type d’associations, dites « müllériennes » et décrites par Fritz Mueller, est un cas limite de mimétisme, puisque tout le monde copiant tout le monde, il n’y a plus de mime ni de modèle bien défini. Et on comprend dès lors que tout intrus comestible dans l’association, par le fait du hasard ou d’un mimétisme batésien, réduit la portée du message.

Curieuses associations de couleurs

On peut souvent observer des papillons très bien camouflés au repos, mais qui exhibent des couleurs très voyantes lorsqu’ils décollent. C’est une autre stratégie.

association cryptique,sémantique

 
   

Association cryptique/sématique, dite association « guillominéenne » chez Catacolia ilia. Les ailes antérieures, exposées au repos sont cryptiques ; les ailes postérieures, visibles en vol, sont sématiques © Serge Berthier, CC BY-NC-ND

 

Les couleurs agissent au gré des mouvements des ailes. Le message est à chercher dans la dynamique de leur apparition ou disparition ! Par exemple, les colorations « éclairs », où un papillon camouflé révèle brusquement les couleurs vives de ses ailes postérieures en décollant, provoquent un instant d’indécision chez l’attaquant. À l’inverse, le prédateur peut être d’abord attiré par un signal visuel fort d’un papillon en vol, et ne plus voir sa proie qui devient invisible lorsqu’elle est au repos. En ce cas, le prédateur, éternellement frustré, finit par associer la couleur non plus à une proie, mais à une absence de proie ! Il finira par ne plus être attiré par cette couleur. Ces phénomènes sont appelés « associations guillauminéennes », du nom de l’entomologiste Guillemin.

Se draper de couleurs pour se tenir chaud

Les couleurs ont une autre fonction, non pas liée cette fois à leur aspect visuel, mais à l’origine pigmentaire de certaines d’entre elles. Les pigments absorbent une partie du spectre solaire pour ne laisser voir que l’autre (un pigment rouge absorbe toutes les longueurs d’onde du violet au jaune). Cette lumière absorbée et donc l’énergie qu’elle transporte sont généralement converties en chaleur. Les couleurs interviennent donc aussi dans l’équilibre thermodynamique des papillons qui sont des organismes « exothermes », qui puisent une grande partie de leur énergie… du soleil.

Ces petites bêtes qui rendent service à la nature

Les fourmis rousses font voyager les graines

Formica rufa se nourrit essentiellement d’araignées et d’insectes ainsi que de miellat, un liquide sucré excrété par les pucerons. Mais ces fourmis raffolent aussi des graines, dont elles consomment la petite excroissance charnue riche en lipides et en protéines, laissant intacte la partie nécessaire à la germination. En transportant ces graines vers leur fourmilière, voire en les perdant en route, elles permettent ainsi à de nouveaux plants de germer loin de la plante mère.

fourmi rousseUne fourmi rousse

Les araignées régulent les populations d’insectes

argiope

L’argiope frelon bâtit sa toile à la lisière des bois, un emplacement propice à la capture des insectes : une étude suisse a montré qu’en été une femelle attrape chaque jour 90 milligrammes d’insectes, soit près de 20 % de son poids ! Parmi les préférés de l’argiope : des orthoptères (sauterelles, grillons) et des hyménoptères (guêpes, fourmis). À l’échelle du globe, les araignées avaleraient entre 400 millions et 800 millions de tonnes de proies par an. Elles font elles-mêmes le régal des oiseaux, des hérissons et des musaraignes…

araignée

Les vers de terre bonifient les sols

ver de terre

Lorsqu’ils trouvent de la nourriture en surface, les vers de terre communs (Lumbricus terrestris) l’emmènent en profondeur où ils la laissent se décomposer avant de la manger, mélangée à de la terre. Sur 1 hectare de sol, l’équivalent de 250 000 lombrics fait ainsi transiter entre 300 et 600 tonnes de terre dans leur tube digestif ! Or leurs déjections enrichissent les sols.

Par ailleurs, les tunnels qu’ils créent aèrent la terre et favorisent la circulation des liquides et des gaz dont se nourrissent les plantes, via leurs racines. Ils accélèrent également l’infiltration de l’eau, contribuant à limiter le ruissellement et l’érosion.

ver de terre

Les géotrupes des bois nettoient les forêts

géotrupe des bois

Anoplotrupes stercorosus, communément appelé bousier, mange les déjections de mammifères (cervidés, chevaux, lapins…) et même des champignons en pleine décomposition ! Au printemps, ce scarabée enterre ses œufs au fond de corridors, parfois longs de plusieurs dizaines de centimètres, creusés dans la terre. Il les installe sur des excréments d’animaux rapportés de la surface et rassemblés en boule, à partir desquels se nourriront les futures larves.

Un bousier au travail

bousier au travail

Les cloportes communs recyclent les détritus

cloporte

Armadillidium vulgare est un détritiphage : il ne mange que des feuilles et des herbes en décomposition. Grâce à ce régime alimentaire, il permet aux nutriments de retourner plus rapidement dans le sol. Souvent caché sous les écorces ou le bois mort, le cloporte dispose d’assistants originaux pour digérer ces détritus : des chercheurs français ont découvert que le système digestif de ces insectes abrite pas moins de 300-espèces de bactéries différentes !

cloporte