Vol : paradigme de sauts évolutifs
L'évolution n'est pas force mais processus.
L'évolution n'est pas cause mais loi.
John Morley (1838-1923). Politicien et journaliste anglais.
Dans l'évolution de la vie, plusieurs groupes d'animaux ont réussi à voler activement. Les insectes d'abord, les pterosaures, puis les oiseaux et enfin les chauves-souris, séparément, ont réussi à lever les pieds de la terre et à regarder le monde sous une autre perspective, c'est-à-dire à ajouter à leur vie une troisième dimension inconnue.
Peu de sauts évolutifs ont eu autant d'influence que la capacité de voler, ce qui suppose un changement vertigineux dans l'évolution d'une lignée. Cette nouvelle capacité incorpore la clé de la serrure de nombreuses portes et permet aux animaux d'accéder à de nouveaux couloirs écologiques jusque-là inconnus. Il suffit de voir le succès évolutif des animaux volants: On connaît 1100 espèces de chauves-souris (20% des mammifères), 10.000 espèces d'oiseaux (55% des sauropsides) et 950.000 espèces d'insectes (81% des arthropodes).
Il s'agit d'un sujet qui a été discuté depuis longtemps sur la façon et pourquoi la capacité de voler a été développée et qui a toujours été l'un des débats les plus passionnants sur l'évolution. Et c’est que le vol est le paradigme des réalisations évolutionnaires, la réalisation qui pose les bases d’une nouvelle lignée évolutionnaire, devant laquelle il vaut la peine de laisser voler l’imagination. Revenons et commençons le voyage sur l'évolution du vol, les hypothèses d'évolution et les modèles de vol.
Voler, pourquoi, pourquoi?
Le rêve de l'homme de voler se reflète toujours dans la légende d'Ikaro et Dédale. Cependant, la légende d'Icare coïncide rarement avec l'évolution de la capacité de vol. Une seule raison principale est de différencier radicalement les deux histoires – mythologique et naturelle – : les ailes construites par père et fils dans le but de fuir la Crète, tandis que l'évolution les a créées sans but ni destin.
Chercher des choses dans l'évolution est un travail inutile, car l'évolution n'a pas la capacité de regarder vers l'avenir. L'évolution concerne des moments et des lieux déterminés ; la sélection naturelle – moteur principal de l'évolution – préfère les exemplaires les mieux adaptés à des moments et des lieux déterminés. Ceux qui sont capables de survivre dans certaines conditions et d'avoir plus de descendants sont ceux qui écrivent l'histoire évolutionnaire.
La théorie de l'évolution a été présentée par Charles Darwin et Alfred Wallace en 1858. Les nouvelles idées des deux naturalistes étaient aussi inconfortables qu'une goutte d'huile versée dans un récipient d'eau entre les guildes de l'époque. Les idées étaient absolument révolutionnaires et, bien qu'elles aient été acceptées par plusieurs, beaucoup ont trouvé difficile de mettre de côté une mentalité statique et ordonnée et d'assumer une vision d'un monde en constante évolution.
L'un des combattants des idées de Darwin était le naturaliste britannique George Mivart. Selon Mivart, bien que la sélection naturelle puisse expliquer l'abondance ou la conservation des espèces, elle ne pouvait pas clarifier comment de nouvelles espèces ou caractéristiques apparaissaient. Mivart, comme beaucoup d'autres, ne pouvait pas comprendre quels avantages pouvaient offrir à un animal un quart d'oeil, une demi-queue ou quelques minuscules ailes.
Darwin a dû faire face à ce dilemme et, à partir de là, il a trouvé une réponse intéressante qui deviendrait le jalon de l'orthodoxie de l'évolution: la nécessité d'écarter le concept de continuité fonctionnelle. Autrement dit, les caractéristiques ne doivent pas remplir la même fonction dans toutes les générations. Un oiseau peut-il voler avec 10% des ailes ? Non, bien sûr. Mais qui dit que ces dix ailes avaient une fonction de voler dès le début?
XIX. Ce concept a pris de la force à la fin du XXe siècle. On l'a appelé préadaptation, mais en raison de la connotation finaliste qui peut avoir son nom, les paléontologues Stephen Jay Gould et Elisabeth Vrba ont créé le concept d'exaptation au début des années 80. Le phénomène appelé exaptation consiste à donner une nouvelle utilisation à une caractéristique adaptée par la sélection naturelle pour une fonction donnée. Aujourd'hui, il est difficile de comprendre l'évolution de la capacité de vol sans la contribution de Darwin, Gould et Vrba.
Hypothèses évolutives
Toutes les théories de la capacité de voler sont basées sur l'exaptation, c'est-à-dire que les protons, au lieu d'être pour voler, étaient initialement utilisés pour quelque chose de différent. On ne sait pas pourquoi les ailes étaient utilisées avant de voler. Plusieurs hypothèses ont été posées, car il n'existe pas d'hypothèse unique pour expliquer l'évolution de tous les groupes animaux.
Hypothèse du prédateur
Les ailes se développeraient pour la capture de petites proies, selon cette hypothèse. Plus les ailes sont grandes, plus l'animal aurait de nourriture.
Hypothèse du planeur
Selon cette hypothèse, les animaux volants provenaient des ancêtres planeurs. En fait, plus les ailes sont longues et larges, plus la capacité de planification est grande. Il existe actuellement des reptiles et des mammifères qui ne volent pas activement mais qui sont capables de réaliser de longs vols de planification, comme les lézards et les collugas du genre Draco.
Hypothèse du curseur
Selon cette hypothèse, les ailes ne servaient qu'à aider à maintenir l'équilibre pendant la course et à donner des sauts plus longs. Les petites ailes améliorent l'efficacité de course, comme l'ont démontré une étude réalisée avec des chites de différentes espèces. Les alevins seraient, entre autres, des caractéristiques bénéfiques pour la chasse ou la fuite.
Modèles du Sud
Tous les animaux volant partagent une caractéristique : être des ailes. Les ailes des insectes proviennent d'appendices du squelette extérieur, qui diffèrent sensiblement du reste. Cependant, les ailes des ptérosaures, des oiseaux et des chauves-souris présentent de plus grandes similitudes entre elles. Cependant, ils ne sont pas des éléments homologues, c'est à dire, ils n'ont pas la même origine. Les trois modèles sud-sud ont des similitudes dues à des limitations imposées par la phylogénie (comme les os qui forment le bras) et la biomécanique du vol (bases physiques pour le vol), mais il est évident que chacun a suivi son chemin, car différents modèles fonctionnels sont apparus.
Modèle de ptérosaures
Les pterosaures ont été les premiers vertébrés qui ont obtenu la capacité de voler et les plus grands animaux volants sur Terre. Les rois de l'air sont restés pendant plus de 140 millions d'années, jusqu'à ce que 65 millions d'années aient disparu avec la plupart des dinosaures (sauf oiseaux). On croit que le modèle de vol des pterosaures a émergé d'un corridor d'arcoauros, car les ancêtres planeurs des pterosaures ne sont pas connus.
Modèle d'oiseaux
Le groupe d'oiseaux a eu le plus grand succès parmi les vertébrés volants. Comme nous l'avons déjà mentionné, plusieurs études ont révélé que certains jeunes oiseaux qui n'ont pas les ailes entièrement formés utilisent les ailes pour courir. En outre, les fossiles ont montré que les oiseaux sont les descendants des dinosaures bipède. Il est donc possible que les ailes, avant d'être des structures valides pour voler, soient des structures auxiliaires pour courir. D'autre part, il semble que leur formation est liée à la capacité de régulation de la température interne du corps, de sorte qu'ils sont un exemple de plus de l'exaptation.
Modèle chauve-souris
Les chauves-souris sont le groupe animal le plus récent qui a réussi à voler. Le débat sur l'évolution de la capacité de vol des chiroptères est toujours en vie. Bien qu'historiquement on ait cru qu'ils étaient issus d'animaux planeurs, il existe aujourd'hui des scientifiques qui défendent que le vol actif a été obtenu par d'autres voies. Ceux-ci ont utilisé l'information basée sur l'utilisation de la queue et l'embryogénie pour défendre leurs hypothèses.
Motifs de l'étude de l'évolution
L'essence de tout cela ne se limite pas à l'origine et la morphologie des ailes. Le fait que les chauves-souris aient 600 pulsations par minute ou que les colibris agitent les ailes 50 fois par seconde n'est pas le résultat de la simple évolution des ailes. L'agitation des ailes suppose une dépense énergétique énorme et l'ajustement de l'anatomie et la physiologie corporelle à cette dépense a été la réalisation la plus spectaculaire développée par les animaux volants. Bien qu'une caractéristique concrète - le développement des ailes, par exemple - puisse provoquer le début d'une nouvelle voie évolutive, il faut des milliers de changements et d'adaptations pour développer une caractéristique efficace et évolutive stable comme le vol.
Évolution, préadaptation, exaptation... L'étude du développement du vol a de nombreuses conséquences. Beaucoup de choses ont été trouvées au cours des dernières décennies et de nombreuses théories et modèles ont émergé dans l'imagination humaine. Bien que l'analyse de l'évolution soit un exercice abstrait rétrospectif, la connaissance et l'expérimentation basées sur les modèles actuels est la voie pour comprendre ce voyage passionnant. Et c'est que le présent peut nous offrir plus d'informations que prévu sur l'avenir et l'avenir.
Y a-t-il plus d'exercice mental qu'étudier et déduire le fonctionnement de notre environnement ?
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