Radiation évolutive

Le rayonnement adaptatif est un rayonnement à évolution rapide. Il s'agit d'une augmentation du nombre et de la diversité des espèces de chaque lignée. Il produit davantage de nouvelles espèces, et ces espèces vivent dans un plus grand nombre d'habitats.

Certaines définitions l'expriment en termes d'un seul clade : "Le rayonnement adaptatif est la prolifération rapide de nouveaux taxons d'un seul groupe ancestral". Cependant, dans les cas les plus frappants, comme celui du Trias après le plus grand événement d'extinction de l'histoire de la Terre, de nombreuses lignées ont subi un rayonnement rapide simultanément. Cela doit avoir un rapport avec la disponibilité de niches écologiques et l'absence relative de concurrence.

Le biote d'Ediacaran est le résultat d'une radiation métazoaire précoce. La plus grande radiation de toutes a eu lieu au début de la période cambrienne, lorsque la plupart de nos phylactères animaux ont évolué : voir la liste des phylactères animaux.

En l'absence relative de concurrence, les groupes se diversifient pour remplir les habitats et les niches disponibles. Il s'agit d'un processus d'évolution qui s'appuie sur la sélection naturelle.

Le terme a été introduit et discuté par George Gaylord Simpson, le paléontologue qui a contribué à la synthèse de l'évolution moderne. D'autres préfèrent ne pas utiliser ce terme. Robert L Carroll préfère utiliser le terme de grandes transitions évolutives, bien qu'il s'avère que toutes ou la plupart d'entre elles pourraient également être décrites comme des radiations adaptatives. D'autres utilisent des termes comme macro-évolution, ou même méga-évolution, comme si les processus étaient différents de ceux qui se produisent en dessous du niveau des espèces. Il fait partie de la théorie de l'évolution que tous les processus ont lieu au niveau des populations. Cependant, tous s'accordent à dire que la vitesse de l'évolution change, quelle que soit la façon dont elle est mesurée.

L'évolution des becs d'oiseaux et des modes d'alimentation a entraîné une forte augmentation du nombre d'espèces d'oiseaux. Il existe au moins 9 000 espèces d'oiseaux vivants, bien plus que les mammifères.Zoom
L'évolution des becs d'oiseaux et des modes d'alimentation a entraîné une forte augmentation du nombre d'espèces d'oiseaux. Il existe au moins 9 000 espèces d'oiseaux vivants, bien plus que les mammifères.

Mesure des taux de changement

Les enregistrements de la chronologie sont troublés par des lacunes dans les archives fossiles, souvent aux premiers stades cruciaux où les effectifs sont faibles et la répartition géographique très limitée. "En réalité, il y a de longues périodes dans presque chaque lignée pour lesquelles les traces fossiles restent inconnues". p297 Ces lacunes affectent notre connaissance du temps, et des changements dans la forme et la fonction du corps.

Néanmoins, lorsque plusieurs lignes nettement nouvelles apparaissent dans un court laps de temps, il semble raisonnable de dire que le rythme du changement a été étonnamment rapide. Un exemple serait l'apparition de nouveaux groupes de reptiles dans le Trias supérieur. En utilisant le terme "reptile" au sens large, ces groupes comprennent les dinosaures, les ptérosaureuses, les chéloniens (tortues), les crocodylomorphes (Crocodiliens au début), les phytosaures et les ichtyosaures un peu plus tôt (Trias moyen).

Ces radiations se sont produites après le grand événement d'extinction du Permien-Trias qui a mis fin à l'ère paléozoïque. Le Trias lui-même a connu plusieurs extinctions moins importantes (mais toujours significatives). Malheureusement, le Trias possède le plus pauvre registre de fossiles de toute l'ère mésozoïque.

Causes

Innovation

L'évolution d'une nouvelle caractéristique peut permettre à un groupe de se diversifier car elle rend possible de nouvelles façons de vivre. L'exemple le plus frappant est celui de l'œuf cléidoic, qui s'est développé chez les premiers amniotes et a permis aux vertébrés d'envahir la terre. L'œuf cléidoïque doit avoir été développé au dernier Dévonien ou au début du Carbonifère. Les amphibiens, qui se sont ramifiés avant cet événement, pondent encore leurs œufs dans l'eau, et sont donc limités dans leur capacité à exploiter les environnements terrestres.

Un exemple d'innovation plus modeste est l'évolution d'une quatrième cuspide dans la dent de mammifère. Cette caractéristique permet d'augmenter considérablement l'éventail des denrées alimentaires dont on peut se nourrir. L'évolution de ce caractère a donc augmenté le nombre de niches écologiques disponibles pour les mammifères. Ce trait est apparu plusieurs fois dans différents groupes au cours du Cénozoïque, et dans chaque cas, il a été immédiatement suivi d'un rayonnement adaptatif. Chez les oiseaux, l'évolution du vol a ouvert de nouvelles possibilités, et au moins deux énormes radiations adaptatives se sont produites (une avant et une après l'événement d'extinction de K/T). L'évolution du vol des insectes, qui a conduit à d'énormes radiations à l'ère mésozoïque, est encore plus frappante. Ensuite, ces groupes d'insectes ont développé des moyens de se nourrir des plantes à fleurs. Aujourd'hui, ils sont nettement plus nombreux que toutes les autres formes de vie animale.

Opportunité

Les radiations adaptatives se produisent souvent lorsque des organismes pénètrent dans des environnements dont les niches sont inoccupées, comme un lac nouvellement formé ou un chapelet d'îles isolées. La ou les populations colonisatrices peuvent se diversifier rapidement et profiter de toutes les niches possibles. Des opportunités se présentent lorsque des ponts terrestres se forment entre des zones qui étaient auparavant séparées, et lorsque des espèces arrivent à un nouvel endroit dans le monde.

Dans le lac Victoria, un lac isolé qui s'est formé récemment dans la vallée du rift africain, plus de 300 espèces de cichlidés ont émis un rayonnement d'une espèce parentale en seulement 15 000 ans.

Les îles vacantes

Sur environ 17 000 km2, les îles hawaïennes possèdent la collection de drosophiles la plus diversifiée au monde, vivant des forêts tropicales aux prairies de montagne. Environ 800 espèces de drosophiles hawaïennes sont connues.

Des études montrent un "flux" clair d'espèces des îles les plus anciennes vers les plus récentes. Il y a également des cas de colonisation vers des îles plus anciennes et de disparition d'îles, mais ces cas sont beaucoup moins fréquents. D'après la datation radioactive au potassium/argon, les îles actuelles datent de 0,4 million d'années (mya) (Mauna Kea) à 10mya (Necker). Le plus ancien membre de l'archipel hawaïen encore au-dessus de la mer est l'atoll de Kure, qui peut être daté de 30 mya. L'archipel lui-même, produit par le déplacement de la plaque du Pacifique au-dessus d'un point chaud, existe depuis bien plus longtemps, du moins jusqu'au Crétacé. Les îles hawaïennes et les anciennes îles qui se trouvent maintenant sous la mer forment la chaîne de monts sous-marins Hawaï-Empereur ; et de nombreuses montagnes sous-marines sont des guyots.

Toutes les espèces de drosophiles indigènes que l'on trouve sur Hawaiʻi semblent descendre d'une seule espèce ancestrale qui a colonisé les îles, il y a environ 20 millions d'années. La radiation adaptative qui a suivi a été stimulée par un manque de concurrence et une grande variété de niches vacantes. Bien qu'il soit possible pour une seule femelle enceinte de coloniser une île, il est plus probable qu'il s'agisse d'un groupe de la même espèce.

Il y a d'autres animaux et plantes sur l'archipel hawaïen qui ont subi des radiations adaptatives similaires, bien que moins spectaculaires.

Extinctions massives

Les radiations adaptatives suivent généralement les extinctions de masse. Après une extinction, de nombreux créneaux sont laissés vacants. Un exemple classique est le remplacement des dinosaures non aviaires à la fin du Crétacé par des mammifères au Paléocène.

1. L'espèce A migre du continent vers la première île. 2. Isolée du continent, l'espèce A évolue vers l'espèce B. 3. L'espèce B migre vers la deuxième île. 4. L'espèce B évolue vers l'espèce C. 5. L'espèce C recolonise les premières îles, mais est maintenant incapable de se reproduire avec l'espèce B. 6. L'espèce C migre vers la troisième île. 7. L'espèce C évolue vers l'espèce D. 8. L'espèce D migre vers la première et la deuxième île. 9. L'espèce D évolue vers l'espèce E. Ce processus peut se poursuivre indéfiniment jusqu'à ce qu'une grande diversité soit atteinte.Zoom
1. L'espèce A migre du continent vers la première île. 2. Isolée du continent, l'espèce A évolue vers l'espèce B. 3. L'espèce B migre vers la deuxième île. 4. L'espèce B évolue vers l'espèce C. 5. L'espèce C recolonise les premières îles, mais est maintenant incapable de se reproduire avec l'espèce B. 6. L'espèce C migre vers la troisième île. 7. L'espèce C évolue vers l'espèce D. 8. L'espèce D migre vers la première et la deuxième île. 9. L'espèce D évolue vers l'espèce E. Ce processus peut se poursuivre indéfiniment jusqu'à ce qu'une grande diversité soit atteinte.

Les grands rayonnements

  • L'explosion cambrienne : la plus célèbre de toutes les radiations adaptatives. La plupart des phyla sont apparus pendant ou juste avant le Cambrien.
  • Vol : toutes les formes d'animaux volants ont un grand succès
    • Le vol des insectes : le Pterygota : le plus grand nombre d'espèces vivantes sont des insectes volants.
    • Le vol chez les oiseaux : l'origine des oiseaux : le plus grand nombre de vertébrés terrestres.
  • La radiation des dinosaures au Trias supérieur.
  • Le rayonnement du Crétacé supérieur des plantes à fleurs.

Pages connexes

  • Adaptation

Questions et réponses

Q : Qu'est-ce que le rayonnement adaptatif ?


R : Le rayonnement adaptatif est un processus d'évolution rapide qui augmente le nombre et la diversité des espèces dans chaque lignée, produisant davantage de nouvelles espèces qui vivent dans un plus large éventail d'habitats.

Q : Comment fonctionne le rayonnement adaptatif ?


R : Le rayonnement adaptatif fonctionne en diversifiant les groupes pour occuper les habitats et les niches disponibles, ce qui est un processus évolutif dirigé par la sélection naturelle.

Q : Qui a introduit le terme "rayonnement adaptatif" ?


R : Le terme a été introduit et discuté par George Gaylord Simpson, le paléontologue qui a contribué à la synthèse évolutionniste moderne.

Q : Y a-t-il une autre terminologie utilisée pour le rayonnement adaptatif ?


R : Robert L Carroll préfère utiliser le terme de transitions évolutives majeures, bien qu'il s'avère que toutes ou la plupart d'entre elles pourraient également être décrites comme des radiations adaptatives. D'autres utilisent des termes comme macroévolution, ou même méga-évolution, comme si les processus étaient différents de ceux qui se produisent en dessous du niveau de l'espèce.

Q : Le rayonnement adaptatif a-t-il lieu au niveau de la population ?


R : Oui, cela fait partie de la théorie de l'évolution que tous les processus ont lieu au niveau des populations.

Q : Quel est un exemple de radiation des premiers métazoaires ?


R : Le biote de l'Édiacarien était un exemple de radiation précoce des métazoaires.

Q : Quand les plus grands phylums animaux ont-ils évolué ?


R : Les plus grands phylums animaux ont évolué au cours de la période cambrienne, lorsque la plupart des phylums ont subi une radiation rapide et simultanée en raison de la disponibilité de niches écologiques et d'une concurrence relativement faible.

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