Pourquoi les oiseaux tropicaux sont-ils si colorés ? Une nouvelle étude apporte des éclaircissements

Un arbre généalogique comprenant 9 409 oiseaux espèces a permis aux scientifiques de découvrir pourquoi les tropiques abritent une telle diversité d’oiseaux colorés et comment ces couleurs vibrantes ont évolué et se sont dispersées au fil du temps.

La palette de couleurs des oiseaux visibles depuis votre fenêtre varie en fonction de votre emplacement. Dans les régions éloignées de l'équateur, les oiseaux présentent généralement des couleurs ternes, tandis que plus près des tropiques, vous observerez probablement une plus grande variété de plumes colorées. Les scientifiques ont été intrigués par l'abondance d'oiseaux aux couleurs vives dans les tropiques par rapport à d'autres régions. Ils ont également remis en question les origines de ces oiseaux vibrants, se demandant si les plumes colorées ont évolué sous les tropiques ou si ces oiseaux avaient des ancêtres colorés qui ont migré vers la région depuis ailleurs.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Écologie de la nature et évolutionLes scientifiques ont créé une base de données de 9 409 oiseaux pour étudier la répartition des couleurs à travers le monde. Ils ont découvert que les plumes irisées et colorées provenaient de 415 espèces d'oiseaux dans l'arbre de vie et, dans la plupart des cas, de régions situées hors des tropiques. De plus, l'ancêtre de tous les oiseaux modernes avait probablement lui aussi des plumes irisées.

Chad Eliason, auteur principal, avec des colibris dans les collections du Field Museum. Crédit : Kate Golembiewski, Field Museum

Mécanismes de coloration et méthodes d'étude

« Depuis des décennies, les scientifiques émettent l’hypothèse selon laquelle il existe des espèces d’oiseaux plus vives ou plus colorées sous les tropiques », explique Chad Eliason, chercheur au Field Museum de Chicago et auteur principal de l’étude. « Nous voulions trouver le mécanisme qui nous aiderait à comprendre ces tendances : comment ces couleurs vives sont apparues là et comment elles se sont propagées dans l’arbre généalogique des oiseaux au fil du temps. »

Les animaux produisent des couleurs de deux manières principales : les pigments et les structures. Les cellules produisent des pigments comme la mélanine, responsable des colorations noires et brunes. La couleur structurelle provient de la façon dont la lumière rebondit sur différentes structures cellulaires. L'iridescence, le chatoiement arc-en-ciel qui change en fonction de la façon dont la lumière frappe un objet, est un exemple de couleur structurelle.

Les paradisiers dans les collections du Field Museum. Crédit : Kate Golembiewski, Field Museum

Les oiseaux tropicaux tirent leurs couleurs d'une combinaison de pigments brillants et de couleurs structurelles. Le travail d'Eliason se concentre sur la couleur structurelle, il a donc voulu explorer cet élément de la coloration des oiseaux tropicaux. Lui et ses collègues ont passé au peigne fin des photographies, des vidéos et même des illustrations scientifiques de 9 409 espèces d'oiseaux, soit la grande majorité des quelque 10 000 espèces d'oiseaux vivantes connues de la science. Les chercheurs ont gardé une trace des espèces qui ont des plumes irisées et de l'endroit où ces oiseaux se trouvent.

Les scientifiques ont ensuite combiné leurs données sur la coloration et la répartition des oiseaux avec un arbre généalogique préexistant, basé sur ADNmontrant comment toutes les espèces d’oiseaux connues sont liées entre elles. Ils ont transmis ces informations à un système de modélisation pour extrapoler les origines et la propagation de l’iridescence. « En fait, nous avons fait beaucoup de mathématiques », explique Eliason.

Connaissances et implications évolutionnistes

Compte tenu des liens entre les espèces modernes et de leur localisation, ainsi que des schémas généraux de formation des espèces et de l'évolution de leurs caractéristiques, comme les couleurs, au fil du temps, le logiciel de modélisation a déterminé l'explication la plus probable des couleurs des oiseaux que nous observons aujourd'hui : des oiseaux colorés venus de l'extérieur des tropiques sont souvent arrivés dans la région il y a des millions d'années, puis se sont diversifiés en de plus en plus d'espèces différentes. Le modèle a également révélé une surprise concernant l'ancêtre de tous les oiseaux modernes.

Pour rappel, les oiseaux sont un groupe spécialisé de dinosaures – le plus ancien oiseau connu, Archéoptéryxa vécu il y a 140 millions d'années. Un sous-groupe d'oiseaux appelé Neornithes a évolué il y a 80 millions d'années, et ce groupe est devenu le seul oiseau (et les dinosaures) à survivre à l'extinction massive d'il y a 66 millions d'années. Tous les oiseaux modernes sont membres de Neornithes. Le modèle produit par Eliason et ses collègues suggère que l'ancêtre commun de tous les Neornithes, il y a 80 millions d'années, avait des plumes irisées qui scintillent encore dans l'arbre généalogique des oiseaux.

« J’ai été très heureux d’apprendre que l’état ancestral de tous les oiseaux est l’iridescence », explique Eliason. « Nous avons déjà trouvé des preuves fossiles d’oiseaux irisés et d’autres dinosaures à plumes, en examinant des plumes fossiles et les structures productrices de pigments préservées dans ces plumes. Nous savons donc que les plumes irisées existaient déjà dans le passé. Crétacé– ces fossiles aident à étayer l’idée de notre modèle selon laquelle l’ancêtre de tous les oiseaux modernes était également irisé.

La découverte selon laquelle les premiers Neornithes étaient probablement irisés pourrait avoir des implications importantes pour la paléontologie. « Nous allons probablement trouver beaucoup plus d'iridescences dans les archives fossiles maintenant que nous savons comment les observer », déclare Eliason.

Si cette nouvelle étude nous éclaire sur la manière dont l’iridescence s’est propagée dans l’arbre généalogique des oiseaux au cours de millions d’années, de grandes questions demeurent. « Nous ne savons toujours pas pourquoi l’iridescence est apparue », explique Eliason. « Les plumes irisées peuvent être utilisées par les oiseaux pour attirer des partenaires, mais l’iridescence est également liée à d’autres aspects de la vie des oiseaux. Par exemple, les hirondelles bicolores changent de couleur lorsque l’humidité change, l’iridescence pourrait donc être liée à l’environnement, ou à une autre propriété physique des plumes, comme la résistance à l’eau. Mais en savoir plus sur la façon dont il y a eu autant d’oiseaux irisés dans les tropiques pourrait nous aider à comprendre pourquoi l’iridescence a évolué. »