Les colibris prospèrent grâce à un mode de vie extrême. Voici comment ils procèdent | Science

Tout le monde aime observer les colibris, de petits êtres aux couleurs vives qui voltigent autour des fleurs et défendent leur domination sur une mangeoire avec leurs dents et leurs ongles.

Mais pour les scientifiques qui les étudient, les colibris sont bien plus qu’un spectacle divertissant. Leur petite taille et leur métabolisme ardent signifient qu’ils vivent sur le fil du couteau, devant parfois éteindre presque complètement leur corps juste pour conserver suffisamment d’énergie pour survivre la nuit – ou pour migrer sur des milliers de kilomètres, parfois à travers l’océan.

Leur régime alimentaire riche en nectar entraîne des taux de sucre dans le sang qui pourraient plonger une personne dans le coma. Et ton vol zigzag Il génère parfois des forces g si élevées qu’elles feraient perdre connaissance à un pilote de chasse. Plus les chercheurs regardent, plus leurs minuscules corps, les plus petits du monde aviaire, cachent des surprises.

“C’est le seul oiseau au monde capable de voler à l’envers”, dit-il. Houx Ernestécologiste de la conservation à l’Université du Wyoming. “Ils boivent du sucre pur et ne meurent pas du diabète.”

Ernest est l’un des rares chercheurs à étudier la manière dont les colibris font face aux exigences extrêmes de leur mode de vie. Voici ce que les scientifiques ont appris sur les adaptations uniques des colibris.

Se mettre au travail

Pendant des années, la plupart des chercheurs ont supposé que les colibris ne passaient qu’environ 30 % de la journée à se livrer à une activité énergétique intense consistant à passer de fleur en fleur et à engloutir du nectar, tout en se reposant la majeure partie du temps restant. Mais quand l’écologiste physiologique Anusha Shankar En regardant de plus près, il découvrit qu’ils travaillaient souvent beaucoup plus dur que cela.

Shankar, qui travaille actuellement à l’Institut Tata pour la recherche fondamentale à Hyderabad, en Inde, a tenté de découvrir comment les colibris à large bec du sud de l’Arizona passent leurs journées. En utilisant une combinaison de méthodes expérimentales, il a mesuré le taux métabolique des oiseaux au cours de diverses activités et calculé leur dépense énergétique quotidienne totale. En ajoutant des données précédemment publiées, Shankar a pu calculer le coût énergétique par minute pour se percher, voler et planer, soit les trois options dont dispose un oiseau pour passer le temps.

Il en a ensuite déduit combien de temps les oiseaux devraient passer à se nourrir et combien de temps ils devaient se percher tout au long de la journée.

«Nous avons fini par constater que c’est très variable», explique Shankar. Au début de l’été, lorsque les fleurs sont abondantes, les oiseaux peuvent satisfaire leurs besoins énergétiques quotidiens en se nourrissant quelques heures et passent jusqu’à 70 % de la journée à se percher. Mais lorsque les fleurs ont commencé à se raréfier, après l’arrivée des pluies de mousson d’été, les oiseaux se sont retrouvés au même endroit. Ils ne se perchaient que 20 % du temps et passaient le reste de la journée à se nourrir..

« Cela fait 13 heures par jour ! » dit Shankar. « Il m’est impossible de passer 13 heures par jour à courir. Je ne sais pas comment ils font.”

Baisser la température

Les colibris ont une astuce qui les aide à épuiser leurs réserves d’énergie : lorsqu’un oiseau risque de manquer d’énergie, il peut devenir léthargique ou engourdi la nuit, abaissant sa température corporelle presque jusqu’à celle de l’air ambiant, parfois juste quelques instants. quelques degrés au-dessus du point de congélation. Lorsqu’il est en torpeur, l’oiseau semble presque dans le coma, incapable de répondre rapidement aux stimuli et ne respirant que par intermittence. Shankar a estimé que cette stratégie peut permettre d’économiser jusqu’à 95 % des coûts métaboliques par heure pendant les nuits froides. Cela peut être essentiel après des jours où un oiseau s’est nourri moins que d’habitude, comme après une tempête. Cela aide également les oiseaux à économiser de l’énergie pour engraisser avant la migration.

Shankar étudie actuellement les parties de leur physiologie que les colibris privilégient pendant la torpeur, en examinant les produits génétiques dont ils ne peuvent pas se passer. « Si vous êtes un colibri qui fonctionne à 10 % de votre métabolisme normal, quels sont ces 10 % qui vous maintiennent en vie ? » demande-t-il.

Un ensemble de gènes que les oiseaux semblent laisser intacts sont responsables de leur horloge interne. “Il est important pour eux de faire les choses au bon moment lorsqu’ils sont en torpeur”, explique Shankar. Par exemple, pour se préparer à affronter le jour, les oiseaux commencent à sortir de leur torpeur une heure avant l’aube, bien avant les signaux lumineux visibles.

Gérer le sucre

Pour nourrir leur métabolisme très élevé, les colibris ingèrent chaque jour environ 80 % de leur poids corporel en nectar. Cela équivaut à une personne de 68 kilogrammes buvant près de 100 à 600 millilitres de Coca-Cola par jour – et le nectar est généralement beaucoup plus sucré qu’une boisson gazeuse.

L’intestin humain est incapable d’absorber le sucre aussi rapidement, c’est pourquoi consommer trop de boissons gazeuses ou de poudres dérange l’estomac, explique-t-il. Ken Welchphysiologiste comparé à l’Université de Toronto à Scarborough. Les colibris font face aux assauts des fuites intestinales, de sorte que les sucres peuvent pénétrer dans la circulation sanguine entre les cellules intestinales plutôt que simplement à travers elles. De cette façon, le sucre quitte rapidement l’intestin, avant de pouvoir provoquer des troubles. Ce transport rapide, et probablement d’autres adaptations, permet aux colibris d’atteindre niveaux de sucre dans le sang jusqu’à six fois supérieures à celles des humains, explique Welch.

Une telle quantité de sucre dans le sang provoque de graves problèmes physiologiques chez l’homme. Cela amène davantage de molécules de sucre à adhérer aux protéines du corps, un processus connu sous le nom de glycation ; À long terme, une glycation excessive entraîne de nombreuses complications du diabète, telles que des lésions nerveuses. Selon Welch, on ne sait toujours pas comment les colibris évitent les problèmes de glycation, mais des indices commencent à émerger. Une étude, par exemple, a révélé que les protéines de volaille contiennent moins d’acides aminés sujets à la glycation que les protéines des mammifères, et celles qui restent sont généralement cachées à l’intérieur de la protéine, où elles sont moins exposées aux sucres circulants.

D’autres stratégies encore inconnues pour lutter contre l’hyperglycémie pourraient un jour avoir des avantages pratiques pour la gestion du diabète chez les personnes. “Il pourrait y avoir une mine d’or dans le génome du colibri”, déclare Welch.

Changement métabolique

À la fin de son jeûne nocturne, un colibri a presque épuisé ses réserves de sucre, ce qui pose le défi métabolique inverse. “Comment se réveille-t-il et vole-t-il ?”, demande Welch. “Il n’y a que de la graisse à brûler.”

Comme il l’a découvert, les colibris ont évolué pour modifier leur métabolisme, passant de la combustion du sucre à la combustion des graisses. “Cela nécessite un énorme changement dans les voies biochimiques impliquées”, explique Welch, et cela se produit en quelques minutes, beaucoup plus rapidement que d’autres organismes. « Si nous pouvions avoir ce genre de contrôle sur notre consommation de carburant, nous l’adorerions. »

Économiser l’eau, ou pas ?

Le sucre n’est pas le seul défi posé par une alimentation riche en nectar. Après tout, le nectar est principalement constitué d’eau et les oiseaux qui boivent autant de liquide doivent s’en débarrasser en grande partie, sans perdre d’électrolytes. Par conséquent, les reins des colibris sont hautement adaptés pour récupérer les électrolytes avant de les excréter. «Ils urinent avec de l’eau presque distillée», dit-il. Carlos Martínez del Ríoécophysiologiste à la retraite de l’Université du Wyoming.

Mais cela pose un autre problème : si un colibri continuait à produire de l’urine diluée pendant la nuit, il mourrait de déshydratation avant le matin. Pour l’éviter, les colibris éteignent leurs reins tous les soirs. “Ils entrent dans ce qui, chez un humain, serait considéré comme une insuffisance rénale aiguë”, explique Martínez del Río. “Les colibris doivent faire ça, sinon ils seraient énervés à mort.”

Voler haut (graduellement)

Les besoins métaboliques d’un colibri sont déjà assez exigeants au niveau de la mer. Mais de nombreuses espèces vivent à haute altitude, où l’air contient moins d’oxygène et offre moins de résistance au vol plané. Par exemple, le colibri géant, le plus grand du monde, peut vivre dans la cordillère des Andes à plus de 4 000 mètres d’altitude, soit plus haut que de nombreux hélicoptères ne peuvent voler. Pour faire face à ces conditions, les oiseaux ont développé un sang plus riche en hémoglobine, explique Jessie Williamsonornithologue à l’Université Cornell.

Mais certains oiseaux sont confrontés à un défi encore plus grand, comme l’a découvert Williamson. Les colibris géants sont suffisamment gros pour que les chercheurs puissent les marquer suivi par satelliteainsi que des géolocalisateurs plus petits. Williamson et ses collègues ont donc décidé d’y attacher des trackers. Après des milliers d’heures à essayer de les capturer avec des filets, les chercheurs ont réussi à attacher des pisteurs à 57 oiseaux avec des harnais sur mesure faits de corde élastique pour bijoux.

Bien qu’ils n’aient récupéré les données de suivi que de huit oiseaux, même ce petit échantillon a constitué une grande surprise : certains oiseaux vivaient dans les hautes montagnes andines toute l’année, tandis que d’autres – qui se sont révélés être une espèce différente, jusqu’alors inconnue – — Ils migrent chaque année vers les Andes provenant des zones de reproduction le long de la côte chilienne. Cela signifie que non seulement ils sont confrontés aux défis évidents d’une longue migration —un aller-retour d’environ 8 000 kilomètres—, mais aussi la nécessité de s’adapter à un air moins dense pendant le trajet.

Son secret ? Faites-le progressivement. “Cela ressemble beaucoup à la façon dont les grimpeurs humains atteignent le sommet de l’Everest, avec des ascensions et des pauses pour s’acclimater”, explique Williamson. “Le voyage dure des mois.” À mesure que la technologie de suivi devient plus légère et moins chère, des chercheurs comme Williamson espèrent également suivre des espèces de colibris plus petites. Ceci, ainsi que d’autres avancées technologiques en matière de recherche, pourraient réserver de nombreuses nouvelles surprises sur la biologie de ces petits et étonnants oiseaux.

Article traduit par Debbie Ponchner.

Cet article a été initialement publié dans Connaissable en espagnolune publication à but non lucratif dédiée à rendre la connaissance scientifique accessible à tous.