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Amphibiens (classe Amphibiens) sont des tétrapodes à sang froid (vertébrés à quatre pattes) dont les œufs n'ont pas de membrane protectrice dure autour de l'embryon. Le terme "amphibien" vient du grec amphi ce qui signifie "les deux" et bios ce qui signifie «vie», donc «double vie». Cela reflète le fait que la plupart des amphibiens sont biphasiques, ayant une étape aquatique où ils passent une partie de leur temps, ainsi qu'une étape terrestre. Beaucoup, mais en aucun cas tous les amphibiens, passent d'un stade larvaire aquatique dans lequel ils acquièrent de l'oxygène de l'eau et manquent de membres, à une forme adulte à quatre pattes respirant l'air adaptée à la vie sur terre. Il existe environ six mille espèces vivantes d’amphibiens. Les exemples incluent les grenouilles, les crapauds, les salamandres, les tritons, les chiots à boue et les caeciliens.

Un groupe d'animaux très diversifié avec seulement un pourcentage de base illustrant les caractéristiques les plus courantes, les amphibiens ont généralement la peau lisse et nue. Pourtant, certains ont des écailles dermiques. En comparaison avec les poissons, les amphibiens en phase aquatique respirent généralement à travers la peau et via les poumons plutôt qu'avec les branchies, et ont des membres au lieu des nageoires, mais certains amphibiens utilisent également des branchies.

Occupant des habitats dans la plupart des régions du monde, les amphibiens jouent un rôle important dans l'équilibre de la nature. Ils illustrent la fonctionnalité à deux niveaux car ils consomment une quantité importante d'insectes et d'autres invertébrés et sont eux-mêmes la proie d'animaux plus grands, ce qui en fait une partie intégrante des réseaux alimentaires. Ils sont également importants dans le cycle des nutriments et en tant que signes avant-coureurs de changements environnementaux délétères.

Les amphibiens jouent également un rôle important dans la société humaine. Historiquement et actuellement, les substances produites à partir des glandes d'amphibiens offrent une source importante de médicaments pour l'homme. Les amphibiens réduisent également la prévalence des maladies transmises par les insectes en réduisant le nombre d'insectes. Dans la religion, les amphibiens ont souvent été des symboles importants, que ce soit dans le chamanisme, les premières religions égyptiennes ou les religions des Amériques précolombiennes.

Depuis les années 1970, de nombreuses populations d'amphibiens sont en déclin, une grande partie de la réduction étant attribuée à des causes anthropomorphes (induites par l'homme). Pour des raisons éthiques et pratiques, les humains doivent investir dans la conservation de ces précieux animaux.

L'étude des amphibiens et des reptiles est connue sous le nom d'herpétologie.

Traits

La plupart des amphibiens produisent des œufs sans coquilles ni membranes (amamniotiques) qui se déposent dans l'eau et dépendent de l'humidité de l'environnement. Les amphibiens adultes ont un cœur à trois chambres (les larves ont un cœur à deux chambres) et généralement deux poumons. Les amphibiens ont deux protubérances à l'arrière du crâne (condyles occipitaux) qui s'articulent avec la vertèbre de la colonne vertébrale, tandis que les reptiles ont un seul condyle occipital.

Bien que la plupart des amphibiens n'aient pas les adaptations nécessaires à une existence entièrement terrestre, certains d'entre eux sont en fait entièrement terrestres, voire naissent sur terre; d'autres peuvent ne nécessiter qu'un environnement humide. Certains sont complètement aquatiques. Étant des organismes à sang froid, de nombreux amphibiens entrent dans un état de dormance connu dans des conditions défavorables dans l'environnement froid de l'hiver comme hibernation et pendant les conditions de sécheresse en été comme estivation.

Classification et diversité

Caecilian du zoo de San Antonio
Photo: Dawson

Tous les amphibiens appartiennent à la classe Amphibiens du Subphylum Vertebrata, du Phylum Chordata ou Craniata. Tous les amphibiens existants sont placés dans une seule sous-classe, la Lissamphibia. Il existe deux anciennes sous-classes éteintes:

  • Sous-classe Labyrinthodontia
  • Sous-classe Lepospondyli

Récemment, il y a eu une tendance à restreindre la classe des amphibiens à la lissamphibie, en excluant les tétrapodes qui ne sont pas plus étroitement liés aux formes modernes qu'aux reptiles, oiseaux et mammifères vivants.

Trois ordres sont reconnus dans la sous-classe Lissamphibie:

  • Commander Anura ou Salientia (grenouilles et crapauds)
  • Commandez Caudata ou Urodela (salamandres, tritons, chiens d'eau, chiots, sirènes et amphiuma)
  • Commander Gymnophiona ou Apoda (caeciliens)

Les taxonomistes ne s'entendent pas sur l'opportunité de considérer Salientia comme superordre qui comprend l'ordre Anura, ou si Anura est un sous-ordre de la ordre Salientia. En effet, Salientia comprend tous les Anura plus une seule espèce de proto-grenouille du Trias éteinte, Triadobatrachus massinoti.

Les grenouilles et les crapauds appartiennent à l'ordre Anura ("sans queue") ou Salientia. Environ cinq mille espèces d'anoures ont été identifiées, et celles-ci sont classées dans environ 30 familles. Les grenouilles et les crapauds diffèrent des autres ordres d'amphibiens par la présence de membres postérieurs plus gros parmi les quatre membres. Les anoures adultes existants n'ont pas de queue. Les grenouilles et les crapauds sont les amphibiens les plus nombreux et les plus divers, se trouvant dans presque tous les habitats, y compris les niches aborales, aquatiques et terrestres, et sur tous les continents sauf l'Antarctique. Trois espèces ont des aires de répartition qui s'étendent au-dessus du cercle polaire arctique. Les termes grenouille et crapaud sont imprécis, le «crapaud» étant couramment utilisé pour toute espèce adaptée à un environnement sec. Les anoures ont des voix bien développées, tandis que les deux autres ordres d'amphibiens se limitent à des sons tels que la toux et les grognements.

Les salamandres, les tritons, les chiens d'eau, les chiots à boue, les sirènes et les amphiuma sont membres de l'ordre Caudata ou Urodela ("queue visible"). Plus de cinq cents espèces de caudates ont été identifiées, et celles-ci sont organisées en une dizaine de familles. Toutes les caudates ont une queue. En général, les caudates ont des membres de taille similaire, mais Amphiuma a des membres réduits, et les sirènes n'ont pas de membres postérieurs et possèdent des membres antérieurs réduits. Le plus grand amphibien du monde est un caudé, la salamandre géante de Chine, Andrias davidanius, qui peut atteindre deux mètres de long (six pieds), et son proche parent, la salamandre géante japonaise, Andrias japonicus, qui atteint 1,6 mètre (5 pieds 3 pouces). Les salamandres non lunaires comptent sur leur peau pour l'échange de gaz. Les salamandres sont les plus abondantes et les plus diversifiées dans les zones tempérées.

Les caeciliens appartiennent à l'ordre Gymnophiona ou Apoda ("sans pattes") et sont des amphibiens allongés et segmentés, d'aspect presque ver. Les caeciliens manquent de membres externes, mais comme les serpents sont toujours considérés comme des tétrapodes parce que le manque de membres est considéré comme une caractéristique secondaire dérivée, en supposant qu'ils ont évolué à partir de formes qui avaient des appendices. Les têtes caeciliennes sont adaptées pour creuser, étant fortes avec des crânes fortement ossifiés. Les céciliens sont également les seuls amphibiens à écailles dermiques; ces structures ressemblant à des écailles ressemblent davantage à des écailles de poisson qu'à des écailles de reptiles. Les écailles de reptiles sont des plis kératinisés de la peau, tandis que les écailles caéciliennes sont des couches de fibres couvertes de nodules minéralisés. Les caeciliens ont un organe sensoriel unique, un tentacule rétractable situé entre la narine et l'œil qui agit comme un capteur chimique. Le nom caecilian signifie «aveugle», mais la plupart ont de petits yeux. Vivant sous terre, les caeciliens sont mal connus et beaucoup n'ont même pas de noms communs. Il existe environ 200 espèces caeciliennes connues. Ceux-ci ne se trouvent que dans les régions tropicales et subtropicales du monde.

Les amphibiens varient en taille du petit Brachycephalus didactylus (Grenouille d'or brésilienne) et Eleutherodactylus iberia de Cuba, d'une longueur totale de 9,6 à 9,8 millimètres (0,4 pouces), à la salamandre géante chinoise mentionnée ci-dessus. Les amphibiens ont maîtrisé presque tous les climats de la terre, des déserts les plus chauds à l'Arctique gelé. Ils se trouvent dans presque tous les environnements où il y a de l'eau douce à un moment donné de l'année. En effet, certains crapauds survivent dans les déserts des terriers souterrains, émergeant uniquement lors de fortes pluies périodiques.

Histoire des amphibiens

Salamandre tachetée (Salamandra salamandra)

Les amphibiens sont généralement considérés comme les premiers vertébrés terrestres et sont considérés comme descendants des ancêtres des poissons. Le premier enregistrement d'animaux ressemblant à des amphibiens dans les archives fossiles remonte à 360 à 390 millions d'années, au Dévonien. Il est largement admis que les amphibiens sont les premiers animaux à quatre pattes à avoir des poumons et des membres, ayant pour origine la capacité de marcher sur terre pendant la période carbonifère. Une telle caractéristique leur aurait permis d'éviter la compétition aquatique et la prédation tout en leur permettant de voyager d'une source d'eau à une autre. En tant que groupe, les amphibiens ont été les animaux terrestres dominants pendant près de 75 millions d'années. Les amphibiens anciens étaient considérés comme généralement plus gros que les amphibiens modernes, avec des dents massives et certains avec une peau écaillée. Les premiers fossiles considérés comme des salamandres, des caeciliens et des grenouilles datent du Jurassique (il y a 190 à 160 millions d'années) (Zardoya et Meyer 2001).

La relation spécifique entre les trois ordres d'amphibiens existants (anoures, caudés et gymnophionas) représente l'une des grandes controverses de l'évolution des vertébrés. Il n'y a pas de consensus généralement accepté concernant les relations phylogénétiques entre les trois ordres (Zardoya et Meyer 2001). Une hypothèse est que les salamandres sont les parents vivants les plus proches des grenouilles, et celles-ci sont moins liées aux céciliens. Ceci est soutenu par des études morphologiques et paléontologiques des spécimens vivants et fossiles et certaines analyses phylogénétiques des données d'ARNr mitrochondrial. La deuxième hypothèse est que les salamandres sont le groupe frère des caeciliens et celles-ci sont moins liées aux grenouilles. Ceci est soutenu par des études moléculaires et quelques preuves morphologiques. Zardoya et Meyer (2001) ont analysé les génomes mitrochondriaux complets d'une salamandre et d'un cécilien et les ont comparés à un génome de grenouille connu, et ont trouvé un support pour la vue d'une relation sœur entre les salamandres et les grenouilles. Les archives fossiles clairsemées, les caeciliens en particulier ayant peu de représentants fossiles - ainsi que le haut degré de spécialisation anatomique des espèces d'amphibiens - contribuent à la difficulté d'établir des relations phylogénétiques.

Reproduction et croissance

La reproduction externe et interne est connue chez les amphibiens. Les anoures utilisent principalement la fertilisation externe, tandis que les salamandres et les caeciliens se reproduisent largement en interne.

Aux fins de reproduction, la plupart des amphibiens sont liés à l'eau douce. Quelques-uns tolèrent l'eau saumâtre, mais il n'y a pas de véritables amphibiens d'eau de mer. Cependant, plusieurs centaines d'espèces de grenouilles (par exemple, Eleutherodactylus, les platymantines du Pacifique, les microhylidés australo-papous et de nombreuses autres grenouilles tropicales) n'ont absolument pas besoin d'eau. Ils se reproduisent par développement direct, une adaptation qui leur a permis d'être totalement indépendants de l'eau libre. Presque toutes ces grenouilles vivent dans les forêts tropicales humides et leurs œufs éclosent directement dans des versions miniatures de l'adulte, contournant entièrement le stade larvaire du têtard (ou "polliwog"). Plusieurs espèces se sont également adaptées aux environnements arides et semi-arides, mais la plupart d'entre elles ont encore besoin d'eau pour pondre leurs œufs. La symbiose avec des algues unicellulaires qui vivent dans la couche gélatineuse des œufs est présente chez un certain nombre d'espèces.

La plupart des amphibiens traversent à la fois un stade aquatique et un stade terrestre. Les œufs amamniotiques (sans coquille) dépendent de l'eau dans l'environnement. À l'éclosion, les larves d'amphibiens respirent avec les branchies extérieures. Beaucoup commencent à se transformer progressivement en l'apparence de l'adulte, via un processus appelé métamorphose. Par exemple, les larves de grenouilles (têtards) absorbent progressivement leur queue et développent des pattes pour marcher sur terre. Les animaux quittent alors l'eau et deviennent des adultes terrestres.

Les amphibiens adultes ont un cœur à trois chambres (les larves ont un cœur à deux chambres) et généralement deux poumons. Les amphibiens ont deux protubérances à l'arrière du crâne (condyles occipitaux) qui s'articulent avec la vertèbre de la colonne vertébrale, tandis que les reptiles ont un seul condyle occipital. Si les pieds sont présents, ils sont palmés et les orteils n'ont pas de griffes. Étant des organismes à sang froid, de nombreux amphibiens entrent dans un état de dormance connu dans des conditions défavorables dans l'environnement froid de l'hiver comme hibernation et pendant les conditions de sécheresse en été comme estivation.

Alors que la partie la plus évidente de la métamorphose des amphibiens est la formation de quatre pattes afin de soutenir le corps sur terre, il existe plusieurs autres changements majeurs:

  • Les branchies sont remplacées par d'autres organes respiratoires, c'est-à-dire les poumons
  • La peau change et développe des glandes pour éviter la déshydratation
  • Les yeux obtiennent des paupières et s'adaptent à la vision hors de l'eau
  • Un tympan est développé pour verrouiller l'oreille moyenne
  • Le cœur développe une troisième chambre
  • Chez les grenouilles et les crapauds, la queue disparaît

La capacité de nombreux têtards anoures à régénérer les parties du corps perdues (comme la queue ou la jambe) disparaît généralement lors de la métamorphose. Cependant, de nombreuses salamandres conservent la capacité au cours de leur vie de régénérer une grande variété de tissus et de structures, tels que les muscles, le cartilage, la peau, la moelle épinière et certaines parties des yeux et des mâchoires (Sobkow et al 2006).

Alors que dans de nombreuses espèces d'amphibiens, les larves aquatiques nouvellement écloses subissent une métamorphose sous forme adulte ou juvénile terrestre, il existe de nombreuses exceptions à ce mode de développement. De nombreuses larves de salamandre ressemblent aux juvéniles et aux adultes, à l'exception des caractéristiques aquatiques telles que les branchies. Certains amphibiens se développent sans forme larvaire, les juvéniles éclosant directement à partir de l'œuf. De plus, alors que de nombreuses espèces développent rapidement des traits adultes, certaines larves restent aquatiques pendant des mois, voire des années, jusqu'à ce que les conditions soient réunies. La néoténie (ou pédomorphisme) est la rétention des caractéristiques larvaires chez les animaux sexuellement matures, et elle est courante dans de nombreuses espèces caudées.

Lorsque les espèces biphasiques typiques retournent à l'eau pour se reproduire, certaines caudates qui passent beaucoup de temps dans l'eau subissent une seconde métamorphose par laquelle des adaptations à un mode de vie aquatique se manifestent, telles qu'une peau plus mince pour absorber plus d'oxygène et une vision modifiée pour voir sous l'eau .

Importance et conservation des amphibiens

Le crapaud doré de Monteverde, au Costa Rica, a été parmi les premières victimes du déclin des amphibiens. Autrefois abondante, elle a été vue pour la dernière fois en 1989.

Les amphibiens sont importants pour l'écologie et pour l'homme.

En particulier, les amphibiens adultes sont d'importants prédateurs d'insectes, ainsi que d'autres invertébrés et certains vertébrés. Les amphibiens larvaires sont également des consommateurs d'insectes, d'algues et de zooplancton dans le milieu aquatique. D'autre part, les amphibiens sont également une source de nourriture pour les poissons, les oiseaux, les mammifères, les reptiles et autres amphibiens. À ce titre, ils jouent un rôle essentiel dans les réseaux trophiques. La perte d'amphibiens a souvent été corrélée à l'augmentation des populations d'insectes, tandis que la perte de larves d'amphibiens peut également entraîner des proliférations d'algues, une faible teneur en oxygène et la mort de poissons. En contrôlant les insectes, les amphibiens contribuent également à réduire la menace pour les humains des maladies transmises par les insectes.

Les amphibiens sont également d'importantes sources de médicaments. La couche inférieure de la peau (derme) de presque tous les amphibiens a des glandes muqueuses pour fournir de l'humidité et des glandes empoisonnées pour produire des toxines. Ces toxines, qui varient de légèrement nocives à mortelles, sont généralement toxiques pour les ennemis naturels, tels que les oiseaux et certains mammifères, mais sont souvent inoffensives pour l'homme. Les toxines d'amphibiens, qui aident à se défendre contre les prédateurs et à prévenir la croissance bactérienne et fongique sur leur peau, peuvent servir de médicament à usage humain, lorsqu'elles sont utilisées à la bonne dose. En effet, les toxines amphibies diluées sont utilisées depuis des milliers d'années, notamment pour traiter l'œdème, la lèpre et les tumeurs.

Les médicaments produits à partir d'amphibiens sont maintenant utilisés pour traiter les aliments cardiaques, les infections bactériennes, les cancers de la peau et du côlon, la dépression et les douleurs chroniques, entre autres. Le fait que de nombreuses toxines d'amphibiens soient similaires à celles qui régulent les muscles et les nerfs humains contribue à leur utilité. Les toxines des amphibiens continuent d'être étudiées par les scientifiques pour des applications possibles. Par exemple, une grenouille venimeuse d'Amérique du Sud (Epipedobates tricolor) sécrète un analgésique non addictif 200 fois plus puissant que la morphine, ce qui est prometteur dans ce domaine si la toxicité peut être neutralisée.

Les amphibiens jouent un rôle important dans les cycles des nutriments et comme indicateurs environnementaux. Les éléments nutritifs qui se sont lavés de la terre dans les plans d'eau par l'érosion peuvent être recyclés par les amphibiens lorsqu'ils pénètrent dans la terre après la métamorphose. Et en tant qu'organismes généralement très sensibles aux polluants en raison de leur peau perméable, les amphibiens servent d'indicateurs de la santé environnementale.

Les amphibiens jouent également un rôle important dans la culture et la religion humaines. Outre leur utilisation historique dans la médecine populaire, les amphibiens ont été mis en évidence soit comme des entités maléfiques (probablement quelque peu en fonction de leur nature souvent nocturne) ou comme des agents de bonne chance, de fertilité et de pluie. Les chamans, les chefs spirituels de la religion du chamanisme, les ont utilisés comme symboles religieux et pour créer des drogues hallucinogènes. Dans certaines cultures, y compris les premières cultures asiatiques et les civilisations américaines précolombiennes, le crapaud était considéré comme une divinité, et la source et la fin de toute vie. En Égypte, la déesse de l'accouchement, Hequet, est représentée avec une tête de grenouille, et des objets en forme de grenouille ont été placés dans des tombes égyptiennes pour repousser les démons des enfers. Dans certaines autres cultures, les grenouilles et les crapauds ont eu des connotations moins que positives, étant en corrélation avec les sorcières et leurs infusions, ou en tant que fléaux comme on le voit dans le livre biblique d'Exode. Au Guatemala, il existe des mythes fantaisistes sur les salamandres nocturnes qui montent dans les lits des bébés et provoquent leur mort subite, et sur les caeciliens qui sautent dans les orifices corporels.

L'écrivain et romancier britannique C.S. Lewis a utilisé la nature biphasique des amphibiens comme métaphore de l'état humain: "Les humains sont des amphibiens: moitié esprit et moitié animal. En tant qu'esprits, ils appartiennent au monde éternel, mais en tant qu'animaux, ils habitent le temps."

Depuis les années 1970, des déclins spectaculaires des populations d'amphibiens ont été signalés dans de nombreuses régions du monde, notamment des chutes de population et des extinctions localisées massives. Ces déclins d'amphibiens sont souvent perçus comme l'une des menaces les plus critiques pour la biodiversité mondiale. Un certain nombre de causes seraient impliquées, notamment la destruction et la modification de l'habitat; la pollution; espèces introduites (y compris d'autres amphibiens); mortalité due au trafic; surexploitation et collections humaines (pour la nourriture, les médicaments, les appâts, les animaux de compagnie et même pour l'enseignement de la biologie); pluie acide; produits chimiques agricoles; le rayonnement ultraviolet augmente en raison de la diminution de l'ozone stratosphérique; et la maladie. La destruction de l'habitat en particulier a été un facteur important. On estime que 50% des zones humides originelles du monde ont été perdues et 54% des zones humides aux États-Unis. Les zones humides en France, en Allemagne, en Italie et en Espagne ont connu des pertes de 57 à 66% au cours du XXe siècle (Barbier et al 1997). Dans certains endroits, comme le sud de l'Ontario, 90% des terres humides ont disparu. L'élimination directe des amphibiens a également entraîné une pression intense sur les populations. Selon certaines informations, jusqu'à un million de grenouilles léopards ont été collectées dans une province du Canada (Manitoba) au cours des dernières années. Le stockage de poissons a également nui aux populations d'amphibiens, car de nombreux amphibiens ne peuvent survivre dans de telles circonstances.

La plupart des causes susmentionnées ont des origines humaines. De toute évidence, au-delà de la nécessité pratique de préserver les populations d'amphibiens, les humains ont la responsabilité éthique et morale de prendre soin des amphibiens, ainsi que de toutes les espèces.

Dans l’équilibre, il convient également de noter qu’environ 1% seulement des espèces d’amphibiens ont connu un déclin mondial (Beebee, 1995). De nombreuses causes du déclin des amphibiens restent mal connues, et le déclin des amphibiens fait actuellement l'objet de nombreuses recherches en cours.

Les références

  • Barbier, E. B., M. Acreman et D. Knowler. 1997. Évaluation économique des zones humides: un guide pour les décideurs et les planificateurs. Gland, Suisse: Ramsar.
  • Beebee, T. J. C. 1995. Élevage d'amphibiens et climat. La nature 374: 219-220.
  • Duellman, W. et L. Trueb. 1994. Biologie des amphibiens. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.
  • Pough, H.F., R.M. Andrews, J. E. Cadle, M. L. Crump, A. H. Savitzky & K. D. Wells. 1998. Herpétologie. Rivière Upper Saddle, NJ: Prentice-Hall, Inc.
  • Sobkow, L., H. Epperlein, S. Herklotz, W. L. Straube et E. M. Tanaka. 2006. Un axolotl transgénique de la lignée germinale GFP et son utilisation pour suivre le destin cellulaire: double origine du mésenchyme des nageoires pendant le développement et le sort des cellules sanguines pendant la régénération. Biologie du développement 290 (2): 386-397.
  • Stuart, S. N., J. S. Chanson, N. A. Cox, B. E. Young, A. S. L. Rodrigues, D. L. Fischman et R. W. Waller. 2004. État et tendances du déclin et de l'extinction des amphibiens dans le monde. Science 306 (5702): 1783-1786.
  • Zardoya, R. et A. Meyer. 1001. Sur l'origine et les relations phylogénétiques chez les amphibiens vivants. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique 98 (13): 7380-7383

Voir la vidéo: Sherp ATV, le 4x4 amphibie venu du froid (Avril 2020).

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