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Abondance ou famine : les prédateurs seraient responsables des cycles du lemming

Si l'image de lemmings se jetant en masse des falaises n'est qu'un mythe, la réalité n'en est pas moins surprenante pour les Scandinaves et autres habitants des hautes latitudes qui voient périodiquement le sol se couvrir de ces petits rongeurs. Suivant les espèces, les populations de lemmings et de leurs cousins campagnols peuvent régulièrement exploser d'un facteur cent ou mille pour ensuite s'effondrer.

Le lemming à collerette qui vit dans la toundra en haute Arctique est l'unique proie dans ce qui est la plus simple relation proie-prédateur chez les vertébrés. L'hermine, le renard arctique, l'harfang des neiges et un oiseau de mer appelé le labbe à longue queue ont tous à leur menu ce genre de hamster.

Les scientifiques suggèrent maintenant que ces quatre prédateurs pourraient être les seuls responsables des cycles quadriennaux de population observés à l'Est du Groenland et probablement dans de nombreuses autres populations de lemmings à collerette. Contrairement aux précédentes hypothèses, le manque de nourriture ou d'espace ne paraît pas en cause rapportent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue Science du 31 octobre de l'Association Américaine pour l'Avancement des Sciences, l'AAAS.

"La question des cycles du lemming est restée posée pendant près d'un siècle. Différentes écoles en ont débattu. Le sujet a été très, très chaud" précise Olivier Gilg, l'un des auteurs de l'étude à l'Université d'Helsinki en Finlande et au Centre de Biologie et de Gestion des Populations (CBGP) à Montferrier en France.

Le domaine de l'écologie des petits mammifères a vu le jour en 1924 quand un éminent écologiste britannique, Charles Elton, a publié un de ses articles déterminants sur les cycles des populations de rongeurs. Les chercheurs ont depuis lors étudié ces cycles, car ces communautés animales offraient de bons modèles pour des écosystèmes plus complexes et parce que ce phénomène restait à expliquer.

"Trouver une explication aux changements de taille des populations de plantes ou d'animaux fait partie du travail des écologistes des populations" indique la coauteur Ilkka Hanski de l'Université d'Helsinki en Finlande.

"Si les écologistes ne peuvent pas expliquer les schémas les plus réguliers, alors nous sommes encore vraiment loin de comprendre la dynamique des populations des espèces en général. Les cycles du lemming peuvent paraître un problème ésotérique, mais c'est pour moi un test de notre capacité à comprendre les forces qui modèlent les populations naturelles" dit Hanski.

Olivier Gilg et Benoît Sittler de l'Université de Freiburg en Allemagne ont surveillé ces quinze dernières années le nombre de lemmings et de leurs prédateurs dans une vallée du Groenland. Les chercheurs ont passé les mois d'été à passer au crible 75 kilomètres carrés de toundra, aidés par la lumière permanente des journées et le paysage à découvert.

Pour l'étude dans Science, Gilg, Hanski et Sittler ont compilé 15 ans de données pour chacune des cinq espèces.

Les résultats montrent que les cycles de population d'hermine suivent ceux des lemmings. Les chercheurs s'y attendaient car l'hermine est un prédateur spécialisé dont l'unique proie est le lemming. Seul prédateur à rester durant toute l'année sur le site étudié, l'hermine se reproduit aussi plus lentement que les lemmings.

Le nombre de renards, d'harfang et de labbes - tous des prédateurs généralistes qui se nourrissent de lemmings uniquement lorsqu'ils sont abondants - fluctue de façon exactement synchrone avec celui des lemmings ont trouvé les auteurs.

Gilg et ses collègues ont fait l'hypothèse que les prédateurs spécialistes et généralistes agissent de concert pour limiter les populations de lemmings qui augmenteraient autrement jusqu'à ce que la nourriture ou la place viennent à manquer.

Les hermines, avec le décalage de leur reproduction, sont la clé du cycle quadriennal qui caractérise les lemmings selon les chercheurs.

Au cours d'une année à lemmings, les prédateurs généralistes aident à contenir la multiplication rapide des rongeurs jusqu'à ce que les hermines gagnent en nombre. À ce moment-là, la prédation est suffisamment intense pour faire chuter au plus bas le nombre de lemmings.

Quand les trois prédateurs généralistes ont trouvé une alternative, d'autres proies plus abondantes ou en quittant la région, les lemmings peuvent se multiplier assez rapidement pour retrouver leur nombre le plus élevé.

Pour tester leur hypothèse, les chercheurs ont construit un modèle numérique qui incorpore de nombreux aspects de la dynamique des population de chaque espèce, tels que la vitesse de leur reproduction, leur durée de vie et le nombre de lemmings qu'ils consomment. Le modèle, qui ne prenait pas en compte la quantité de nourriture ou d'espace dont disposent les lemmings, a néanmoins prédit exactement les mêmes variations de lemmings observées par les chercheurs sur le terrain.

"Notre modèle montre que tous les prédateurs sont importants" remarque Gilg.

"Maintenant, nous ne pouvons pas, bien sûr, en déduire quoi que ce soit à propos de systèmes plus complexes. Mais déjà cela n'affecte en rien les chances que dans ces systèmes les prédateurs puissent être très importants" ajoute Hanski.

Dans un article "Perspective" accompagnant l'étude, Peter Hudson et Ottar Bjørnstad de l'Université de l'État de Pennsylvanie écrivent que ces nouvelles données présentent "l'un de ces rares exemples où la nature reflète bien la théorie de base, et les auteurs des manuels de biologie intègreront sans aucun doute ces résultats comme un cas d'étude dans les prochaines éditions".

Cette étude a reçu le soutien de l'Institut Français pour la Recherche et la Technologie Polaires, de l'Académie de Finlande, de la Deutsche Forschungsgemeinshaft (DFG) et du Groupe de Recherches en Écologie Arctique.

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