Tous les animaux doivent manger pour survivre. Si vous avez déjà entendu le terme «brouteur», cela peut faire penser à des animaux de ferme, tels que des vaches ou des moutons qui grignotent dans les pâturages. Mais l'océan a sa propre série de pâturages, avec des formes corporelles et des techniques d'alimentation très différentes, voire bizarres. Au lieu de dents, un groupe de ces invertébrés utilise des feuilles de mucus pour consommer d'énormes quantités de minuscules particules ressemblant à des plantes. Dans notre nouvel article, mes collègues et moi-même suggérons une nouvelle catégorisation pour ce groupe négligé: les «herbivores à mailles muqueuses», en reconnaissance de leur stratégie d'alimentation inhabituelle.
Contrairement au mucus dans notre nez, qui semble amorphe et blobé, les feuilles muqueuses de ces herbivores océaniques peuvent être structurées en mailles et filets ornés. Ces feuilles muqueuses peuvent fonctionner comme un filtre pour piéger des aliments aussi petits que des bactéries. Les éleveurs eux-mêmes sont des mammouths en comparaison: jusqu'à 10 000 fois plus gros que leur nourriture. Si les gens mangeaient des aliments aussi petits, vous choisiriez du sel et des grains de sucre dans votre assiette.
Les biologistes marins comme moi avaient l'habitude de penser que le pâturage muqueux était une stratégie d'alimentation «fourre-tout» - l'idée était que ces gars-là ne feraient que chow sur tout ce que leur feuille de mucus aurait attrapé. Mais les dernières avancées technologiques nous aident à comprendre que les brouteurs muqueux peuvent être difficiles à manger. Et ce qu'ils consomment - ou non - influence les réseaux alimentaires de l'océan.
Les mailles filtrantes ornées (amplifiées 1 000 fois et colorées en vert brillant sur cette image) capturent des particules beaucoup plus petites que les brouteurs. (Kelly Sutherland, CC BY) Comment fonctionne le pâturage de mailles muqueuses?
Les herbivores à mailles muqueuses comprennent les salps, les pyrosomes, les doliolides, les ptéropodes et les appendiculaires. Ils ont généralement une longueur de quelques centimètres et vont approximativement de la taille de l’ongle à la taille de la main. Certaines forment des colonies composées de nombreux individus dans de longues chaînes qui peuvent être beaucoup plus longues. Ces créatures sont grandes et aqueuses comparées à leurs homologues planctoniques dures. Si vous en piétiniez un, cela écraserait, pas crunch. Un corps essentiellement constitué d'eau leur permet de grossir rapidement.
Les pâturages à mailles muqueuses flottent librement et sont adaptés à la haute mer. Ils vivent loin des côtes, où la nourriture est rare et souvent petite. Les minuscules trous et les fibres de leurs mailles muqueuses leur permettent de capturer des particules microscopiques qu'ils avalent par la suite, parfois avec le mucus.
Contrairement aux araignées qui filent leurs réseaux d'alimentation, ces herbivores possèdent un organe spécial, appelé endostyle, qui sécrète leur réseau muqueux. Selon le type de brouteur, le maillage muqueux peut être situé à l'intérieur ou à l'extérieur du corps. Un groupe, par exemple, sécrète une bulle muqueuse assez grosse pour que l'animal puisse y vivre comme une maison. Un autre groupe, surnommé les papillons marins, sécrète des tissus muqueux qui se fixent à leurs pieds en forme d’ailes. La taille de ces toiles muqueuses varie de un pouce à plus de six pieds.
Emplacement de la grille muqueuse pour différents groupes de pâturages. La maille muqueuse est colorée en fonction de la manière dont les brouteurs conduisent à travers ou à travers la maille. «MW» représente le tissu muqueux d'un papillon de mer ou d'un ptéropode thécosome. (Caitlyn Webster / www.bywebbie.com, CC BY) Historiquement, les scientifiques supposaient que les brouteurs à mailles muqueuses mangeaient tout ce qui passait à travers le tamis muqueux - semblable à une passoire dans le siphon de l'évier de la cuisine, capturant tout ce qui se présente dans une certaine taille. Des recherches récentes menées par mon laboratoire et d'autres remettent en cause cette hypothèse et montrent que leur alimentation peut être très sélective. Le mucus peut capturer parfaitement certaines particules d'aliments tout en rejetant complètement d'autres particules en raison de leurs dimensions, de leur forme ou de leurs propriétés de surface.
Par exemple, lorsqu'il est présenté avec un mélange de particules alimentaires sphériques et en forme de bâtonnet - de forme différente mais de taille similaire - une espèce de brouteur à mailles muqueuses avale de préférence les particules sphériques.
Particules de taille et de forme différentes (sphériques et bâtonnets) provenant de l'intestin disséqué d'un greffeur à mailles muqueuses, l'appendicularien Oikopleura dioica. (Keats Conley, CC BY) C'est un peu comme choisir des tater tots plutôt que des frites: elles sont toutes deux faites de pommes de terre et ont à peu près la même taille mais elles ont des formes différentes. Le «choix» alimentaire des brouteurs muqueux est passif, cependant, en ce qui concerne la façon dont les proies de formes différentes s'orientent dans l'eau de mer et interceptent le maillage.
Les éleveurs peuvent «choisir» leurs proies, mais celles-ci peuvent également avoir leur mot à dire - de manière passive ou active. Par exemple, certaines bactéries ont une surface semblable au téflon et ne collent pas aux mailles muqueuses, elles ne sont donc presque jamais consommées. La façon dont toutes les propriétés des proies pourraient influencer le pâturage a été sous-estimée jusqu'à récemment.
Peu étudié mais pas sans importance
Les océanographes s'intéressent à la manière dont les matériaux se déplacent à travers l'océan et à la façon dont le processus pourrait être véhiculé par les organismes. Les herbivores à mailles muqueuses pourraient être un élément négligé du cycle.
Le fait qu'elles ne capturent pas toutes leurs proies de manière égale a des conséquences importantes sur la manière dont le carbone se déplace dans l'océan. Une fois nourris par les brouteurs muqueux, ils ensachent des particules d'aliments non digérées dans des granulés fécaux liés au mucus ou tout autre produit de rebut. Le reconditionnement des particules de proie avec du mucus collant concentre les petites proies en agrégats plus importants, ce qui les fait couler plus rapidement. Cela déplace finalement les matières organiques vers les profondeurs océaniques, les stockant potentiellement pendant des années, voire des siècles. En profondeur, ce matériau n'est pas disponible pour la majorité des organismes marins vivant près de la surface.
Le «salpatron» permet aux chercheurs de mener des études d'alimentation sous l'eau. (Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof (www.gitaiyahel.com), CC BY-ND) Jusqu'à la dernière décennie ou ces deux dernières années, les scientifiques ne disposaient pas d'outils technologiques leur permettant de surveiller ce qui se passait avec les graminées à mailles muqueuses dans leur habitat naturel, à la petite échelle appropriée. Parce que ces organismes sont assez fragiles, les chercheurs de mon laboratoire et d’autres encore utilisent la plongée autonome ou des robots pour les observer directement sous l’eau. Ces observations minutieuses et minutieuses à l'aide de caméras à grande vitesse et de microscopes sous-marins ou d'études d'étude de l'alimentation réalisées en milieu naturel nous ont montré comment sélectionner et rejeter certaines particules.
Caméra sous-marine à grande vitesse (B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND) Les progrès futurs associeront les méthodes sous-marines aux développements récents en imagerie et en séquençage génétique afin de mettre en lumière le rôle des systèmes d'alimentation en mailles muqueuses dans la formation de la structure de la communauté microbienne de l'océan. L'imagerie sous-marine permet d'observer sans perturbation ces créatures fragiles. Les chercheurs peuvent observer le comportement de chaque particule sur le maillage et savoir si elle est finalement capturée. Le séquençage génétique utilisé dans le cadre d'études sur l'alimentation aide les scientifiques à identifier et à distinguer les groupes de microbes minuscules souvent invisibles à l'œil nu.
Connaître les particules consommées et celles qui ne le sont pas nous renseigne sur l’impact des brouteurs muqueux sur les réseaux trophiques des océans.
Changer les océans, changer l'impact
La consommation difficile des pâturages à mailles muqueuses peut avoir de profondes répercussions sur les cycles biogéochimiques, en particulier à la lumière des conditions changeantes des océans. Des facteurs environnementaux tels que la température de l'océan, la disponibilité des éléments nutritifs et le type et la quantité de proies présentes influencent le moment et l'emplacement des pâturages muqueux, leur durée de conservation et leur impact sur les réseaux trophiques des océans.
Les pyrosomes ont proliféré au large des côtes de l'Oregon en février 2018. L'image a été prise à une profondeur d'environ 60 m où il y avait une couche de pyrosomes, se nourrissant probablement activement de petites particules. (K. Sutherland / H. Sorensen, CC BY-ND) Une espèce plus tropicale de pyrosomes à pâturage muqueux ( Pyrosoma atlanticum ) constitue une étude de cas. Typiques dans des eaux plus chaudes aussi loin au nord que le sud de la Californie, ils ont confondu les scientifiques et les pêcheurs quand ils sont apparus au large de la côte de l'Oregon en 2014.
Personne ne sait pourquoi les pyrosomes sont apparus, mais la température de l'océan s'est réchauffée à peu près au même moment. Comme les autres brouteurs à mailles muqueuses, le filtre à pyrosomes fin leur permet de se nourrir des plus petites particules associées à une eau de surface plus chaude et moins riche en nutriments - proie trop petite pour être capturée par la plupart des autres animaux. Avec d'autres chercheurs de la côte ouest, mon laboratoire cherche activement à comprendre pourquoi les pyrosomes sont apparus, comment ils pourraient affecter l'écosystème marin et s'ils vont persister.
Les brouteurs dans l'océan sont par nature plus difficiles à étudier que ceux à terre; nous continuons à en apprendre davantage sur qui ils sont à travers ce qu'ils mangent.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Kelly Sutherland, professeure adjointe de biologie à l'Université de l'Oregon
