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Stratégies d'histoire de vie

Comment les organismes allouent leur énergie afin de maximiser le nombre de progénitures qu'ils peuvent engendrer avant de mourir.

À retenir

  • L'histoire de vie d'une espèce repose sur les stratégies de survie et de reproduction caractéristiques d'un membre de l'espèce (essentiellement, son cycle de vie).
  • Les stratégies évoluent par sélection naturelle. Elles constituent une "optimisation" des compromis entre croissance, survie et reproduction.
  • L'un des compromis se fait entre le nombre de progénitures engendrées et la quantité d'énergie (ressources physiques et soins parentaux) dépensée pour chacune d'entre elles.
  • L'âge de la première reproduction constitue un autre compromis. Quand elle a lieu précocement, cela réduit les chances que l'organisme meure sans avoir pu assurer sa descendance. Toutefois, une reproduction tardive peut permettre aux êtres vivants d'avoir une progéniture plus abondante ou plus saine ou encore de lui prodiguer de meilleurs soins.
  • Les membres de certaines espèces ne se reproduisent qu'une seule fois (sémelparité), tandis que les membres d'autres espèces peuvent le faire plusieurs fois (itéroparité).

Qu'est-ce qu'une "histoire de vie" ?

À quoi ressemble votre histoire de vie ? Dans le monde de l'écologie, cette question ne fait pas référence aux nombreux défis et succès que vous avez connus ni aux amitiés que vous avez développées en cours de route. (Cela ne veut pas dire que ce ne sont pas aussi de bonnes choses !)
En fait, quand on parle d'histoire de vie en écologie, on pense aux caractéristiques démographiques fondamentales d'une population ou d'une espèce – au genre de choses qui apparaîtraient dans une table de survie. Ces traits (ou caractéristiques) d'histoire de vie incluent l'âge auquel les organismes se reproduisent pour la première fois, combien de descendants ils engendrent à chaque événement de reproduction, et combien de fois le cycle se répète. Chez les humains, l’histoire de vie implique un début tardif de la procréation, peu d'enfants et une capacité à se reproduire plusieurs fois.
On peut définir l'histoire de vie d'une espèce comme son cycle de vie, et en particulier, par deux caractéristiques essentielles : sa survie et à sa reproduction1. L'histoire de vie est façonnée par la sélection naturelle et reflète la façon dont les membres d'une espèce allouent leurs ressources limitées à la croissance, à la survie et à la production de descendants.

Stratégies d'histoire de vie et sélection naturelle

Tous les êtres vivants ont besoin d’énergie et de nutriments pour croître, maintenir leur corps (survivre) et se reproduire. Dans la nature, ces ressources sont en quantités limitées, ce qui implique souvent une compétition pour y accéder. C'est le cas des plantes pour la lumière du soleil et les minéraux, ou encore des animaux pour les sources de nourriture. Ainsi, chaque organisme dispose de ressources limitées qu'il doit répartir entre différentes activités, telles que la croissance, le maintien de son corps et la reproduction.
Que signifie le fait, pour un organisme, d'allouer "correctement" ses ressources limitées dans le contexte de cet article ? Du point de vue de l'évolution, cela veut dire que les ressources sont réparties entre les activités potentielles (croissance, maintien, reproduction) de manière à maximiser la valeur sélective, c'est-à-dire le nombre de descendants que l'organisme engendre à la génération suivante. Les organismes ayant hérité des traits qui les amènent à distribuer plus efficacement leurs ressources auront tendance à produire plus de descendants que les organismes qui ne possèdent pas ces caractéristiques. Ceci favorise l'augmentation de ces traits au sein de la population au fil des générations par sélection naturelle2,3.
Sur de très longues périodes, ce processus se traduit par des stratégies d'histoire de vie, ou des ensembles de traits d'histoire de vie (nombre de descendants, moment de la reproduction, importance des soins parentaux, etc.), qui sont bien adaptées à leur rôle et à leur environnement. La stratégie optimale d'histoire de vie peut varier entre les espèces, en fonction de ses traits, de son environnement et d'autres contraintes2.
Dans cet article, on examinera quelques compromis dans les stratégies de vie et on étudiera des exemples de plantes et d'animaux qui utilisent des tactiques différentes.

Soins parentaux et fécondité

L'un des compromis les plus importants des stratégies de vie se joue entre le nombre de progénitures et l'investissement des parents pour chacune d'entre elles. Fondamentalement, il s'agit d'une question de "quantité par rapport à la qualité". Un organisme peut avoir beaucoup de progénitures, chacune lui coûtant peu d'énergie, ou au contraire en avoir peu, chacune représentant un gros investissement énergétique.
Plus formellement, on peut dire que la fécondité est souvent inversement corrélée à la quantité d'énergie dépensée par progéniture. La fécondité est la capacité de reproduction d'un organisme (le nombre de descendants qu'il est capable d'engendrer). Plus la fécondité d'un être vivant est élevée, moins il aura tendance à investir d'énergie dans chaque progéniture, aussi bien au niveau des ressources directes — telles que les réserves de nourriture stockées dans un œuf ou dans une graine — que des soins parentaux.
  • Les organismes qui produisent de nombreuses progénitures ont tendance à dépenser peu d'énergie pour chacune d'entre elles et ne fournissent généralement pas beaucoup de soins parentaux. La progéniture est "livrée à elle-même", en partant du principe qu'elle est suffisamment importante pour que certains individus survivent (même si leurs chances sont faibles).
  • Les organismes qui se reproduisent peu dépensent généralement beaucoup d'énergie pour chaque progéniture et fournissent souvent de nombreux soins parentaux. Ces êtres vivants mettent effectivement "tous leurs œufs dans le même panier" (littéralement, dans certains cas !) et sont fortement investis pour la survie de chaque petit.
Comme c'est souvent le cas en biologie, il s'agit là de tendances générales et non de règles universelles. Il faut retenir que lorsque les organismes ont de nombreuses progénitures, ils ne peuvent pas dépenser autant d'énergie pour chacune d'entre elles. Quand ils en ont moins, ils peuvent (et doivent) investir plus d'énergie afin d'assurer la survie de leurs descendants.

Exemple : progénitures nombreuses, faibles investissements/soins parentaux

Le buccin, un escargot marin commun, produit des centaines d'œufs à chaque ponte. Quand ces derniers éclosent, les petits escargots sont, dès le départ, plutôt autosuffisants. En fait, les premiers 10% à éclore se nourriront avec enthousiasme des autres œufs moins réactifs4 !
Image modifiée à partir de "Egg cases - Common whelk," par Sarah Smith, CC BY-SA 2.0.
Au-delà du cannibalisme, cet exemple illustre bien un type courant de stratégie d'investissement parental. Les escargots marins et de nombreux autres invertébrés marins fournissent peu de soins (voire aucun) à leurs progénitures. Au lieu de cela, ils utilisent la majeure partie de leur budget énergétique pour engendrer beaucoup de descendants, chacun étant relativement petit à la naissance. L'escargot marin n'est pas si impressionnant que cela quand on examine les chiffres : un oursin femelle peut libérer 100000000 œufs d'un coup, qui seront fécondés dans l'eau de mer5 !
Chez les espèces dotées de ce type de stratégie, les descendants sont souvent autosuffisants dès le plus jeune âge. Pourtant, étant donné que peu d'énergie est investie dans chaque progéniture, cette dernière a tendance à être petite et à naître avec de faibles réserves d'énergie. Cela rend les petits plus vulnérables à la prédation, et beaucoup d'entre eux, voire la plupart, ne survivront pas. En fait, c'est le nombre total de descendants qui assure la survie de la population.

Exemple : progénitures plus rares, investissements/soins parentaux importants

Le panda géant a recours à une stratégie complètement opposée. Les femelles n'ont généralement qu'un petit à chaque cycle de reproduction et le jeune est loin d'être autosuffisant6. Cette petite chose rose sur la photo ci-dessous n'est pas une souris ou un chaton... mais un bébé panda !
Crédit d'image : "Newborn panda cub - Chengdu Panda Base," par Buster&Bubby, CC BY-NC 2.0
Les espèces animales telles que le panda, qui ont peu de progénitures à chaque événement reproductif, offrent souvent des soins parentaux plus complets. Elles peuvent aussi donner naissance à une progéniture plus grosse, plus "coûteuse" sur le plan énergétique. Le bébé panda peut paraître minuscule, mais en comparaison à un escargot marin qui vient d'éclore, il est énorme ! Les espèces dotées de ce type de stratégie d'investissement élevé utilisent une grande partie de leur budget énergétique pour prendre soin de leur progéniture, parfois au détriment de leur propre santé.
Ce type de stratégie est courant chez les mammifères, y compris chez les humains ainsi que chez les kangourous et les pandas. Les bébés de ces espèces sont relativement impuissants à la naissance et ont besoin de se développer un certain temps avant de devenir autosuffisants.
Image modifiée à partir de "Ailuropoda melanoleuca," par Shealah Craighead (domaine public).

Compromis entre fécondité et investissement d'énergie chez les plantes

La même diversité de stratégies observées chez les animaux s'applique aux plantes. Bien sûr, les plantes ne vont pas fournir de soin parental comme le font les animaux. Cependant, elles peuvent quand même produire soit un grand nombre de graines "bon marché" du point de vue énergétique, soit un petit nombre de graines "coûteuses" en énergie.
Par exemple, les plantes à faible fécondité, telles que les cocotiers et les châtaigniers, produisent un petit nombre de graines riches en énergie, qui ont individuellement de bonnes chances de germer et de former un nouvel organisme. Les plantes à haute fécondité, telles que les orchidées, adoptent l'approche inverse : elles fabriquent généralement beaucoup de petites graines pauvres en énergie, qui ont chacune une chance relativement faible de survivre.

Âge de la première reproduction (précoce versus tardive)

Le moment où une espèce commence à se reproduire constitue une autre étape cruciale de son histoire de vie et on observe, ici aussi, des compromis et beaucoup de variations au sein des espèces. Certains types de plantes et d'animaux commencent à se reproduire précocement, tandis que d'autres retardent ce moment. Quels sont les avantages et les inconvénients de ces stratégies ?
Les organismes qui se reproduisent tôt ont moins de risques de n'engendrer aucune progéniture, mais cela peut se faire aux dépens de leur croissance ou de leur santé. Par exemple, les petits poissons, comme le guppy, dépensent toute leur énergie pour se reproduire tôt dans leur vie, mais n'atteignent donc pas la taille qui leur confèrerait un avantage contre les prédateurs. (Un guppy intimidant est difficile à imaginer !)
Les organismes qui se reproduisent tardivement ont souvent une plus grande fécondité ou sont en mesure de fournir des soins parentaux. Par contre, ils courent un plus grand risque de ne pas survivre jusqu'à leur maturité sexuelle. Par exemple, les poissons plus grands, comme le crapet arlequin ou le requin, utilisent leur énergie pour croître jusqu'à une taille qui les protège. En conséquence, ils retardent le moment où ils se reproduiront et ont donc plus de chances de mourir avant (ou de ne pas atteindre leur taux reproductif maximal).
En général, l'âge de la première reproduction est lié à la durée de vie d'une espèce7. Les espèces à courte longévité se reproduisent en général précocement, tandis que les autres ont tendance à retarder ce moment. C'est un bon moyen de se rappeler qu'une stratégie de vie est une "solution" intégrée au besoin d'engendrer autant de progénitures que possible, et que n'importe lequel de ces traits d'histoire de vie (tels que l'âge de la première reproduction) n'a de sens que s'il est mis en lien avec d'autres (comme la durée de vie).

Événements reproductifs uniques versus multiples

Une autre trait majeur d’histoire de vie renvoie au nombre de fois qu'un être vivant se reproduit au cours de sa vie. Pour certaines espèces, la reproduction est un événement unique et épuisant, auquel l'organisme ne survit pas longtemps. Chez d'autres espèces, les occasions de se reproduire sont fréquentes, voire multiples, tout au long de la vie de l'organisme.
Pour utiliser un peu de vocabulaire d'écologie, on peut diviser les espèces en deux groupes :
  • Ceux qui ne peuvent se reproduire qu'une seule fois (sémelparité)
  • Ceux qui peuvent se reproduire plusieurs fois au cours de leur vie (itéroparité)

Sémelparité

La sémelparité est le fait pour un membre d'une espèce de ne se reproduire qu'une seule fois au cours de sa vie avant de mourir. Les espèces sémelpares utilisent la majeure partie de leurs ressources limitées en un seul événement reproductif, sacrifiant leur santé au point de ne pas survivre.
Parmi les exemples d'espèces sémelpares figure le bambou, qui fleurit une seule fois avant de mourir. Le saumon royal consomme aussi la plupart de ses réserves d'énergie pour migrer depuis l'océan vers sa zone de nidification (eau douce), où il se reproduit, puis meurt.
Crédit d'image : "Life histories and natural selection: Figure 1," de OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Version modifiée du travail de Roger Tabor, USFWS.

Itéroparité

L'itéroparité implique que les individus d'une espèce se reproduisent de façon répétée au cours de leur vie. Elle peut prendre différentes formes, selon le cycle de reproduction des organismes concernés. Les espèces itéropares n'épuisent pas toutes leurs ressources en un seul événement reproductif, étant donné qu'il existe un avantage sélectif (une occasion d'avoir plus de descendants) à survivre pour se reproduire plusieurs fois.
Certains animaux ne s'accouplent qu'une fois par an, mais peuvent survivre à plusieurs saisons de reproduction. L’antilope d'Amérique est un exemple d’animal qui a un cycle saisonnier d'œstrus (ou "chaleurs"). L'œstrus est un état physiologique, induit par les hormones, qui prépare le corps à un accouplement réussi. Les femelles des espèces qui présentent ce type de cycles ne s'accouplent qu'au cours de la phase œstrale du cycle.
Crédit d'image : "Life histories and natural selection: Figure 1," de OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Modification du travail de Mark Gocke, USDA.
Un modèle différent est observé chez les primates, y compris chez les humains et les chimpanzés, qui peuvent tenter de se reproduire à tout moment pendant leurs années de fécondité. Cependant, le cycle menstruel des femelles implique que la fécondation ne peut avoir lieu que quelques jours par mois pendant l'ovulation.
Crédit d'image : "Life histories and natural selection: Figure 1," de OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Modification du travail de “Shiny Things”/Flickr.

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