Respirer sous l’eau

Je vous fais une confidence. Quand j’étais petite (entre 8 et 12 ans, environ), je pouvais passer des journées presque entières à me baigner. Je m’amusais à plonger ma tête sous l’eau et à « renifler ». Je m’imaginais que j’étais capable de respirer un tout petit peu sous l’eau. Bon, d’accord, c’était à l’époque du film Splash mettant en vedette Daryl Hannah et Tom Hanks. J’étais sans doute un peu trop inspirée par ces histoires de sirènes (bien que je devais pour ma part avoir davantage la grâce d’un lamantin!).

Notonecte
Le notonecte peut faire le « plein d’air » en sortant le bout de son abdomen de l’eau
Chironomes larves gros
Les chironomes rouges respirent par leur « peau » et peuvent emmagasiner l’oxygène

Ce n’est donc pas une surprise si je vous dis que je suis fascinée par cette capacité de plusieurs espèces d’invertébrés à respirer sous l’eau. Les stratégies pour ce faire sont fort variées et je vais tenter d’en effectuer un petit survol – aussi modeste soit-il face à toute cette diversité!

Premièrement, il importe de mentionner que certains insectes ne respirent pas « réellement » sous l’eau. Ils transportent plutôt avec eux leur réserve d’air, comme un plongeur qui charrie sa bombonne d’oxygène. C’est le cas par exemple des dytiques (Dytiscidae), des coléoptères qui forment une bulle d’air au bout de leur abdomen dans laquelle ils puisent leur oxygène. Les notonectes ont également adopté une méthode similaire. Ces insectes, qui vivent tête vers le bas, n’ont qu’à transpercer la surface de l’eau du bout de leur abdomen afin de renouveler leurs réserves d’air. Les gerridés, quant à eux, sont munis de petits poils imperméables qui capturent l’air tout autour de leur corps avant de plonger. Vous aurez compris que ces insectes ne respirent pas « par le nez » comme nous le faisons, puisque leurs réserves d’oxygène sont souvent situées au bout de l’abdomen. La respiration chez les insectes pourrait d’ailleurs faire l’objet d’une chronique en soi, puisqu’il y en a passablement à dire! D’ici à ce que j’écrive à cet effet, vous pouvez toutefois consulter certaines des sources citées dans les références ci-dessous (section « Pour en savoir plus »).

D’autres insectes ont aussi adopté des tactiques ne nécessitant pas de branchies, bien qu’ils vivent à temps plein sous l’eau et qu’ils ne se constituent pas de réserves d’air telles quelles. À titre d’exemple, les larves de syrphes – surnommées asticots à queue de rat – sont munies d’un long appendice qui ressemble en effet à une queue de rongeur. Elles s’en servent pour aspirer l’air présent à la surface de l’eau tout en demeurant ensevelies plus en profondeur, à l’abri des prédateurs. Elles ont un système respiratoire dit « ouvert », tout comme les insectes terrestres (c’est-à-dire que les stigmates, par lesquels elles respirent, ne sont pas recouverts d’une membrane comme certains insectes que je mentionnerai plus tard). Un tel système ouvert n’est pas la règle chez les insectes aquatiques qui demeurent complètement immergés, bien que l’on dénombre des groupes qui y font appel, particulièrement chez les diptères (tipules et maringouins, notamment).

Hydropsychidae_JC
Cet Hydropsychidae possède des branchies visibles sur l’abdomen
Pteronarcyidae_Jacques-Cartier
Les plécoptères comme ce Pteronarcyidae ont des branchies sur la face ventrale de leur abdomen

Certaines espèces, quant à elles, prélèvent majoritairement leur oxygène par diffusion à travers leurs tissus corporels mous. Il s’agit également d’une stratégie d’appoint souvent utilisée par les insectes qui ont un système respiratoire ouvert, ainsi que par ceux qui portent des branchies. Un cas notoire est celui des chironomes rouges : ils sont caractérisés par la présence d’hémoglobine qui leur permet de séquestrer une partie de l’oxygène obtenue par diffusion à la surface de leur corps et de l’utiliser en période d’anoxie (déficit en oxygène).

En revanche, de nombreuses larves d’insectes aquatiques sont dotées de branchies. Ces dernières prennent des formes variées : filaments touffus, filaments uniques, branchies aplaties en forme de feuille, etc. La raison d’être d’une branchie est fort simple : elle augmente la surface de contact du corps de l’insecte avec son milieu, contribuant à la capture d’une plus grande quantité d’oxygène. Les branchies constituent un système de respiration fermé (par opposition au système ouvert discuté plus haut). Cela signifie que les stigmates sont recouverts d’une membrane au travers de laquelle l’oxygène est diffusé.

Plusieurs larves de trichoptères et de plécoptères, par exemple, possèdent des branchies touffues apparentes sur la face ventrale de leur thorax et/ou de leur abdomen. Je pense plus précisément aux individus des familles Hydropsychidae (trichoptère), Perlidae (plécoptère) et Pteronarcyidae (plécoptère) sur lesquels les branchies sont facilement observables. Il s’agit d’ailleurs d’un critère utilisé dans l’identification de ces familles.

Chez les larves de mégaloptères, les branchies ont plutôt l’apparence de longs filaments disposés tout le long du corps. De plus, les larves ne se contentent pas que de ces filaments pour être alimentées en oxygène et sont en mesure d’assimiler l’oxygène dissous par diffusion à travers leurs tissus. Certaines espèces de mégaloptères nord-américaines possèdent aussi quelques branchies touffues à la base des plus longs filaments pour favoriser une meilleure captation de l’oxygène. Bref, toutes les techniques sont bonnes!

Corydalidae
Les filaments de chaque côté de ce mégaloptère (Corydalidae) sont des branchies
Aeshnidae Larve 2014
Les larves de libellules (ici une Aeshnidae) sont dotées de branchies internes

Pour ce qui est des éphémères, les branchies, bien visibles, sont disposées en deux rangées situées de chaque côté de l’abdomen (face dorsolatérale). Ils les agitent rapidement de sorte à y faire circuler l’eau, fait que l’on peut observer si l’on tient une larve d’éphémère vivante dans sa main et qu’on y ajoute un peu d’eau (voir la vidéo à la fin de la présente chronique pour un aperçu). Les branchies des éphémères ressemblent à des feuilles, prenant des formes très variées. Certaines sont de forme allongée, d’autres, plus rondes. Elles varient suffisamment en forme et en taille d’une famille à l’autre qu’elles peuvent servir à l’identification des individus. Les branchies des larves de demoiselles (sous-ordre Zygoptera), qui sont au nombre de trois, ressemblent également à de longues feuilles. Les demoiselles gardent ces branchies, situées tout au bout de leur abdomen, séparées de sorte à absorber le plus d’oxygène possible. Si cela ne s’avère pas suffisant, elles balancent leur abdomen de gauche à droite pour garder leurs branchies constamment en contact avec de l’eau saturée en oxygène.

Bien que les larves de demoiselles soient dotées de branchies externes, leurs proches parentes, les larves de libellules (sous-ordre Anisoptera), sont munies de branchies internes situées dans une chambre localisée au bout de leur abdomen. Par conséquent, elles doivent pomper l’eau par leur rectum afin de la faire circuler dans cette chambre interne où l’oxygène est extrait. Cela comporte un avantage : éviter que les branchies, souvent fragiles, soient endommagées.

Ce qui est étonnant, c’est que ces adaptations à la vie aquatique disparaissent complètement lorsque les larves d’insectes émergent et se transforment en adultes ailés. Croyez-vous que ces adultes gardent un souvenir de leur vie passée dans un tout autre milieu? Peut-être rêvent-ils encore de temps en temps, tout comme moi lorsque j’étais plus jeune, de pouvoir respirer sous l’eau?

 

Vidéo : Larve d’éphémère (Famille : Ephemerellidae) dont les branchies sont en mouvement (visionnez en haute définition).

 

 

Pour en savoir plus

Odonates en émergence aux abords du fleuve Saint-Laurent!

J’avais déjà prévu écrire une chronique cette semaine au sujet de l’émergence d’une espèce particulière de libellule à laquelle j’ai récemment assisté. Quelle ne fut pas ma chance d’observer une seconde émergence – cette fois-ci de demoiselles – lors d’une sortie de pêche, à peine une semaine plus tard! Il ne m’en fallu pas plus pour me lancer dans l’écriture d’une chronique parlant de cette merveilleuse transformation que subissent les odonates (libellules et demoiselles), les faisant passer de bestioles parfaitement adaptées à la vie aquatique à des organismes volants, maîtres du ciel!

Gomphe-Cobra adulte
Gomphe-Cobra venant d’émerger

Ma première expérience se fit sur le bord du fleuve Saint-Laurent à Québec, à la plage Jacques-Cartier. Il s’agit d’un lieu aménagé pour les piétons et dont les sentiers longent le fleuve. Lors d’une récente balade, j’y aperçu un grand nombre de libellules écrasées… ce qui me conduisit à formuler différentes hypothèses sur leur présence, dont celle qu’il s’agissait de jeunes libellules venant d’émerger et n’étant pas encore capable de voler. Ceci expliquerait pourquoi elles se retrouvaient écrasées en aussi grand nombre. Aussitôt formulée, je tentai de trouver des indices pour confirmer mon hypothèse. C’est ainsi que j’aperçu éventuellement un grand nombre de libellules adultes jonchées sur des roches le long du fleuve, accompagnées d’un grand nombre d’exosquelettes (coquille externe des invertébrés) de larves vides. Et voilà, mon hypothèse était confirmée!

Ayant à la fois des larves et des adultes à étudier, il me fut facile d’identifier les individus. Il s’agissait de gomphes-cobras (gomphus vastus), de la famille des gomphidae. Les gomphes-cobras sont très communs le long du fleuve Saint-Laurent et ils se reconnaissent facilement, en particulier grâce à leur abdomen dont l’extrémité est enflée. C’est d’ailleurs cette caractéristique qui lui valu son nom anglais de clubtail (queue en forme de bâton de golf).

La seconde émergence que je pu contempler est issue d’un pur hasard! Une semaine après avoir assisté à l’émergence des gomphes-cobras à Québec, je me retrouvai plus au sud dans mon patelin d’origine, en bateau sur le Saint-Laurent. Comme la pêche n’était pas des plus fructueuses, je me laissai aller à regarder les alentours… et me rendre à l’évidence qu’une larve de demoiselle (famille des Coenagrionidae) s’était hissée sur le bateau et était en train de se métamorphoser en adulte ailé! J’ai pu filmer une partie de cette métamorphose et la vidéo est présentée à la fin de la présente chronique. J’ai également inséré quelques photos prises à différents intervalles et démontrant la progression de la métamorphose de la demoiselle.

Gomphe-Cobra exosquelettes
Exosquelettes de Gomphes-Cobras

Je suivi avec attention les différents stades de la métamorphose, qui dura environ 30 minutes à partir du moment où j’ai remarqué la chose. C’est lorsque notre bateau traversa un nuage de demoiselles fort similaires que « ma » demoiselle décida enfin de s’envoler. Après avoir passé une année sous l’eau, il était temps pour elle de compléter son cycle de vie : se reproduire, puis mourir d’ici la fin de l’été.

En effet, la durée de vie des odonates adultes varie entre 2 semaines et 2 mois, selon l’espèce. Cela leur laisse tout de même suffisamment de temps pour se reproduire et assurer la présence de générations futures de libellules et de demoiselles.

On voit bien sur les photos que j’ai prises les différences entre les larves et les adultes des libellules (anisoptères) et des demoiselles (zygoptères). En effet, les demoiselles sont plus petites et plus délicates que les libellules. Malgré cette apparence frêle, il s’agit tout de même de voraces prédateurs, tant au stade larvaire qu’adulte. J’en avais d’ailleurs parlé lors de chroniques antérieures (larves et adultes, respectivement).

Bref, ce que cette chronique veut vous apprendre d’abord et avant tout, c’est que la métamorphose dans le monde des insectes n’est pas que l’apanage des papillons. La prochaine fois que vous voyez une libellule ou une demoiselle, pensez à ce fantastique cycle de vie qui les caractérise!

 

Pour en savoir plus

 

Émergence d’une demoiselle en vidéo et en photo

Demoiselle Émergente 1
Début de la transformation

 

Demoiselle Émergente 2
L’adulte est entièrement sorti de l’exosquelette

 

Demoiselle Émergente 3
Les ailes se déploient progressivement

 

Demoiselle Émergente 6
La métamorphose est presque complétée

 

Demoiselle Émergente 7
Voici le résultat final!

Les Odonates – Partie 2: d’étranges créatures aquatiques

Ma première rencontre avec une larve d’odonate remonte à bien des années et s’est avérée fort mémorable. C’était à l’époque où j’allais fréquemment rejoindre une cousine, qui restait sur le bord de la Baie Saint-François, pour pêcher et se baigner. Je devais être au tout début de l’adolescence.

Macromiidae Larve
Larve d’anisoptère (Famille: Macromiidae)

Je pataugeais sur le bord de la rive et mes pieds s’enfonçaient dans les sédiments fins. En me relevant, quelle ne fut pas ma surprise de voir, collée à ma cuisse, une étrange créature d’un brun foncé. Elle était d’une grosseur appréciable, d’ailleurs. Soudain submergée de peur, je me suis imaginée que j’avais, accrochée après moi, une sorte d’insecte déformé par la pollution (on disait déjà à l’époque que la baie était polluée, surtout dans le temps des fameuses Régates)… Ou encore un extra-terrestre, qui sait! Oui, j’ai toujours eu passablement d’imagination…

Bref, l’évènement m’avait suffisamment marquée pour que l’image de la bestiole en question soit saisie dans ma mémoire, telle une photographie! Quelle ne fut donc pas ma surprise de reconnaître mon « extra-terrestre », bien des années plus tard, alors que je commençai à collecter et identifier des insectes aquatiques dans le cadre de ma maîtrise!

Comme je le mentionnais dans ma chronique de la semaine dernière, les larves d’odonates évoluent en milieu aquatique et sont généralement méconnues. Pourtant, certaines de ces larves présentent des similitudes marquées avec les odonates adultes. La tête – d’une bonne grosseur par rapport au reste du corps – est munie de gros yeux. Les mâchoires sont également fort impressionnantes. Elles sortent, en fait, tout droit d’un film d’horreur! Les mandibules acérées se situent au bout d’un long « tube » qui se déploie, tel la langue d’une grenouille, pour capturer les proies. Cette image, sur Internet, vous donnera une idée de ce dont je vous parle! Ou encore celle-ci!

Naturellement, vous ne serez pas surpris, après avoir vu ces images, si je vous dis que ce sont de redoutables prédateurs, tout comme les adultes. Les larves d’odonates consomment effectivement toutes sortes d’invertébrés aquatiques – incluant des larves d’éphémères, de diptères (mouches noires, maringouins), d’autres odonates, etc. Elles ont un appétit tellement vorace qu’elles se nourrissent même de têtards et de petits poissons aussi gros qu’elles!

Aeshnidae larve
Larve d’anisoptère (Famille: Aeshnidae)

On retrouve des larves d’odonates autant dans les milieux lotiques (eaux courantes, comme les rivières et les ruisseaux) que dans les milieux lentiques (courant lent, comme les lacs ou les abords du fleuve). On peut fréquemment en observer en déplacement, sur les sédiments du fleuve, à marée basse. Il suffit de suivre les traces laissées sur le sable. Parfois elles conduisent à des escargots, mais il m’est arrivée à quelques reprises de tomber sur un odonate! Pour ceux qui n’habitent pas là où l’on retrouve des marées, sachez que vous pouvez également simplement déplacer quelques roches sur le bord d’un lac ou du fleuve. Vos chances de tomber sur un odonate sont appréciables, parole de Doc Bébitte (j’ai plusieurs tentatives à mon actif)!

Si vous « dérangez » une larve d’odonate – en particulier les anisoptères ou libellules (voir l’article de la semaine dernière pour les descriptions) – vous risquez sans doute de la voir se propulser de façon étonnante dans l’eau. En fait, les larves d’anisoptères se déplacent en aspirant l’eau par leur anus en un premier temps et en l’éjectant soudainement en un deuxième temps. D’ailleurs elles se servent de cette « particularité » quand vous tentez de les manipuler hors de l’eau… pour vous asperger!!! C’est aussi de cette façon qu’elles respirent sous l’eau, puisque leurs branchies sont internes – soit localisées dans leur rectum, rien de moins! En « aspirant » de la nouvelle eau oxygénée, les larves peuvent donc rester submergées. En revanche, les larves de zygoptères ou demoiselles ne sont pas munies d’un tel système. Elles possèdent simplement des branchies qui ont plus ou moins l’allure de trois feuilles tout au bout de leur abdomen.

Gomphidae
Larve d’anisoptère (Famille: Gomphidae)

En plus de ces caractéristiques, les larves de zygoptères et d’anisoptères se différencient par la forme de leur corps. En effet, de façon similaire aux odonates adultes, les larves de zygoptères sont plus allongées et frêles que les larves d’anisoptères. Quelques bons guides pour entomologistes aquatiques amateurs ou plus avancés existent : vous pouvez vous référer à la section « Pour en savoir plus » si le sujet vous intéresse! En particulier, le guide du Ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs est propre au Québec et est bien vulgarisé. Il est disponible sur Internet, autre fait intéressant!

Pour terminer, les larves d’odonates peuvent passer plusieurs années sous l’eau, à se développer. Certaines espèces peuvent prendre jusqu’à 6 années pour réaliser un cycle de vie complet. Ce n’est donc pas pour rien qu’elles atteignent une taille appréciable : jusqu’à environ 7 centimètres!

Je vous avais dit qu’il y avait beaucoup de choses à raconter sur les odonates? Et bien, je n’ai même pas tout dit! Il faudra bien que je vous parle une prochaine fois de l’intérêt d’étudier les larves d’odonates en tant qu’indicatrices de la qualité des milieux aquatiques! Ça viendra…

Entre temps, j’espère que cette chronique vous aidera à mieux identifier les larves d’odonates lorsque vous en verrez… Afin d’éviter que vous les preniez pour des extra-terrestres!!!

Pour en savoir plus

Les Odonates, Partie 1 : Des fossiles volants

Aujourd’hui, je veux vous entretenir sur un groupe coloré et bien connu d’insectes, les odonates. Il s’agit, en fait des libellules et des demoiselles!

Libellule lydienne
Libellule lydienne (Anisoptère, famille des Libellulidae)

Je comptais initialement vous parler à la fois du cycle de vie adulte et larvaire des 0donates, mais j’ai vite réalisé que j’avais trop de choses à vous écrire sur ce sujet! J’amorce donc cette première chronique en vous parlant des adultes, que vous connaissez sans doute plutôt bien. Les larves, quant à elles, évoluent en milieu aquatique et restent souvent méconnues. Elles feront l’objet de la chronique de la semaine prochaine.

C’est un article sur lequel je suis tombée la semaine dernière qui m’a donnée envie de vous parler de ces superbes insectes. Cet article (ici) explique à quel point les odonates sont de redoutables chasseurs. En effet, une nouvelle étude a observé que le taux de succès des odonates, lorsque vient le temps de capturer une proie, serait de plus de 95%. En comparaison, les lions auraient un taux de succès d’au plus 25%, alors que les requins réussiraient à satisfaire leur appétit environ 50% du temps. Les odonates constituent donc une menace importante pour maringouins, mouches et autres petits insectes du genre.

Demoiseille Calopterigidae
Demoiseille bistrée (Zygoptère, famille des Calopterygidae)

Mais qu’est-ce qui en fait d’aussi redoutables prédateurs? Les odonates sont tout d’abord dotés d’énormes yeux. Combinés à la faculté de tourner leur tête sur pratiquement 360 degrés, cela en fait des insectes munis d’une excellente vision. Les ailes des odonates fonctionnent également de façon indépendante (contrairement, par exemple, aux papillons). Cela les rend extrêmement manœuvrables et ils peuvent « tourner sur un dix cent », comme le veut l’expression! De plus, ils peuvent atteindre une vitesse de 70 km/h, ce qui ne laisse pas beaucoup de temps à leurs proies pour réagir.

Autre fait : le thorax des odonates est orienté de sorte à ce que leurs pattes soient dirigées vers l’avant, pouvant ainsi former un petit « panier » supplémentaire pour ramasser les insectes qui ne se retrouveraient pas tout à fait vis-à-vis leur bouche. Et que dire de cette bouche… Ce n’est sans doute pas un hasard si le terme odonate, qui prend son origine du mot Grec Odon, signifie « dent ». Il réfère en effet aux mâchoires acérées et proéminentes de ces insectes! Oh, Odonates! Comme vous avez de grandes dents!

Libellue Sympetrum
Sympétrum sp. (Anisoptère, famille des Libellulidae)

Finalement – et c’est sur ce sujet que l’article mentionné plus tôt met l’emphase – les odonates ont la capacité de se concentrer sur une proie, ainsi que de « calculer » la trajectoire de cette dernière afin de s’orienter en conséquence. Selon l’article, cette capacité de concentration s’apparenterait à celle d’un humain essayant d’écouter une conversation lors d’un bruyant cocktail. Équipés ainsi, il devient facile de comprendre pourquoi les odonates n’échouent pas souvent!

Les odonates se divisent en deux sous-groupes, les anisoptères (libellules) et les zygoptères (demoiselles). Ces deux sous-groupes se distinguent facilement. Les demoiselles possèdent un corps frêle et elles maintiennent habituellement leurs ailes jointes et repliées au-dessus de leur corps. En revanche, les libellules sont plus robustes et tiennent leurs ailes ouvertes à l’horizontale de chaque côté de leur corps. Ces différences sont également perceptibles chez les larves, ce que je discuterai la semaine prochaine!

Pour terminer, je parle de « fossiles volants » dans le titre de ma chronique. Ce n’est pas par pur amusement! L’ordre des odonates n’est effectivement pas né de la dernière pluie! Les premiers odonates auraient sillonné le ciel il y a quelque 300 millions d’années. Bien que très similaires en apparence à nos odonates modernes – comme en témoignent plusieurs fossiles retrouvés – les odonates préhistoriques atteignaient toutefois une taille considérable : plus de 70 cm! Imaginez des libellules, à l’appétit vorace, aussi longues que votre bras!

Quoiqu’on en dise, les odonates sont bien appréciés pour leur appétit, en particulier lors de chaudes soirées d’été. Ils contribuent à nous débarrasser efficacement – et de façon entièrement écologique – d’espèces peu désirables, telles maringouins, mouches noires et autres petits vampires ailés! Bon appétit, les amis!

Pour en savoir plus