Grâce au métabarcodage de l’ADN, une étude menée par des biologistes de la conservation a analysé avec précision les habitudes alimentaires des éléphants, révélant une diversité alimentaire inattendue au sein des groupes. Les résultats ont des implications significatives pour la conservation de la faune, soulignant la nécessité de ressources alimentaires diversifiées pour soutenir les populations d’animaux sauvages.
Une analyse détaillée des habitudes alimentaires des éléphants a révélé des variations surprenantes d’un repas à l’autre, ce qui pourrait avoir des conséquences importantes pour la protection de la faune et les stratégies de conservation.
Les éléphants mangent des plantes. C’est un fait connu des biologistes et des écoliers amoureux des animaux. Pourtant, il est plus compliqué de déterminer exactement le type de plantes dont se nourrissent ces herbivores emblématiques.
Une nouvelle étude menée par une équipe internationale comprenant des biologistes de la conservation de Brown a utilisé des méthodes innovantes pour analyser efficacement et précisément les habitudes alimentaires de deux groupes d’éléphants au Kenya, jusqu’aux types spécifiques de plantes consommées par les différents animaux du groupe. Leurs conclusions sur les habitudes des éléphants individuels permettent de répondre à des questions importantes sur les comportements de recherche de nourriture des groupes et aident les biologistes à comprendre les approches de conservation qui permettent le mieux de maintenir les éléphants non seulement rassasiés, mais aussi satisfaits.
L’étude a été publiée aujourd’hui (5 juillet) dans la revue Royal Society Open Science.
« Il est très important que les défenseurs de l’environnement gardent à l’esprit que lorsque les animaux n’obtiennent pas suffisamment d’aliments dont ils ont besoin, ils peuvent survivre, mais pas prospérer », a déclaré l’auteur de l’étude, Tyler Kartzinel, professeur adjoint d’études environnementales et d’écologie, d’évolution et de biologie des organismes à l’université de Brown. « En comprenant mieux ce que chaque individu mange, nous pouvons mieux gérer des espèces emblématiques comme les éléphants, les rhinocéros et les bisons afin de garantir que leurs populations puissent croître de manière durable.
L’un des principaux outils utilisés par les scientifiques pour mener leur étude est le métabarcodage de l’ADN, une technique génétique de pointe qui permet aux chercheurs d’identifier la composition d’échantillons biologiques en faisant correspondre les fragments d’ADN extraits représentant la nourriture d’un éléphant à une bibliothèque de codes-barres de l’ADN des plantes.
M. Brown a développé des applications pour cette technologie, a déclaré M. Kartzinel, et a réuni des chercheurs en biologie moléculaire et en informatique pour résoudre les problèmes rencontrés par les défenseurs de l’environnement sur le terrain.
Il s’agit de la première utilisation du métabarcodage de l’ADN pour répondre à une question à long terme sur l’écologie sociale de la recherche de nourriture, c’est-à-dire la manière dont les membres d’un groupe social – comme une famille – décident des aliments à manger, a déclaré Kartzinel.
« Lorsque je parle à des non-écologistes, ils sont stupéfaits d’apprendre que nous n’avons jamais vraiment eu une idée claire de ce que tous ces grands mammifères charismatiques mangent réellement dans la nature », a déclaré M. Kartzinel. « La raison en est que ces animaux sont difficiles et dangereux à observer de près, qu’ils se déplacent sur de longues distances, qu’ils se nourrissent la nuit et dans des buissons épais, et qu’une grande partie des plantes dont ils se nourrissent sont assez petites.
Non seulement les éléphants sont difficiles à surveiller, mais leur nourriture peut être pratiquement impossible à identifier à l’œil nu, même pour un botaniste expert, selon Kartzinel, qui a mené des recherches sur le terrain au Kenya.
Comprendre les aliments préférés des éléphants
Le groupe de recherche a comparé la nouvelle technique génétique à une méthode appelée analyse des isotopes stables, qui implique une analyse chimique des poils d’animaux. Deux des auteurs de l’étude, George Wittemyer de l’Université d’État du Colorado et Thure Cerling de l’Université de l’Utah, avaient déjà montré que les éléphants passaient de la consommation d’herbes fraîches lorsqu’il pleut à celle d’arbres pendant la longue saison sèche. Bien que cela ait fait avancer l’étude en permettant aux chercheurs d’identifier des modèles alimentaires à grande échelle, ils ne pouvaient toujours pas discerner les différents types de plantes dans le régime alimentaire de l’éléphant.
Les scientifiques avaient conservé des échantillons fécaux collectés en partenariat avec l’organisation à but non lucratif Save the Elephants lorsque Wittemyer et Cerling effectuaient les analyses des isotopes stables, il y a près de 20 ans. L’auteur de l’étude, Brian Gill, alors associé post-doctoral à Brown, a déterminé que les échantillons étaient toujours utilisables, même après de nombreuses années de stockage.
« En comprenant mieux ce que chaque individu mange, nous pouvons mieux gérer des espèces emblématiques comme les éléphants, les rhinocéros et les bisons afin de garantir que leurs populations puissent croître de manière durable. »
– Tyler R. Kartzinel, professeur adjoint d’études environnementales, professeur adjoint d’écologie, d’évolution et de biologie organique
L’équipe a combiné des analyses d’isotopes stables du carbone provenant des fèces et des poils des éléphants avec un métabarcodage de l’ADN alimentaire, un suivi GPS et des données de télédétection pour évaluer la variation alimentaire des éléphants individuels dans deux groupes. Ils ont fait correspondre chaque séquence d’ADN unique de l’échantillon à une collection de plantes de référence – élaborée grâce à l’expertise botanique de Paul Musili, directeur de l’herbier d’Afrique de l’Est aux musées nationaux du Kenya – et ont comparé les régimes alimentaires des éléphants individuels au fil du temps.
Dans leur analyse, ils ont montré que les différences de régime alimentaire entre les individus étaient souvent beaucoup plus importantes que ce que l’on supposait auparavant, même entre les membres d’une même famille qui se nourrissaient ensemble un jour donné.
Cette étude permet de résoudre un paradoxe classique de l’écologie de la faune, a déclaré M. Kartzinel : « Comment les liens sociaux maintiennent-ils les groupes familiaux ensemble dans un monde aux ressources limitées ? En d’autres termes, étant donné que les éléphants semblent tous manger les mêmes plantes, il n’est pas évident de comprendre pourquoi la compétition pour la nourriture ne les sépare pas et ne les oblige pas à chercher leur nourriture chacun de leur côté.
La réponse est simple : les éléphants varient leur régime alimentaire non seulement en fonction de ce qui est disponible, mais aussi en fonction de leurs préférences et de leurs besoins physiologiques, explique Kartzinel. Une éléphante enceinte, par exemple, peut avoir des envies et des besoins différents à différents moments de sa grossesse.
Bien que l’étude n’ait pas été conçue pour expliquer le comportement social, ces résultats aident à éclairer les théories sur les raisons pour lesquelles un groupe d’éléphants peut chercher de la nourriture ensemble : Les éléphants individuels ne mangent pas toujours exactement les mêmes plantes au même moment, de sorte qu’il y a généralement assez de plantes pour tout le monde.
Ces résultats peuvent offrir de précieuses indications aux biologistes de la conservation. Pour protéger les éléphants et d’autres espèces importantes et créer des environnements dans lesquels ils peuvent se reproduire avec succès et accroître leurs populations, ils ont besoin d’une variété de plantes à manger. Cela peut également réduire les risques de concurrence entre les espèces et empêcher les animaux de braconner les sources de nourriture humaine, telles que les cultures.
« Les populations d’animaux sauvages doivent avoir accès à des ressources alimentaires variées pour prospérer », a déclaré M. Kartzinel. « Chaque éléphant a besoin de variété, d’un peu de piment – pas littéralement dans leur nourriture, mais dans leurs habitudes alimentaires.
Référence : « Foraging history of individual elephants using DNA metabarcoding » par Brian A. Gill, George Wittemyer, Thure E. Cerling, Paul M. Musili et Tyler R. Kartzinel, 5 juillet 2023, Royal Society Open Science.
DOI : 10.1098/rsos.230337
Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation (DEB-1930820, DEB-2026294, DEB-2046797, et OIA-2033823).