AMPHIBIENS: CARACTÉRISTIQUES, TYPES, SYSTÈMES, REPRODUCTION - LA BIOLOGIE - 2025

Les amphibiens sont une classe de vertébrés qui n'ont pas la capacité de réguler la température corporelle. La classe comprend près de 6000 espèces de grenouilles, de crapauds, de salamandres et de caecilians. Ce dernier groupe n'est pas populairement connu et ce sont des amphibiens semblables à un serpent, car ils ont dégénéré leurs membres.

Le terme «amphibien» fait référence à l'une des caractéristiques les plus marquantes du groupe: ses deux modes de vie. Les amphibiens ont généralement un stade larvaire aquatique et un adulte terrestre.

Un anoure. Source: pixabay.com

Par conséquent, sa reproduction est toujours liée aux plans d'eau. L'événement reproducteur se traduit par un œuf dépourvu de membranes amniotiques, il doit donc être déposé dans des étangs ou dans des environnements humides. Les grenouilles ont une fertilisation externe et les salamandres - et probablement les caecilians - ont une fertilisation interne.

La peau des amphibiens est très fine, humide et glandulaire. Certaines espèces ont des modifications pour la production de venin pour se défendre contre les prédateurs potentiels. Bien que certaines espèces aient des poumons, dans d'autres, ils ont été perdus et la respiration se fait entièrement par la peau.

On trouve des amphibiens dans une grande diversité d'écosystèmes, à travers les régions tropicales et tempérées (à l'exception des îles océaniques).

L'herpétologie est la branche de la zoologie chargée de l'étude des amphibiens - et aussi des reptiles. Le professionnel qui se développe professionnellement dans cette science est connu comme un herpétologue.

caractéristiques

Caractéristiques osseuses

Les amphibiens sont des animaux vertébrés, tétrapodes et quadrupèdes ancestraux. Son squelette est composé principalement d'os et le nombre de vertèbres est variable. Certaines espèces ont des côtes qui peuvent ou non être fusionnées aux vertèbres.

Le crâne des salamandres et des grenouilles est généralement ouvert et délicat. En revanche, les caeciliens présentent une énorme compaction dans leur crâne, le transformant en une structure lourde et solide.

Morphologie générale du corps

La morphologie du corps présente trois dispositions de base, qui correspondent à l'ordre taxinomique de la classe: le corps fusionné, rebondi, sans col et les membres antérieurs modifiés pour le saut des grenouilles; la construction gracieuse avec un cou défini, une longue queue et des membres de taille égale aux salamandres; et la forme allongée et sans membres des caecilians.

Métamorphose

Le cycle de vie de la plupart des amphibiens est caractérisé par le fait qu'il est biphasique: une larve aquatique éclot de l'œuf qui se transforme en un individu terrestre sexuellement mature qui pond des œufs et ferme ainsi le cycle. D'autres espèces ont éliminé le stade aquatique.

Peau

La peau des amphibiens est tout à fait unique. Il se caractérise par être très fin, humide et avec la présence de plusieurs glandes. Chez les espèces dépourvues de poumons, des échanges gazeux peuvent se produire à travers la peau. Il existe des modifications des structures qui libèrent des substances toxiques pour lutter contre les prédateurs.

Sur le cuir, les couleurs vives ressortent - ou la capacité de camouflage. Beaucoup d'entre eux sont destinés à alerter ou à se cacher des prédateurs. En fait, la coloration des amphibiens est plus complexe qu'il n'y paraît; Il est composé d'une série de cellules qui stockent des pigments appelés chromatophores.

Types (classification)

La classe Amphibia est divisée en trois ordres: Ordre Gymnophiona (Apoda), composé des céciliens; Ordre Urodela (Caudata) communément appelé salamandres, et Ordre Anura (Salientia) formé par des grenouilles, des crapauds et apparentés. Ci-dessous, nous décrirons chacune des caractéristiques de chaque classe:

Order Gymnophiona (Surnom)

Eocaecilia micropodia, une caecilienne précoce du Jurassique inférieur, dessin au crayon. Nobu Tamura (http://spinops.blogspot.com)

Les gymnofions ou céciliennes constituent un ordre de 173 espèces d'organismes au corps très allongé, sans membres et aux modes de vie souterrains.

Superficiellement, ils ressemblent à un ver ou à un petit serpent. Son corps est recouvert de petites écailles dermiques et elles sont annulées. Le crâne caecilien est significativement ossifié. Dans les quelques formes aquatiques qui existent, le motif de l'anneau n'est pas aussi marqué.

La plupart des espèces se trouvent dans les forêts tropicales d'Amérique du Sud, enfouies dans le sol. Cependant, ils ont également été signalés en Afrique, en Inde et dans certaines régions d'Asie.

Comme dans la plupart des espèces aux habitudes souterraines, les yeux sont très petits et chez certaines espèces ils sont complètement inutiles.

Commandez Urodela (Caudata)

Salamandre salamandre. Source: pixabay.com

Les urodelos sont constitués de près de 600 espèces de salamandres. Ces amphibiens habitent divers environnements, à la fois tempérés et tropicaux. Ils sont abondants en Amérique du Nord. D'un point de vue écologique, les salamandres sont très diverses; ils peuvent être totalement aquatiques, terrestres, arboricoles, souterrains, entre autres environnements.

Ils se caractérisent par le fait qu'ils sont des organismes de petite taille - rarement un spécimen dépasse 15 cm. L'exception est la salamandre japonaise géante, qui atteint plus de 1,5 mètre de longueur.

Les extrémités forment un angle droit avec le tronc du corps cylindrique et mince qu'elles possèdent. L'arrière-train et les membres antérieurs sont de la même taille. Dans certaines formes aquatiques et souterraines, les membres ont subi une réduction considérable.

Commander Anura (Salientia)

Pelophylax perezi

L'ordre Anura est le plus diversifié parmi les amphibiens, avec près de 5 300 espèces de grenouilles et de crapauds, répartis en 44 familles. Contrairement aux salamandres, les anoures n'ont pas de queue. Seules les grenouilles du genre Ascaphus en possèdent une. Le nom de l'ordre Anura fait allusion à cette caractéristique morphologique.

Le nom alternatif du groupe, Salientia, met en évidence les adaptations pour la locomotion du groupe, à travers des sauts grâce à ses puissantes pattes arrière. Leur corps est dodu et ils n'ont pas de cou.

Est-ce une grenouille ou un crapaud?

Parfois, quand on voit un anuran, on se demande généralement si le spécimen correspond à un "crapaud" ou à une "grenouille". Généralement, lorsque nous parlons d'un crapaud, nous nous référons à un anuran à la peau coriace, aux verrues proéminentes et au corps robuste, tandis qu'une grenouille est un animal gracieux, aux couleurs vives, frappant et à la peau glandulaire.

Cependant, cette différenciation est simplement populaire et n'a aucune valeur taxonomique. En d'autres termes; il n'y a pas de gamme taxinomique appelée crapauds ou grenouilles.

Système digestif

1 oreillette droite, artère 2 orth, 3 œufs, 4 côlon, 5 oreillette gauche, 6 ventricule, 7 estomac, 8 poumon gauche, 9 rate, 10 intestin grêle. CloacaPhoto prise par Jonathan McIntosh

Adaptations de la région céphalique

La langue des amphibiens est protrusible et leur permet d'attraper de petits insectes qui seront leur proie. Cet organe possède diverses glandes qui produisent des sécrétions collantes qui cherchent à assurer la capture des aliments.

Les têtards ont des structures kératinisées dans la région buccale qui leur permettent de gratter la matière végétale qu'ils vont consommer. La disposition et le nombre de ces structures buccales ont une valeur taxonomique.

Adaptations des intestins

Comparé à d'autres animaux, le tube digestif des amphibiens est assez court. Dans tout le règne animal, un système digestif composé d'intestins courts est typique d'un régime carnivore, car ils sont relativement faciles à digérer les matières alimentaires.

Chez les larves, le système gastro-intestinal est plus long, une caractéristique qui favorise vraisemblablement l'absorption de la matière végétale, permettant la fermentation.

Régime

La plupart des amphibiens ont un régime carnivore. Dans le menu des anoures, nous trouvons plusieurs espèces d'insectes, d'araignées, de vers, d'escargots, de mille-pattes et presque tous les animaux suffisamment petits pour que les amphibiens les consomment sans trop d'effort.

Les gymnofions se nourrissent de petits invertébrés qu'ils parviennent à chasser dans des environnements souterrains. Les salamandres ont un régime carnivore.

En revanche, la plupart des formes larvaires des trois ordres sont herbivores (bien qu'il y ait des exceptions) et se nourrissent de la matière végétale et des algues présentes dans les plans d'eau.

Système circulatoire

Modèle didactique d'un cœur d'amphibien. Wagner Souza e Silva / Musée d'anatomie vétérinaire FMVZ USP

Les amphibiens ont un cœur avec un sinus veineux, deux oreillettes, un ventricule et un cône artériel.

La circulation est double: elle passe par le cœur, les artères et veines pulmonaires alimentent les poumons (dans les espèces qui les possèdent) et le sang oxygéné retourne au cœur. La peau des amphibiens est riche en petits vaisseaux sanguins.

1 - Les branchies internes / point où le sang est réoxygéné. 2 - Point où le sang est pauvre en oxygène. 3 - Coeur à deux chambres. Rouge - Sang oxygéné. Bleu - sang appauvri en oxygène. Opellegrini15

La forme larvaire présente une circulation différente de celle décrite pour les formes adultes. Avant la métamorphose, la circulation est similaire à celle trouvée chez les poissons (rappelez-vous que les larves ont des branchies et que le système circulatoire doit les inclure dans son trajet).

Chez les larves, trois des quatre artères qui partent de l'aorte ventrale vont aux branchies, et la dernière communique avec les poumons à un état rudimentaire ou très sous-développé.

Système nerveux

Le système nerveux est composé du cerveau et de la moelle épinière. Ces structures sont dérivées embryologiquement du tube neural. La partie antérieure de cette structure s'élargit et forme le cerveau. Comparé au reste des vertébrés, le système nerveux des amphibiens est assez petit, simple et rudimentaire.

Chez les amphibiens, il existe 10 paires de nerfs crâniens. Le cerveau est allongé (pas une masse ronde comme chez les mammifères) et est structurellement et fonctionnellement divisé en une région antérieure, moyenne et postérieure.

Le cerveau est similaire dans les trois groupes d'amphibiens. Cependant, il s'agit généralement d'une structure plus courte chez les grenouilles et plus allongée chez les céciliens et les salamandres.

Système respiratoire

Coupe de peau de grenouille. A: glande muqueuse, B: chromophore, C: glande granulaire à poison, D: tissu conjonctif, E: stratum corneum, F: zone de transition, G: épiderme et H: derme. Jon Houseman

Chez les amphibiens, il existe différentes structures qui participent au processus respiratoire. La peau fine, glandulaire et très vascularisée joue un rôle important dans les échanges gazeux de nombreuses espèces, en particulier celles dépourvues de poumons.

Les poumons des amphibiens ont un mécanisme particulier; Contrairement à l'entrée d'air provenant des poumons d'autres animaux, la ventilation se fait par pression positive. Dans ce système, l'air est forcé dans la trachée.

Les formes larvaires - qui sont aquatiques - respirent par les branchies. Ces organes respiratoires externes réalisent une extraction efficace de l'oxygène dissous dans l'eau et assurent l'échange avec le dioxyde de carbone. Il y a des salamandres qui ne peuvent avoir que des branchies, seulement des poumons, les deux structures ou aucune des deux.

Certaines espèces de salamandres qui vivent toute leur vie adulte dans des plans d'eau ont la capacité d'échapper à la métamorphose et de préserver leurs branchies. En biologie évolutive, le phénomène de préservation d'une apparence enfantine dans les formes adultes et sexuellement matures est appelé podorphose.

L'axolotl ou Ambystoma mexicanum est l'un des représentants les plus connus des salamandres qui parvient à préserver les branchies à leur état adulte.

Vocalisation

Quand on pense aux grenouilles et aux crapauds, il est presque impossible de ne pas faire allusion à leurs chants nocturnes.

Le système de vocalisation chez les amphibiens est d'une grande importance chez les anoures, car les chants sont un facteur important dans la reconnaissance du couple et dans la défense du territoire. Ce système est beaucoup plus développé chez les hommes que chez les femmes.

Les cordes vocales sont situées dans le larynx. L'anouran est capable de produire du son grâce au passage de l'air à travers les cordes vocales, entre les poumons et à travers une paire de grands sacs situés sur le plancher de la bouche. Toutes ces structures citées sont chargées d'orchestrer la production du son et des chansons si particulières au groupe.

Système excréteur

Le système excréteur des amphibiens est formé par des reins de type mésonéphrique ou opisthéphrique, ce dernier étant le plus courant. Les reins sont des organes chargés d'éliminer les déchets azotés de la circulation sanguine et de maintenir un équilibre hydrique.

Chez les amphibiens modernes, un rein holonéphrique existe au stade embryonnaire, mais ne devient jamais fonctionnel. Le principal déchet azoté est l'urée.

Reproduction et développement

Compte tenu de leur incapacité à réguler la température corporelle, les amphibiens cherchent à se reproduire à des moments de l'année où la température de l'environnement est élevée. Puisque les stratégies de reproduction des trois ordres sont si disparates, nous les décrirons séparément:

Gymnofions

La littérature relative à la biologie de la reproduction de cet ordre d'amphibiens n'est pas particulièrement riche. La fécondation est interne et les mâles ont un organe copulatoire.

En général, les œufs sont déposés dans des endroits humides avec des plans d'eau à proximité. Certaines espèces ont les larves aquatiques typiques des amphibiens, tandis que chez d'autres, le stade larvaire se produit à l'intérieur de l'œuf.

Chez certaines espèces, les parents ont le comportement d'abriter les œufs dans les plis de leur corps. Un nombre important de céciliens sont vivipares, étant un événement courant au sein du groupe. Dans ces cas, les embryons se nourrissent des parois de l'oviducte.

Urodelos

Les œufs de la plupart des salamandres sont fécondés en interne. Les femmes sont capables de prendre des structures appelées spermatophores (un paquet de spermatozoïdes produit par un homme).

Ces spermatophores se déposent à la surface d'une feuille ou d'un tronc. Les espèces aquatiques pondent leurs œufs en grappes dans l'eau.

Anoures

Série d'images de têtards (crapaud commun - Bufo bufo). Les images montrent les deux dernières semaines de développement larvaire se terminant par une métamorphose. Bufo_metamorphosis.jpg: CLauterderivative work: Cwmhiraeth

Chez les anoures, les mâles attirent les femelles par leurs chants mélodiques (et spécifiques à l'espèce). Quand le couple va copuler, ils s'engagent dans une sorte de "câlin" appelé l'amplexus.

Au fur et à mesure que la femelle pond ses œufs, le mâle décharge le sperme sur ces gamètes pour les féconder. La seule exception à l'événement de fécondation externe chez les anoures sont les organismes du genre Ascaphus.

Les œufs sont pondus dans des environnements humides ou directement dans le plan d'eau. Ils s'agglomèrent en masses avec plusieurs œufs et peuvent s'ancrer dans des parcelles de végétation. L'œuf fécondé se développe rapidement et un petit têtard aquatique émerge lorsqu'il est prêt.

Ce petit têtard va subir un événement de changement dramatique: la métamorphose. L'une des premières modifications est le développement des membres postérieurs, la queue qui leur permet de nager est réabsorbée - comme les branchies, l'intestin se raccourcit, les poumons se développent et la bouche prend des caractéristiques d'adulte.

Le calendrier de développement est très variable selon les espèces d'amphibiens. Certaines espèces sont capables d'achever leur métamorphose en trois mois, tandis que d'autres mettent jusqu'à trois ans pour achever la transformation.

Évolution et phylogénie

Représentation artistique de Triadobatrachus massinoti. Pavel.Riha.CB

La reconstruction évolutive de ce groupe de tétrapodes a connu plusieurs difficultés. Le plus évident est la discontinuité des archives fossiles. De plus, les méthodes utilisées pour reconstruire les relations phylogénétiques sont en constante évolution.

Les amphibiens vivants sont les descendants des premiers tétrapodes terrestres. Ces ancêtres étaient les poissons à nageoires lobes (Sarcopterygii), un groupe très particulier de poissons osseux.

Ces poissons apparaissent à la fin de la période dévonienne, il y a environ 400 millions d'années. Le groupe a subi un rayonnement adaptatif aux plans d'eau douce et salée.

Les premiers tétrapodes ont conservé un système de ligne latérale dans leurs formes juvéniles, mais absent chez les adultes. Le même schéma est observé chez les amphibiens modernes.

Les amphibiens sont un groupe qui a réussi à exploiter une grande diversité d'environnements terrestres, qui sont liés aux plans d'eau.

Premiers tétrapodes

Il existe un certain nombre de fossiles qui sont essentiels à l'évolution des tétrapodes, notamment Elginerpeton, Ventastega, Acanthostega et Ichthyostega. Ces organismes maintenant éteints se caractérisaient par le fait qu'ils étaient aquatiques - un trait qui est déduit de l'anatomie de leur corps - et qu'ils avaient quatre membres.

Les membres du genre Acanthostega étaient des organismes qui avaient formé des membres, mais ces structures étaient si faibles qu'il est peu probable que les animaux aient la capacité de sortir librement de l'eau.

En revanche, le genre Ichthyostega présentait les quatre membres et, selon les preuves, pouvait rester hors de l'eau - bien qu'avec une démarche maladroite. Une caractéristique frappante des deux sexes est la présence de plus de cinq chiffres dans les membres postérieurs et les membres antérieurs.

À un moment donné de l'évolution des tétrapodes, la pentadactylie était une caractéristique qui était fixe et restait constante dans la grande majorité des tétrapodes.

Relations phylogénétiques entre les groupes actuels

Les relations entre les trois groupes d'amphibiens actuels restent controversées. Les groupes provisoirement modernes (les amphibiens modernes sont regroupés sous le nom de lisanfibios ou Lissamphibia) ainsi que les lignées éteintes sont regroupés dans un groupe plus large appelé temnospondyls (Temnospondyli).

La plupart des preuves moléculaires et paléontologiques appuient l'hypothèse phylogénétique selon laquelle les anoures et les salamandres sont des groupes frères, laissant les céciliens comme un groupe plus éloigné. Nous soulignons l'existence de plusieurs études qui soutiennent cette relation phylogénétique (pour plus d'informations, voir Zardoya & Meyer, 2001).

En revanche, en utilisant l'ARN ribosomal comme marqueur moléculaire, une hypothèse alternative a été obtenue. Ces nouvelles études désignent les céciliens comme le groupe frère des salamandres, laissant les grenouilles comme un groupe éloigné.

État de conservation actuel

Aujourd'hui, les amphibiens sont exposés à différents facteurs qui affectent négativement les populations. Selon des estimations récentes, le nombre d'amphibiens menacés d'extinction représente au moins un tiers de toutes les espèces connues.

Ce nombre dépasse de loin les proportions d'espèces menacées d'oiseaux et de mammifères.

Bien qu'il n'ait pas été possible d'identifier une seule cause directement liée au déclin massif des amphibiens, les scientifiques proposent que les plus importantes soient:

Destruction de l'habitat et changement climatique

Les principales forces qui menacent les amphibiens sont: la dégradation et la perte de l'habitat et le réchauffement climatique. Les amphibiens ayant une peau très fine et étant tellement dépendants des plans d'eau, les fluctuations de température et les stades de sécheresse les affectent considérablement.

L'augmentation de la température et la diminution des mares disponibles pour la ponte semblent être un facteur important de ce phénomène d'extinction locale et d'un déclin de population très marqué.

Chytridiomycose

La propagation rapide de la maladie infectieuse chytridiomycose, causée par le champignon de l'espèce Batrachochytrium dendrobatidis, affecte grandement les amphibiens.

Le champignon est si nocif car il attaque un aspect très important de l'anatomie de l'amphibien: sa peau. Le champignon endommage cette structure, essentielle à la thermorégulation et à l'accumulation d'eau.

La chytridiomycose a provoqué d'énormes déclins des populations d'amphibiens dans de grandes régions géographiques, notamment l'Amérique du Nord, l'Amérique centrale, l'Amérique du Sud et des régions localisées d'Australie. Jusqu'à présent, la science ne dispose pas d'un traitement efficace permettant d'éliminer le champignon de l'espèce.

Introduction d'espèces exotiques

L'introduction d'espèces dans certaines régions a contribué au déclin des populations. Plusieurs fois, l'introduction d'amphibiens exotiques affecte négativement la conservation des amphibiens endémiques dans la région.

Références

1. Divers, SJ et Stahl, SJ (éditeurs). (2018). Mader Reptile and Amphibian Medicine and Surgery-E-Book. Elsevier Health Sciences.
2. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC et Garrison, C. (2001). Principes intégrés de zoologie. McGraw - Hill.
3. Kardong, KV (2006). Vertébrés: anatomie comparée, fonction, évolution. McGraw-Hill.
4. Llosa, ZB (2003). Zoologie générale. EUNED.
5. Vitt, LJ et Caldwell, JP (2013). Herpétologie: une biologie introductive des amphibiens et des reptiles. Presse académique.
6. Zardoya, R. et Meyer, A. (2001). Sur l'origine et les relations phylogénétiques des amphibiens vivants. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique, 98 (13), 7380-3.