Une grenouille des prés urine tellement qu’elle pourrait se noyer. Heureusement, l’insecte Philaenus spumarius, qui a approximativement la taille d’un Tic Tac, a une catapulte qui projette régulièrement ses globules de déchets liquides dans l’air et en toute sécurité loin de son corps.
« À cette toute petite échelle, la balistique devient vraiment compliquée », a déclaré Philip GD Matthews, professeur agrégé de physiologie comparée au département de zoologie de l’Université de la Colombie-Britannique. “Mais ils peuvent l’éloigner assez loin”, a-t-il déclaré, précisant que “assez loin” signifie ici deux à quatre pouces.
Parmi les entomologistes, les pouvoirs urinaires de la sauterelle sont bien connus. Mais les capacités d’aspiration des insectes, qui ont longtemps confondu les scientifiques, se sont avérées beaucoup plus impressionnantes, selon un article sur les mécanismes d’alimentation des grenouilles des prés publié mercredi dans Proceedings of the Royal Society B.
Les grenouilles sont courantes en Europe et en Amérique du Nord et sont connues pour propager certaines maladies bactériennes parmi les plantes. Ils urinent presque constamment parce que les insectes se nourrissent de sève de xylème pure, un liquide si dépourvu de nutriments qu’il faut siroter et siroter et siroter, parfois jusqu’à 24 heures d’affilée.
La plupart des insectes buveurs de sève boivent du phloème, un liquide sucré dans les vaisseaux des plantes qui est facile à obtenir car il est entraîné par une pression positive, ce qui signifie qu’il jaillit d’une tige de plante une fois percée par les pièces buccales. En revanche, le xylème est entraîné par une pression négative – ses vaisseaux tirent en fait vers l’intérieur – ce qui rend le liquide aqueux extrêmement difficile à aspirer. De telles pressions négatives existent à l’intérieur des colonnes ininterrompues de vaisseaux de xylème où l’eau est extraite des racines vers les feuilles pour s’évaporer dans l’atmosphère, a déclaré le Dr Matthews.
Pour montrer la puissance de l’aspiration des grenouilles, le Dr Matthews, Elisabeth Bergman, une étudiante à la maîtrise qu’il a conseillée, et Emma Green, une bénévole de premier cycle, ont examiné la morphologie des insectes et testé leurs capacités métaboliques en 2019. Leurs sujets de test étaient originaires du mauvaises herbes près de leur laboratoire.
Les chercheurs ont effectué des scans Micro-CT des têtes de grenouilles adultes et ont analysé la morphologie de leur pompe cibare, une structure dans leur tête qui leur permet de tirer la sève du xylème dans leur visage. Comme un piston à l’intérieur d’une seringue, un diaphragme est tiré par des muscles pour augmenter le volume de la chambre et aspirer la sève du xylème. Comme les grenouilles doivent tirer rythmiquement sur ce diaphragme pour aspirer, la structure en forme de nez entre leurs yeux, appelée post-clypeus, est terriblement forte pour accueillir tout ce muscle.
“C’est comme un énorme biceps sur la tête”, a déclaré le Dr Matthews.
En utilisant les dimensions des pompes cibares des grenouilles, les chercheurs ont calculé la pression négative que les insectes pourraient être capables de générer à l’intérieur de leur tête. Leurs calculs suggèrent que les grenouilles pourraient générer jusqu’à 1,6 mégapascals, une pression supérieure à la tension à l’intérieur de nombreux vaisseaux du xylème.
Cela montrait que les grenouilles étaient capables de sucer beaucoup plus qu’on ne le croyait auparavant. Si les insectes “étaient au sommet de la torche de la Statue de la Liberté, ils pourraient avoir une paille allant jusqu’au sol dans un verre d’eau, et ils pourraient l’aspirer avec plaisir”, a déclaré le Dr Matthews. , ajoutant que les grenouilles seraient toujours bien, même à quelques mètres au-dessus de la torche.
Après avoir calculé la puissance d’aspiration des insectes, les chercheurs ont voulu confirmer que l’action n’utilisait pas plus d’énergie qu’elle n’en gagnait. Pour tester cela, ils ont placé des grenouilles et une longueur de plante de pois dans des chambres en acrylique hermétiques pour mesurer la quantité de dioxyde de carbone produite par l’insecte après 30 minutes d’absorption de sève.
Bien que les insectes semblaient immobiles à l’œil humain, des vidéos agrandies des visages des grenouilles ont révélé à quel point les muscles de leur visage bougeaient pendant l’alimentation.
“Tout d’un coup, un insecte assis là à ne rien faire donne l’impression que son nez se tortille comme un fou”, a déclaré le Dr Matthews, se référant au post-clypeus du Froghopper.
La plante de pois a été cultivée en hydroponie, les racines nues se balançant dans une solution de nutriments. Cela a facilité le remplacement de la solution par du polyéthylène glycol, un fluide avec une pression négative encore plus forte que la solution nutritive. Le Dr Matthews a comparé la consommation de polyéthylène glycol à un cycliste montant une colline à vélo plutôt que sur un terrain plat. Les chercheurs ont estimé que les grenouilles ralentiraient lorsqu’elles seraient confrontées à un fluide encore plus résistant. Mais les grenouilles ont réussi à maintenir leur même vitesse de succion, bien qu’avec un taux métabolique fulgurant.
Alberto Fereres, un entomologiste à Madrid, a déclaré que l’étude aide à expliquer comment P. spumarius peut se nourrir de plantes avec des “tensions très négatives”, telles que les olives et les vignes pluviales
Les mesures métaboliques ont démontré que les insectes pouvaient gagner plus d’énergie qu’ils n’en dépensaient même en aspirant la sève du xylème à plein régime. “C’est leur existence”, a déclaré le Dr Matthews. « Boire et filtrer, faire pipi et pomper. »
Bien que ce processus soit extrême du côté d’une grenouille, un seul insecte suceur serait très probablement imperceptible pour n’importe quelle plante. À moins, bien sûr, qu’il y ait une infestation, auquel cas ses abondantes quantités de déchets liquides jetés au cul peuvent même ressembler à de la pluie.
