Comment les insectes ont conquis la Terre
Des mouches en Antarctique aux scarabées de nos jardins, les insectes sont présents partout sur la planète. Ils doivent ce succès à une très longue histoire évolutive, remontant à plus de 400 millions d'années.
Les arthropodes, précurseurs des insectes
Les insectes sont issus d'un ensemble (embranchement) d'animaux très anciens, les arthropodes. Ce sont eux qui ont inventé de nombreux traits caractérisant les insectes.
Il y a bien, bien longtemps...
La planète Terre s'est formée il y a 4,5 milliards d'années. Si la vie est apparue rapidement (probablement il y a 3,8 milliards d'années), elle s'est longtemps exprimée sous forme d'organismes constitués d'une seule cellule. Les premiers animaux multicellulaires furent sans doute des éponges, fixées au fond des océans, il y a 900 millions d'années. Il y a 550 millions d'années apparurent les arthropodes, les ancêtres des insectes.
Les arthropodes inventent carapace et pattes articulées
Le corps des arthropodes est enveloppé dans une carapace, un exosquelette plus ou moins souple, doté d'articulations. Mais surtout, pour la première fois au cours de l'évolution, il est doté de pattes !
Les trilobites voient grand
Les collectionneurs les adorent. Ces arthropodes de quelques centimètres de long, qui ont vécu au fond des océans entre -550 et -250 millions d'années, font de superbes fossiles. Les trilobites ressemblent à des cloportes actuels. On en connaît près de 20 000 espèces différentes ! Dotés, pour la première fois, d'yeux composés de multiples facettes.
Qu'est-ce qu'un arthropode ?
À la conquête des continents
Il y a 450 millions d'années, des mille-pattes (myriapodes, un sous-embranchement des arthropodes, cousin des insectes), commencent à sortir de l'eau. Ce sont probablement les premiers animaux à s’installer définitivement sur les continents. Les végétaux, dont ils se nourrissent, les avaient précédés.
Et les insectes furent...
Leurs premiers fossiles connus datent de 425 millions d'années, soit après les poissons (-530 millions d'années), mais bien avant les dinosaures (-230 millions d'années) ou les mammifères (-210 millions d'années). Ils ont hérité de leurs ancêtres arthropodes l'exosquelette, les membres articulés, les yeux composés. Avec leurs cousins les myriapodes, les insectes vont massivement investir les terres émergées.
Trilobite Chotecops fernandini. Les trilobites sont des arthropodes marins disparus il y a 250 millions d’années.
© MNHN - D. SerretteL'insecte, un corps de conquérant
Les insectes sont des arthropodes à la silhouette particulière. Leur corps est divisé en trois parties ou « tagmes » : la tête, le thorax avec trois paires de pattes et un abdomen. Une silhouette reconnaissable entre mille.
Une tête pour voir, sentir, manger...
Sur la tête des insectes, on trouve des pièces buccales adaptées à leur régime alimentaire : des mandibules pour broyer (chez les scarabées ou les criquets), des canaux salivaires chez les insectes suceurs (comme les abeilles), une langue comme chez les papillons. Ils possèdent également des yeux composés de plusieurs centaines de facettes, chacun fonctionnant comme un œil simple, ce qui leur donne une vision très large.
La conquête de l'air
Les premiers insectes ne portaient pas d'ailes. Mais il y a 320 millions d'années, certains se dotent de trois paires d'ailes, une par segment du thorax. Certains en ont perdu par la suite. Aujourd’hui, la plupart des insectes en possède deux paires. Chez les diptères (mouches, moustiques), une seule paire est restée fonctionnelle.
L'abdomen respire
L'abdomen, dernier tagme du corps de l'insecte, renferme les viscères. C'est aussi là que se trouvent les organes reproducteurs. L'abdomen est percé de trachées pour la respiration à l'air libre : des canaux dans lesquels circule l'air ambiant, au gré des contractions qui agitent cette partie du corps.
La métamorphose
Très rapidement, dès -350 millions d'années, au Carbonifère, les insectes expérimentent des mues : ils passent d'un état de larve à une forme adulte, parfois par l'intermédiaire d'une chrysalide. À chaque fois, ils doivent changer d'exosquelette devenu trop petit : c'est la mue.
Qu'est-ce qu'un insecte ?
Un succès fou
Au cours de leur évolution, les insectes ont colonisé de nombreux écosystèmes. On les trouve sous presque tous les climats, sur terre, dans les étendues d'eau douce et même en mer avec certaines punaises aquatiques ! Aujourd'hui, 1,3 million d'espèces d'insectes ont été décrites, ce qui représente les deux tiers des organismes vivants connus.
Libellule géante - Muséum national d’Histoire naturelle
© MNHN - D. SerretteLes fossiles racontent l'évolution des insectes
Les insectes sont très présents dans les gisements fossiles du monde entier. Une mine d'or pour les entomologistes qui les étudient.
Qui fut le premier ?
On n'a pas trouvé de trace fossile du premier insecte ayant vécu sur la planète. Mais en reconstituant l'évolution génétique des espèces actuelles, on estime que l'ancêtre commun de toutes les espèces actuelles est apparu au Silurien (il y a 425 millions d’années), une époque où le règne animal était dominé par les poissons.
Prisonnier dans l'ambre
Les conifères et certaines plantes à fleurs sécrètent de la résine. Visqueuse, elle emprisonne parfois des insectes. Si l'événement a eu lieu il y a des millions d'années et que la résine a fossilisé, elle devient de l'ambre. Ses inclusions (insectes, morceaux animaux ou végétaux) constituent une véritable fenêtre ouverte sur le passé.
Le plus ancien fossile complet. Il ressemble à une sauterelle primitive, avec de longues antennes, une grosse tête et des mandibules puissantes. Ce fossile d'à peine 1 cm date du Dévonien supérieur (-365 millions d'années). Découvert dans le gisement belge de Strud, il a été baptisé Strudiella.
© MNHN - R. Garrouste
Habitus d'une larve de Culicidae - Ambre de l'Oise (-53 millions d'années)
© MNHN« Les premiers insectes étaient avant tout des mangeurs de plantes, ils se nourrissaient de lichens, de mousses, de débris organiques. »
André Nel, entomologiste et professeur au Muséum national d’Histoire naturelle
Les insectes dans l'histoire de la vie
Les grandes étapes de l'évolution des insectes
Les fossiles décrivent l'apparition rapide des grandes familles d'insectes, qui ont survécu à toutes les crises.
Le Carbonifère, début de l'âge d'or
La biodiversité animale de la Terre est dominée par les insectes depuis la fin du Carbonifère (-320 millions d’années). Ils grouillent dans les forêts humides. On y trouve notamment quantité de criquets et sauterelles.
La vie dans les forêts du Carbonifère
Le Permien, période de diversification
Au Permien (entre -300 et -250 millions d'années), le climat terrestre se réchauffe et s'assèche. Ces changements de climat et de végétation favorisent la diversification des insectes, et les faunes modernes pointent.
Les géants disparus
Aujourd'hui, les plus gros insectes dépassent rarement les 16 cm. Mais on a découvert des traces d'insectes géants, comme des libellules de 70 cm d'envergure (Meganeura) ayant vécu il y a plus de 300 millions d'années. À l'époque, aucun vertébré ailé ne les menaçait. Et l'air était plus riche en oxygène, ce qui a stimulé leur croissance. Ils ont disparu pendant la grande extinction du Permien-Trias, il y a 252 millions d'années.
L'apparition des grandes familles d'insectes
Les grands ordres d'insectes actuels sont apparus très tôt. Les coléoptères (scarabées, carabes, hannetons, ...) il y a 300 millions d'années, les hyménoptères (abeilles, guêpes, ...), les diptères (mouches, moustiques) il y a 250 millions d'années, et les lépidoptères (papillons) il y a 150 millions d'années.
« Il y a 100 millions d'années, toutes les familles modernes des insectes étaient apparues. Ce fut le cas bien plus tard chez les vertébrés. »
André Nel, entomologiste et professeur au Muséum national d’Histoire naturelle
Protodiamphipnoa gaudryi (Brongniart, 1885), Commentry (France), Carbonifère supérieur
© MNHN - O. BéthouxLes insectes, co-architectes des écosystèmes terrestres
En interaction continuelle avec le paysage et les autres espèces vivantes, les insectes ont joué un rôle essentiel dans l'apparition des écosystèmes actuels.
Indispensables pollinisateurs
Les plantes à fleurs (angiospermes) sont apparues il y a 140 millions d'années. Les insectes ont dès le début joué un grand rôle dans le transport du pollen d'une fleur à l'autre, assurant ainsi leur fécondation. Une relation gagnant-gagnant qui explique le succès des angiospermes et de leurs pollinisateurs, notamment des papillons et des abeilles. Au sol, d’autres insectes comme les fourmis transportent et enterrent des graines, favorisant la dissémination des plantes.
Équipés pour communiquer
Un fossile du groupe des Titanoptères, découvert dans le Pas-de-Calais, révèle qu'il y a 310 millions d’années, des insectes communiquaient déjà entre eux. Ses ailes présentent en effet des zones semblables à celles qui produisent les crépitements des criquets. En plus, ces zones réfléchissent la lumière dans des directions privilégiées, produisant des flashs comme le fait le papillon Morpho actuel dans une sorte de langage morse lumineux.
Relations sociales ou de prédation, les insectes interagissent
Il y a 15 millions d'années, fourmis et termites établissaient déjà des relations fortes. Un morceau d'ambre découvert au Mexique a emprisonné plusieurs individus des deux groupes, dont une fourmi du genre Neivamyrmex (fourmi légionnaire) tenant entre ses mandibules un termite Nasutitermes. Cette situation ressemble fort aux raids que les fourmis mènent aujourd'hui contre des nids de termites.
Insectes hématophages : se nourrir sur l’autre
Les sédiments de Mongolie Intérieure et du Liaoning ont imprimé les formes de puces géantes (d'environ 2 cm) enfermées là il y a 165 millions d'années. Comme les puces modernes, elles sont dotées d'un organe piqueur qui transperce la peau de leurs hôtes et s'accroche à leurs plumes ou leurs poils. Elles infectaient probablement les dinosaures à plumes.
Frise chronologique - Tiré de l'exposition IRD « Les insectes au secours de la planète »
© L. RihnAller plus loin
Dossier rédigé en octobre 2022. Remerciements à André Nel, paléoentomologiste et professeur au Muséum national d’Histoire naturelle.
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