Un phytophage, également désigné comme herbivore (le terme d'herbivore est plus souvent utilisé pour les vertébrés, celui de phytophage pour les invertébrés), est, dans le domaine de la zoologie, un animal (mammifère, insecte, poisson, etc.) qui se nourrit exclusivement ou presque de plantes vivantes (ou séchées : le foin, par exemple) et non de viande, d'excréments, de champignons ou nécromasse. On peut donc dire que ces animaux sont des hétérotrophes ayant pour source principale de leur alimentation des organismes autotrophes. Le plus grand herbivore terrestre est la girafe, le plus lourd est l'éléphant. L'écologie distingue les herbivores stricts des herbivores occasionnels.
Certains herbivores consomment volontiers les feuillages de diverses essences (broutage), mais les arbres ainsi « attaqués » peuvent se défendre en produisant des tanins amers qui rendent leurs feuillages moins appétents.Escargots et limaces sont de petits herbivores qui occupent une place importante dans le réseau trophique. Ils limitent la croissance de certains végétaux et servent de nourriture à de nombreux animaux (oiseaux notamment).Le lamantin est un mammifère herbivore se nourrissant exclusivement de plantes aquatiques (50 kg par nuit environ), jouant ainsi un rôle écologique important pour la pénétration de la lumière dans l'eau.
Le rendement énergétique lié à l'absorption de nourriture est environ deux fois plus élevé chez les espèces carnivores, certains herbivores améliorant ce rendement par rumination ou cæcotrophie.
Dans le passé, et notamment au Jurassique, de très grands dinosaures herbivores ont existé.
Herbivorie
L’herbivorie est la condition d’un animal se nourrissant de plantes ; elle correspond aussi à l'ensemble des herbivores d'un lieu, leur action sur le milieu et à la consommation plus ou moins saisonnière d'une certaine biomasse végétale.
Des interactions durables et complexes sont entretenues par les herbivores d'une part avec les végétaux dont ils dépendent pour s'alimenter et, d'autre part, avec les carnivores qui les consomment. L'herbivorie peut aussi être influencée par des facteurs climatiques et abiotiques (disponibilité en oligo-éléments pour les plantes, ou présence naturelle ou anthropique de toxiques inhibant la croissance des plantes). Des variations de température et d’humidité défavorables peuvent fixer une capacité limite de sorte que les herbivores n’atteindront pas le nombre d’individus pouvant épuiser la végétation. La compétition (intraspécifique, c’est-à-dire entre les herbivores d'une même espèce, et interspécifique, c’est-à-dire entre les espèces) et la prédation peuvent limiter la densité d’herbivores. Plusieurs biomes sont sujets à une forte abondance en herbivores et conséquemment à un impact de l'herbivorie, par exemple les savanes et les prairies qui sont des écosystèmes dominés par des herbacées, des plantes accessibles de par leur faible hauteur. Dans la toundra, l'abondance en herbivores est fortement déterminée par le climat. En condition favorable, les densités — notamment en caribou migrateur — peuvent excéder localement la capacité de support du milieu et dilapider le couvert de lichen au sol. En forêt boréale, l'abondance en herbivores est fortement déterminée par le cycle des perturbations. En hétérogénéisant le paysage forestier, les perturbations naturelles comme les feux de forêt et les épidémies d'insectes connectent en une mosaïque des jeunes peuplements à des plus vieux. Durant l'hiver, les herbivores peuvent ainsi bénéficier d'un couvert forestier dense qui limite l'accumulation de neige au sol et leurs déplacements (habitat d'abris) adjoint à un peuplement en début de succession[pas clair] constitué de jeunes tissus nutritifs et accessibles (habitat d'alimentation). De plus, les habitats d'abris diminuent la visibilité des herbivores et ainsi la pression venant des prédateurs. Ainsi divisé, l'écosystème forestier subi une pression variable de l'herbivorie.
La plaine du Serengeti d’Afrique contient la plus grande diversité et biomasse de grands herbivores. Cet endroit est régi par le cycle des saisons (succession de saisons sèches et humides) qui modulent la croissance des plantes. Les herbivores étant dépendants des végétaux pour se nourrir, ils migrent cycliquement en lien avec ces fluctuations.
Les plantes résistent à l'herbivorie selon divers mécanismes allant de l'échappement à la tolérance. L'échappement survient d'une part lorsqu'une portion du feuillage de la plante est hors de portée de l'herbivore. Lorsque la plante est établie dans un endroit escarpé et inaccessible pour l'herbivore, elle échappe indirectement à l'herbivorie. Par sa croissance en hauteur, la plante peut également devenir inaccessible, puisqu'une part de sa biomasse excède la taille de l'herbivore. D'autre part, l'échappement peut également être constitutif lorsque la morphologie de la plante (par exemple les épines) diminue son attractivité pour l'herbivore ou la physiologie (par exemple les composés secondaires comme les tanins) diminuent la digestibilité et la valeur nutritive des tissus. On parle alors de défenses physique ou chimique. Étonnamment peut-être, les plantes peuvent ajuster leur défense durant leur développement selon l'herbivorie ; ces défenses sont alors qualifiées d'inductives. Le contrôle des populations d'herbivores par les prédateurs ferait même varier l'abondance des épines sur les plantes selon une récente étude intitulée « Les grands carnivores rendent les communautés d'arbres de la savane moins épineuses ».
Définition à nuancer
Dans le milieu naturel, presque tous les herbivores mangent en fait aussi — volontairement ou non — de la matière animale, sous forme d'œufs et de petits animaux (limaces, escargots et, entre autres insectes, pucerons), ainsi que des champignons, voire des quantités significatives de terre.
De plus, de nombreux animaux ne sont herbivores qu'à certaines saisons (la mésange) ou à un seul stade de leur vie, généralement celui de larve. Par exemple, les chenilles défoliatrices donnent naissance à des papillons pollinisateurs se nourrissant de pollen et de nectar ; chez les amphibiens, la larve est souvent herbivore (bien que susceptible de manger des bactéries et des cadavres animaux quand le végétal manque).
Remarque : certaines fourmis sont « défoliatrices », mais ne consomment que les champignons qu'elles cultivent sur les feuilles coupées ramenées dans la fourmilière. Elles ne sont pas herbivores.
Coévolution
La relation herbivore-plante consiste bien souvent en une série d’adaptations que l’on peut décrire comme une coévolution. Les herbivores exerçant une forte pression sélective sur les plantes, celles-ci se sont adaptées de façon à pouvoir lutter et survivre. Les herbivores ont donc aussi acquis des adaptations afin d’être en mesure de se nourrir plus efficacement. Une nouvelle adaptation venant d’une des deux parties devient donc une nouvelle force sélective qui mène à une contre adaptation de l’autre partie.
Comportement des herbivores
Article détaillé : comportements alimentaires des herbivores.
Les herbivores ont adapté leurs comportements afin de s'adapter aux différentes contraintes imposées par l'alimentation de végétaux. Selon la théorie de stratégie optimale de recherche de la nourriture (optimal foraging theory), ils sont capables d'ajuster leur quête de nourriture afin d'en maximiser les bénéfices et l'apport nutritif. Par exemple, si l'on offre à des insectes phytophages leurs différents nutriments essentiels, mais purifiés et séparés, ceux-ci s'en alimenteront avec des ratios identiques ceux de leur régime habituel, et même améliorés. Ils doivent également s'ajuster à la forte variabilité temporelle et spatiale en termes d'apports nutritifs des végétaux. Ainsi, lorsqu'ils font face à une diète diluée[pas clair], ils pourront soit manger plus, augmenter la grosseur de l'apport, soit manger plus régulièrement ou modifier le régime. En cas de forte lacune dans la nourriture disponible, il n'est pas rare de voir les herbivores se tourner vers le cannibalisme, en réalité plus fréquent chez les herbivores que les carnivores, puisque cela rapporte de grands apports nutritifs,. D'autres comportements plus agressifs sont toutefois adaptés pour contrecarrer les défenses des plantes. Un exemple est celui où des insectes folivores ouvrent des tranchées jusqu'au fluide végétal (latex, résine, phloème) afin de limiter leur exposition aux exsudats toxiques de la plante. Certains vont couper les trichomes avant de s'alimenter afin de réduire leurs effets néfastes.
Morphologie et physiologie des herbivores
Plusieurs adaptations physiques ont vu le jour chez les herbivores à la suite de pressions sélectives et de la sélection naturelle pour leur permettre d'exploiter les végétaux efficacement.
Chez les insectes
Les pucerons sont des suceurs de sève et non des mangeurs de feuilles, mais on les dit herbivores bien que le terme exact soit opophage.Chenille de ver à soie Tussah se nourrissant de feuilles de chêne.
Pour ce qui est des insectes, la plupart se nourrissent du nectar, des fruits des plantes ou encore des différents tissus végétaux. Les insectes phytophages sont très diversifiés et constituent plus du quart des espèces terrestres décrites.
Ils ont donc développé des adaptations physiques telles que différentes pièces buccales. Ces pièces sont soit :
Suceuse : possédant un tube capable de percer facilement les tissus des végétaux ;
Spongieuse : utiles pour la nourriture liquide ;
De mastication : adaptées pour saisir et écraser les plantes.
Certains insectes dits cécidogènes ont opté pour une alimentation depuis l'intérieur même de la plante par la formation de galles dont la structure est faite du tissu végétal, mais contrôlée par l'insecte phytophage. Des observations utilisant du marquage au carbone 14 ont démontré que des galles d'insectes rapatrient les nutriments des tissus végétaux à proximité. Cette technique d'approvisionnement semble efficace considérant que les pucerons se nourrissant sous forme de galles sont plus efficients que les pucerons libres.
Plus agressive comme méthode encore, certains insectes sont vecteurs de pathogènes pour la plante. Ainsi ils peuvent lui inoculer des microbes l'affaiblissant et mobilisant les nutriments. Chez les pucerons, on remarque que ceux qui sont vecteurs de phytovirus ont un temps de développement plus court, une meilleure fécondité et un taux de croissance intrinsèque supérieur chez les hôtes infectés du virus comparés aux hôtes sains.
Au même titre que les mammifères, il est impossible aux insectes herbivores de digérer eux-mêmes la cellulose des végétaux : une symbiose avec des bactéries, champignons ou protozoaires capables de faire cette digestion est donc requise.
Chez les poissons
Les poissons mangeant des macrophytes, bien que moins communs, ont pour leur part un intestin plus long leur permettant de bien digérer les glucides des végétaux. Ce genre de poissons se retrouve majoritairement dans les récifs coralliens et dans les eaux des tropiques.
Chez les mammifères
Chez les mammifères, plusieurs groupes peuvent être identifiés :
selon le mode de prélèvement des végétaux : broutage, pâturage, en rongeant ; les Rongeurs ou Rodentia (plutôt de petite taille, aux canines absentes alors que leurs molaires sont très développées) constituent un ordre de mammifères pratiquant majoritairement ce mode d'alimentation ;
Schéma de la rumination.selon le mode de digestion ; pour métaboliser la cellulose, les herbivores ont une microflore bactérienne, fongique et de protozoaires spécifique, dans le rumen ou des chambres situées dans leur intestin (cæcum) ; leur digestion diffère fortement de celle des carnivores.
On distingue :
les herbivores monogastriques, c'est-à-dire ceux dont l'estomac n'est constitué que d'une seule poche dans laquelle a lieu la digestionchimique et enzymatique ; les aliments sont ensuite fermentés dans le cæcum ; c'est le cas notamment des Périssodactyles (Équidés, Tapiridés, Rhinocérotidés), des Lagomorphes (lièvres, lapins et pikas) et de certains rongeurs ; l'homme, le singe, les porcins et certains poissons appartiennent au groupe des monogastriques omnivores et consomment des végétaux pour partie ; les éléphants, végétariens stricts, ont une digestion moins efficace que les chevaux, la fermentation cæcale est bien moins importante mais est compensée par les grandes quantités ingérées et parfois par la réingestion de bouses (ce phénomène peut aussi se produire chez le cheval) ;
Article détaillé : Alimentation des équidés.
les herbivores monogastriques et cæcotrophes réingèrent une partie bien précise de leurs crottes pour en compléter la digestion, ce sont principalement les lagomorphes ; voir aussi Alimentation animale#Herbivores caecotrophes ;
les herbivores polygastriques possèdent plusieurs poches stomacales ; celles des ruminants sont :
le réticulum (ou réseau),
le feuillet,
la caillette (cette dernière remplit le rôle de l'estomac unique des monogastriques),
le rumen qui est la plus volumineuse et où a lieu la fermentation.
Les Ruminantia (bovidés, cervidés, antilocapridés, giraffidés) possèdent ces quatre poches. Les Tylopodes (camélidés) n'en ont que trois ; voir aussi Alimentation animale#Herbivores ruminants.
Les hippopotames possèdent également quatre poches stomacales dont trois servant à la fermentation mais ils ne ruminent pas et n'ont pas de cæcum ; la réingestion de bouses existe chez les jeunes ; exceptionnellement les hippopotames peuvent consommer de la viande.
Les ruminants valorisent mieux les aliments végétaux grâce à la rumination et à une digestionmicrobienne qui a lieu dans la panse. Ils produisent une salive abondante (plus de 50 l par jour pour une vache laitière) et particulière contenant de l'urée. Elle permet de lubrifier l'œsophage, de tamponner le pH du rumen, de détoxifier certains éléments (métaux, tanins des végétaux). Comme tous les mammifères, ils n'ont pas de cellulases et lignases qui permettent de digérer la cellulose et la lignine. Ces deux macromolécules composant 90 % de la matière sèche de l'herbe se retrouvent ainsi en partie sous forme de paillettes d'herbes pâles dans les bouses. Diverses régions spécialisées de leur système digestif hébergent une population importante de bactéries, de champignons et de protozoaires, micro-organismes anaérobies symbiotiques. Bactéries et champignons digèrent les débris végétaux en dégradant en partie la cellulose (micro-organismes cellulolytiques) qu'ils convertissent en cellobiose et glucose. Les protozoaires (Ciliés chez les ruminants où le poids du contenu stomacal est en général considérable, variant le plus souvent entre 10 et 25 % du poids de l'animal) se nourrissent de bactéries et de spores de champignons. La digestion symbiotique comprend aussi des processus de fermentation anaérobie qui convertissent le glucose en acides gras volatils (acides acétique, propionique et butyrique à l'origine de l'odeur caractéristique des ruminants mais aussi des risques de météorisation), en méthane et en hydrogène. Une grande partie de ces acides gras sont absorbés et passent dans le sang de l’animal, couvrant 40 à 80 % de ses besoins énergétiques. L'estomac contient des lysozymes, enzymes antibactériennes qui facilitent la digestion de nombreuses bactéries lorsque celles-ci ont fini leur travail. De ce fait, les mammifères herbivores sont avant tout des microphages, nourris des micro-organismes qu'ils élèvent eux-mêmes à l'herbe puis qu'ils digèrent, d'où l'adage : « Alimenter un ruminant, c'est d'abord nourrir une microflore. »
Article détaillé : Rumination (zoologie).
Façonnage des écosystèmes et des écopaysages
Le castor est une espèce ingénieur bien connue pour les modifications considérables qu'il a apportées dans le paysage de l'hémisphère nord en y créant ou restaurant des chaînes de zones humides maintenues par ses barrages, propices au développement de très nombreuses autres espèces et à une forte réduction du risque d'incendie de tourbières et forêts.
Mais au-delà de cette espèce la pression d’herbivores façonne les écosystèmes et les paysages depuis des millions d'années. Elle n'est pas directement liée à la taille des herbivores (beaucoup de petits herbivores peuvent modifier le paysage d'une manière aussi intense, bien que différente de celle que feraient quelques mégaherbivores). Les paléontologues estiment (ex. : dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences) que les communautés préhistoriques de mégaherbivores (adultes de plus de 900 kg) étaient très différentes, y compris pour leurs effets écopaysagers, de ce qu'elles sont aujourd'hui dans les rares endroits où elles ont survécu comme dans le Sérengeti ; Leur régime alimentaire (qui peut inclure des racines, et des écorces), leur taille, mais aussi leur « stratégie digestive », de migration et de reproduction sont autant de facteurs à prendre en compte, et ils ont varié depuis sept millions d'années de l'histoire de l'Afrique de l'Est, là où l'Homme est apparu.
Les herbivores (mégaherbivores notamment) consomment une grande quantité de végétaux, pouvant en zone de savane ou sèche diminuer la quantité de matière combustible disponible en saison sèche. Depuis quatre millions d'années, en Afrique de l'Est, la forêt a reculé au profit des savanes avec le déclin des méga-herbivores, et la communauté d'herbivores a parallèlement beaucoup changé en Afrique : si les ruminants dominent aujourd'hui les paysages, les non-ruminants y étaient autrefois bien plus communs et dominaient même la faune mammalienne d'Afrique de l'Est, ce qui a indirectement modifié le reste de la faune et les paysages les méga-herbivores peuvent abattre des arbres, broutent plus haut dans la strate herbacée et piétinent les sols de manière très différente, modifiant le type et la structure de la végétation, influençant le risque de feux de forêt, le cycle des éléments nutritifs. Selon les données disponibles,il semble que le recul des zones boisées et des périodes de sécheresse auraient en Afrique de l'Est causé un fort recul du nombre et de l'influence des non-ruminants.
Adaptations des végétaux
Article détaillé : Défense des plantes contre les herbivores.
Par ailleurs, étant à la base de la chaine alimentaire, les plantes aussi se sont adaptées afin d’être en mesure de lutter contre l’herbivorie. On distingue leurs mécanismes de défense en quatre catégories : la résistance à l'herbivorie, la tolérance à l'herbivorie, l'ajustement de sa phénologie et la sur-compensation.
La tolérance réduit l'impact négatif de l'herbivorie sur son , mais la génétique à la base de ces adaptations est plus floue que celle des traits de résistance, bien qu'ils soient tous deux sujets à la sélection naturelle. De plus, le génotype de la plante et les conditions environnementales influencent la capacité de tolérance d'une plante agressée. La tolérance est généralement associée à une vitesse de croissance rapide et à de fortes capacités photosynthétiques chez une plante en santé,. Ces deux mécanismes ont un effet d'opposition : d'une part un organisme avec des traits de résistance efficaces ne nécessitera pas de mécanismes de tolérance et inversement, une plante très tolérante n'évolue pas avec des traits de résistance,.
N’étant pas en mesure de bouger, les végétaux ont donc développé des moyens de défense physiques et chimiques, soit de résistance, pour réduire les dommages. Parmi les moyens physiques, notons la présence d’épines, de poils ou d’un feuillage épais et rugueux. Ces adaptations morphologiques ont pour but de diminuer l’herbivorie en rendant les plantes moins attrayantes et moins faciles d’accès pour des herbivores. Pour ce qui est des moyens chimiques, les plantes peuvent produire un grand nombre de composés toxiques, nocifs ou tout simplement désagréables au goût afin de réduire l’herbivorie. Par exemple, certaines plantes produisent un acide aminé rare, la canavanine. Étant donné qu’il ressemble à l’arginine, ces plantes l’incorporent dans leurs protéines et cela a pour effet de changer la conformation des protéines et leurs fonctions, de façon à entraîner la mort de l’insecte qui les consomme. D’autres composés tels que la strychnine, morphine, nicotine, mescaline, et les tanins ont un effet toxique pour les herbivores. Ces défenses sont en fait divisées en inhibiteurs quantitatifs et en inhibiteurs qualitatifs. Les inhibiteurs quantitatifs sont efficaces à grandes doses et se retrouvent surtout dans les vieilles feuilles et les tiges ligneuses. Ceux-ci sont notamment la lignine, la cellulose et les phénols. Pour leur part, les inhibiteurs qualitatifs sont efficaces à petites doses et sont retrouvés principalement dans les tissus vulnérables tels que les nouvelles feuilles et les bourgeons.
Par ajustement de la phénologie, on entend par exemple une plante qui aura une période de croissance tôt en saison afin d'éviter de faire ce travail pendant la période où les herbivores sont les plus actifs.
La sur-compensation quant à elle décrit le fait que certaines plantes endommagées par l'herbivorie ont une aptitude phénotypique supérieure aux plantes intactes.
Enfin, par exemple dans les zones fortement fouillées par les sangliers, on constate des ensembles de réponses à l'herbivorie associant la spinescence (production d'épines), la , l'endozoochorie, l'utilisation d'organes de stockage souterrains et de moindres croissances en hauteur.
Sous-catégories d'herbivores
Certains herbivores lato sensu ou phytophages peuvent être sous-classés en :
herbivores stricto sensu, qui ne mangent que de l'herbe ;
frugivores ou carpophages, qui ne mangent que des fruits ;
folivores ou phyllophages, qui ne mangent que des feuilles ;
granivores ou , qui ne mangent que des graines ;
pollinivores, qui ne mangent que du pollen ;
gommivores, qui mangent la gomme des plantes ;
nectarivores, qui mangent le nectar des fleurs ;
lignivores ou xylophages, qui consomment le bois ;
herbivores endogés (du sous-sol), méconnus car peu visibles, qui représentent cependant souvent la forme dominante de la consommation de la productivité primaire. Ce sont des mammifères (campagnols par exemple), mais surtout des invertébrés (nématodes notamment). Il semble que les faibles niveaux d'herbivorie du sous-sol puissent favoriser le flux des nutriments du sol vers la plante, via une croissance accrue des racines des plantes hôtes et des plantes compagnes. Par exemple, de faibles taux d'infection des racines de trèfle blanc (Trifolium repens L.) par le nématode du trèfle ( Goffart) augmente la croissance racinaire, respectivement de 141 % et 219 % chez la plante hôte et chez l'herbe voisine non infectée (Lolium perenne L.) qui bénéficie du sol enrichi en azote par le trèfle. Par contre, l'infection des racines du trèfle a augmenté la biomasse microbienne du sol dans la zone racinaire, avec dans le même temps un retour vers le sol d'une partie de l'azote capté par le trèfle (mesuré par le transfert de l'isotope azote 15 de la plante hôte vers le sol et l'herbe voisine). Dans ce dernier cas, cet azote pourrait être utilisé par des bactéries ou d'autres plantes résistantes au nématode. Ces données suggèrent que, de manière générale, de faibles taux d'herbivorie du sous-sol peuvent accroître le transfert de carbone et d'azote du sol vers les plantes, avec augmentation de la croissance des racines et recyclage plus rapide des éléments nutritifs du sol dans les prairies. Ces interactions influencent probablement fortement la compétition ou les associations entre espèces végétales, en modifiant la structure des communautés végétales dans les prairies. Le contrôle de la croissance des plantes par les herbivores se fait donc aussi de manière invisible ou presque, sous le sol.
Adaptation des régimes
De nombreux herbivores adaptent la concentration de leurs (en) au degré tannifère de leur alimentation. Ces molécules neutralisent les tanins qui perturbent la digestion. Les incisives du castor ont une couleur jaune orangé sur l'extérieur : ces dents très coupantes permettent de couper des arbres pour se nourrir de leur cambium. Le mammifère absorbe au passage l'écorce très tannifère. Les protéines à la surface de l'émail et de la plaque dentaire de ses dents captent ces tanins qui, en s'oxydant, provoquent cette coloration.
Le régime des herbivores peut fortement varier d'une saison à l'autre, particulièrement dans les zones tempérées, en fonction de la végétation disponible selon les périodes de l'année. Les herbivores doivent passer une grande partie de leur temps à brouter (et à digérer) car le rapport C:N des plantes est de 40:1 et celui des animaux de 9:1 : les animaux sont composés d'environ quatre fois plus d'azote que les plantes. C'est pourquoi les herbivores doivent se nourrir abondamment afin de répondre à leurs besoins nutritionnels. Le carbone excédentaire est rejeté dans les excréments ou recyclé à la mort de l'animal via sa nécromasse exploitée par les nécrophages (des insectes nécrophages aux vautours et condors en passant par de nombreuses autres espèces). Les prédateurs (consommateurs secondaires), ceux qui se nourrissent d'autres animaux par exemple, n'ont pas besoin de manger autant car leur nourriture présente le même rapport C:N qu'eux.
Trajets, mouvements, corridors spécifiques
Au sein de leur territoire et de leur aire vitale, les herbivores doivent se déplacer pour manger tout en échappant à leurs prédateurs, avec d'autant plus de difficultés que les zones riches en aliments sont rares ou que les prédateurs sont nombreux et actifs.
Pour s'adapter aux variations annuelles de ressources alimentaires, certains herbivores ont besoin de saisonnièrement migrer, sur de grandes distances parfois. Ces déplacements sont rendus difficiles ou impossibles dans les régions industrialisées en raison d'une fragmentation croissante des paysages (par les canaux, autoroute et autres voies clôturées notamment), mais sont encore observées à grande échelle dans certaines régions du monde (ex. : migration des gnous ou des éléphants en Afrique, ou encore des caribous en Amérique du Nord). Ces déplacements ont probablement aussi une importance sanitaire en diminuant le risque de parasitoses et de certaines zoonoses (plus important pour un animal sédentarisé qui reste en contact avec ses microbes et les œufs ou larves de ses propres parasites).
Les facteurs de déplacements très locaux (à petite échelle) ou de grande migration sont mieux compris que les déplacements à échelle spatiotemporelle intermédiaires,.
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Un phytophage egalement designe comme herbivore le terme d herbivore est plus souvent utilise pour les vertebres celui de phytophage pour les invertebres est dans le domaine de la zoologie un animal mammifere insecte poisson etc qui se nourrit exclusivement ou presque de plantes vivantes ou sechees le foin par exemple et non de viande d excrements de champignons ou necromasse On peut donc dire que ces animaux sont des heterotrophes ayant pour source principale de leur alimentation des organismes autotrophes Le plus grand herbivore terrestre est la girafe le plus lourd est l elephant L ecologie distingue les herbivores stricts des herbivores occasionnels Certains herbivores consomment volontiers les feuillages de diverses essences broutage mais les arbres ainsi attaques peuvent se defendre en produisant des tanins amers qui rendent leurs feuillages moins appetents Escargots et limaces sont de petits herbivores qui occupent une place importante dans le reseau trophique Ils limitent la croissance de certains vegetaux et servent de nourriture a de nombreux animaux oiseaux notamment Le lamantin est un mammifere herbivore se nourrissant exclusivement de plantes aquatiques 50 kg par nuit environ jouant ainsi un role ecologique important pour la penetration de la lumiere dans l eau Le rendement energetique lie a l absorption de nourriture est environ deux fois plus eleve chez les especes carnivores certains herbivores ameliorant ce rendement par rumination ou caecotrophie Dans le passe et notamment au Jurassique de tres grands dinosaures herbivores ont existe HerbivorieL herbivorie est la condition d un animal se nourrissant de plantes elle correspond aussi a l ensemble des herbivores d un lieu leur action sur le milieu et a la consommation plus ou moins saisonniere d une certaine biomasse vegetale Des interactions durables et complexes sont entretenues par les herbivores d une part avec les vegetaux dont ils dependent pour s alimenter et d autre part avec les carnivores qui les consomment L herbivorie peut aussi etre influencee par des facteurs climatiques et abiotiques disponibilite en oligo elements pour les plantes ou presence naturelle ou anthropique de toxiques inhibant la croissance des plantes Des variations de temperature et d humidite defavorables peuvent fixer une capacite limite de sorte que les herbivores n atteindront pas le nombre d individus pouvant epuiser la vegetation La competition intraspecifique c est a dire entre les herbivores d une meme espece et interspecifique c est a dire entre les especes et la predation peuvent limiter la densite d herbivores Plusieurs biomes sont sujets a une forte abondance en herbivores et consequemment a un impact de l herbivorie par exemple les savanes et les prairies qui sont des ecosystemes domines par des herbacees des plantes accessibles de par leur faible hauteur Dans la toundra l abondance en herbivores est fortement determinee par le climat En condition favorable les densites notamment en caribou migrateur peuvent exceder localement la capacite de support du milieu et dilapider le couvert de lichen au sol En foret boreale l abondance en herbivores est fortement determinee par le cycle des perturbations En heterogeneisant le paysage forestier les perturbations naturelles comme les feux de foret et les epidemies d insectes connectent en une mosaique des jeunes peuplements a des plus vieux Durant l hiver les herbivores peuvent ainsi beneficier d un couvert forestier dense qui limite l accumulation de neige au sol et leurs deplacements habitat d abris adjoint a un peuplement en debut de succession pas clair constitue de jeunes tissus nutritifs et accessibles habitat d alimentation De plus les habitats d abris diminuent la visibilite des herbivores et ainsi la pression venant des predateurs Ainsi divise l ecosysteme forestier subi une pression variable de l herbivorie La plaine du Serengeti d Afrique contient la plus grande diversite et biomasse de grands herbivores Cet endroit est regi par le cycle des saisons succession de saisons seches et humides qui modulent la croissance des plantes Les herbivores etant dependants des vegetaux pour se nourrir ils migrent cycliquement en lien avec ces fluctuations Les plantes resistent a l herbivorie selon divers mecanismes allant de l echappement a la tolerance L echappement survient d une part lorsqu une portion du feuillage de la plante est hors de portee de l herbivore Lorsque la plante est etablie dans un endroit escarpe et inaccessible pour l herbivore elle echappe indirectement a l herbivorie Par sa croissance en hauteur la plante peut egalement devenir inaccessible puisqu une part de sa biomasse excede la taille de l herbivore D autre part l echappement peut egalement etre constitutif lorsque la morphologie de la plante par exemple les epines diminue son attractivite pour l herbivore ou la physiologie par exemple les composes secondaires comme les tanins diminuent la digestibilite et la valeur nutritive des tissus On parle alors de defenses physique ou chimique Etonnamment peut etre les plantes peuvent ajuster leur defense durant leur developpement selon l herbivorie ces defenses sont alors qualifiees d inductives Le controle des populations d herbivores par les predateurs ferait meme varier l abondance des epines sur les plantes selon une recente etude intitulee Les grands carnivores rendent les communautes d arbres de la savane moins epineuses Definition a nuancerDans le milieu naturel presque tous les herbivores mangent en fait aussi volontairement ou non de la matiere animale sous forme d œufs et de petits animaux limaces escargots et entre autres insectes pucerons ainsi que des champignons voire des quantites significatives de terre De plus de nombreux animaux ne sont herbivores qu a certaines saisons la mesange ou a un seul stade de leur vie generalement celui de larve Par exemple les chenilles defoliatrices donnent naissance a des papillons pollinisateurs se nourrissant de pollen et de nectar chez les amphibiens la larve est souvent herbivore bien que susceptible de manger des bacteries et des cadavres animaux quand le vegetal manque Remarque certaines fourmis sont defoliatrices mais ne consomment que les champignons qu elles cultivent sur les feuilles coupees ramenees dans la fourmiliere Elles ne sont pas herbivores CoevolutionLa relation herbivore plante consiste bien souvent en une serie d adaptations que l on peut decrire comme une coevolution Les herbivores exercant une forte pression selective sur les plantes celles ci se sont adaptees de facon a pouvoir lutter et survivre Les herbivores ont donc aussi acquis des adaptations afin d etre en mesure de se nourrir plus efficacement Une nouvelle adaptation venant d une des deux parties devient donc une nouvelle force selective qui mene a une contre adaptation de l autre partie Comportement des herbivores Article detaille comportements alimentaires des herbivores Les herbivores ont adapte leurs comportements afin de s adapter aux differentes contraintes imposees par l alimentation de vegetaux Selon la theorie de strategie optimale de recherche de la nourriture optimal foraging theory ils sont capables d ajuster leur quete de nourriture afin d en maximiser les benefices et l apport nutritif Par exemple si l on offre a des insectes phytophages leurs differents nutriments essentiels mais purifies et separes ceux ci s en alimenteront avec des ratios identiques ceux de leur regime habituel et meme ameliores Ils doivent egalement s ajuster a la forte variabilite temporelle et spatiale en termes d apports nutritifs des vegetaux Ainsi lorsqu ils font face a une diete diluee pas clair ils pourront soit manger plus augmenter la grosseur de l apport soit manger plus regulierement ou modifier le regime En cas de forte lacune dans la nourriture disponible il n est pas rare de voir les herbivores se tourner vers le cannibalisme en realite plus frequent chez les herbivores que les carnivores puisque cela rapporte de grands apports nutritifs D autres comportements plus agressifs sont toutefois adaptes pour contrecarrer les defenses des plantes Un exemple est celui ou des insectes folivores ouvrent des tranchees jusqu au fluide vegetal latex resine phloeme afin de limiter leur exposition aux exsudats toxiques de la plante Certains vont couper les trichomes avant de s alimenter afin de reduire leurs effets nefastes Morphologie et physiologie des herbivores Plusieurs adaptations physiques ont vu le jour chez les herbivores a la suite de pressions selectives et de la selection naturelle pour leur permettre d exploiter les vegetaux efficacement Chez les insectes Les pucerons sont des suceurs de seve et non des mangeurs de feuilles mais on les dit herbivores bien que le terme exact soit opophage Chenille de ver a soie Tussah se nourrissant de feuilles de chene Pour ce qui est des insectes la plupart se nourrissent du nectar des fruits des plantes ou encore des differents tissus vegetaux Les insectes phytophages sont tres diversifies et constituent plus du quart des especes terrestres decrites Ils ont donc developpe des adaptations physiques telles que differentes pieces buccales Ces pieces sont soit Suceuse possedant un tube capable de percer facilement les tissus des vegetaux Spongieuse utiles pour la nourriture liquide De mastication adaptees pour saisir et ecraser les plantes Certains insectes dits cecidogenes ont opte pour une alimentation depuis l interieur meme de la plante par la formation de galles dont la structure est faite du tissu vegetal mais controlee par l insecte phytophage Des observations utilisant du marquage au carbone 14 ont demontre que des galles d insectes rapatrient les nutriments des tissus vegetaux a proximite Cette technique d approvisionnement semble efficace considerant que les pucerons se nourrissant sous forme de galles sont plus efficients que les pucerons libres Plus agressive comme methode encore certains insectes sont vecteurs de pathogenes pour la plante Ainsi ils peuvent lui inoculer des microbes l affaiblissant et mobilisant les nutriments Chez les pucerons on remarque que ceux qui sont vecteurs de phytovirus ont un temps de developpement plus court une meilleure fecondite et un taux de croissance intrinseque superieur chez les hotes infectes du virus compares aux hotes sains Au meme titre que les mammiferes il est impossible aux insectes herbivores de digerer eux memes la cellulose des vegetaux une symbiose avec des bacteries champignons ou protozoaires capables de faire cette digestion est donc requise Chez les poissons Les poissons mangeant des macrophytes bien que moins communs ont pour leur part un intestin plus long leur permettant de bien digerer les glucides des vegetaux Ce genre de poissons se retrouve majoritairement dans les recifs coralliens et dans les eaux des tropiques Chez les mammiferes Chez les mammiferes plusieurs groupes peuvent etre identifies selon le mode de prelevement des vegetaux broutage paturage en rongeant les Rongeurs ou Rodentia plutot de petite taille aux canines absentes alors que leurs molaires sont tres developpees constituent un ordre de mammiferes pratiquant majoritairement ce mode d alimentation Schema de la rumination selon le mode de digestion pour metaboliser la cellulose les herbivores ont une microflore bacterienne fongique et de protozoaires specifique dans le rumen ou des chambres situees dans leur intestin caecum leur digestion differe fortement de celle des carnivores On distingue les herbivores monogastriques c est a dire ceux dont l estomac n est constitue que d une seule poche dans laquelle a lieu la digestion chimique et enzymatique les aliments sont ensuite fermentes dans le caecum c est le cas notamment des Perissodactyles Equides Tapirides Rhinocerotides des Lagomorphes lievres lapins et pikas et de certains rongeurs l homme le singe les porcins et certains poissons appartiennent au groupe des monogastriques omnivores et consomment des vegetaux pour partie les elephants vegetariens stricts ont une digestion moins efficace que les chevaux la fermentation caecale est bien moins importante mais est compensee par les grandes quantites ingerees et parfois par la reingestion de bouses ce phenomene peut aussi se produire chez le cheval Article detaille Alimentation des equides les herbivores monogastriques et caecotrophes reingerent une partie bien precise de leurs crottes pour en completer la digestion ce sont principalement les lagomorphes voir aussi Alimentation animale Herbivores caecotrophes les herbivores polygastriques possedent plusieurs poches stomacales celles des ruminants sont le reticulum ou reseau le feuillet la caillette cette derniere remplit le role de l estomac unique des monogastriques le rumen qui est la plus volumineuse et ou a lieu la fermentation Les Ruminantia bovides cervides antilocaprides giraffides possedent ces quatre poches Les Tylopodes camelides n en ont que trois voir aussi Alimentation animale Herbivores ruminants Les hippopotames possedent egalement quatre poches stomacales dont trois servant a la fermentation mais ils ne ruminent pas et n ont pas de caecum la reingestion de bouses existe chez les jeunes exceptionnellement les hippopotames peuvent consommer de la viande Les ruminants valorisent mieux les aliments vegetaux grace a la rumination et a une digestion microbienne qui a lieu dans la panse Ils produisent une salive abondante plus de 50 l par jour pour une vache laitiere et particuliere contenant de l uree Elle permet de lubrifier l œsophage de tamponner le pH du rumen de detoxifier certains elements metaux tanins des vegetaux Comme tous les mammiferes ils n ont pas de cellulases et lignases qui permettent de digerer la cellulose et la lignine Ces deux macromolecules composant 90 de la matiere seche de l herbe se retrouvent ainsi en partie sous forme de paillettes d herbes pales dans les bouses Diverses regions specialisees de leur systeme digestif hebergent une population importante de bacteries de champignons et de protozoaires micro organismes anaerobies symbiotiques Bacteries et champignons digerent les debris vegetaux en degradant en partie la cellulose micro organismes cellulolytiques qu ils convertissent en cellobiose et glucose Les protozoaires Cilies chez les ruminants ou le poids du contenu stomacal est en general considerable variant le plus souvent entre 10 et 25 du poids de l animal se nourrissent de bacteries et de spores de champignons La digestion symbiotique comprend aussi des processus de fermentation anaerobie qui convertissent le glucose en acides gras volatils acides acetique propionique et butyrique a l origine de l odeur caracteristique des ruminants mais aussi des risques de meteorisation en methane et en hydrogene Une grande partie de ces acides gras sont absorbes et passent dans le sang de l animal couvrant 40 a 80 de ses besoins energetiques L estomac contient des lysozymes enzymes antibacteriennes qui facilitent la digestion de nombreuses bacteries lorsque celles ci ont fini leur travail De ce fait les mammiferes herbivores sont avant tout des microphages nourris des micro organismes qu ils elevent eux memes a l herbe puis qu ils digerent d ou l adage Alimenter un ruminant c est d abord nourrir une microflore Article detaille Rumination zoologie Faconnage des ecosystemes et des ecopaysagesLe castor est une espece ingenieur bien connue pour les modifications considerables qu il a apportees dans le paysage de l hemisphere nord en y creant ou restaurant des chaines de zones humides maintenues par ses barrages propices au developpement de tres nombreuses autres especes et a une forte reduction du risque d incendie de tourbieres et forets Mais au dela de cette espece la pression d herbivores faconne les ecosystemes et les paysages depuis des millions d annees Elle n est pas directement liee a la taille des herbivores beaucoup de petits herbivores peuvent modifier le paysage d une maniere aussi intense bien que differente de celle que feraient quelques megaherbivores Les paleontologues estiment ex 7 octobre 2019 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences que les communautes prehistoriques de megaherbivores adultes de plus de 900 kg etaient tres differentes y compris pour leurs effets ecopaysagers de ce qu elles sont aujourd hui dans les rares endroits ou elles ont survecu comme dans le Serengeti Leur regime alimentaire qui peut inclure des racines et des ecorces leur taille mais aussi leur strategie digestive de migration et de reproduction sont autant de facteurs a prendre en compte et ils ont varie depuis sept millions d annees de l histoire de l Afrique de l Est la ou l Homme est apparu Les herbivores megaherbivores notamment consomment une grande quantite de vegetaux pouvant en zone de savane ou seche diminuer la quantite de matiere combustible disponible en saison seche Depuis quatre millions d annees en Afrique de l Est la foret a recule au profit des savanes avec le declin des mega herbivores et la communaute d herbivores a parallelement beaucoup change en Afrique si les ruminants dominent aujourd hui les paysages les non ruminants y etaient autrefois bien plus communs et dominaient meme la faune mammalienne d Afrique de l Est ce qui a indirectement modifie le reste de la faune et les paysages les mega herbivores peuvent abattre des arbres broutent plus haut dans la strate herbacee et pietinent les sols de maniere tres differente modifiant le type et la structure de la vegetation influencant le risque de feux de foret le cycle des elements nutritifs Selon les donnees disponibles il semble que le recul des zones boisees et des periodes de secheresse auraient en Afrique de l Est cause un fort recul du nombre et de l influence des non ruminants Adaptations des vegetaux Article detaille Defense des plantes contre les herbivores Par ailleurs etant a la base de la chaine alimentaire les plantes aussi se sont adaptees afin d etre en mesure de lutter contre l herbivorie On distingue leurs mecanismes de defense en quatre categories la resistance a l herbivorie la tolerance a l herbivorie l ajustement de sa phenologie et la sur compensation La tolerance reduit l impact negatif de l herbivorie sur son mais la genetique a la base de ces adaptations est plus floue que celle des traits de resistance bien qu ils soient tous deux sujets a la selection naturelle De plus le genotype de la plante et les conditions environnementales influencent la capacite de tolerance d une plante agressee La tolerance est generalement associee a une vitesse de croissance rapide et a de fortes capacites photosynthetiques chez une plante en sante Ces deux mecanismes ont un effet d opposition d une part un organisme avec des traits de resistance efficaces ne necessitera pas de mecanismes de tolerance et inversement une plante tres tolerante n evolue pas avec des traits de resistance N etant pas en mesure de bouger les vegetaux ont donc developpe des moyens de defense physiques et chimiques soit de resistance pour reduire les dommages Parmi les moyens physiques notons la presence d epines de poils ou d un feuillage epais et rugueux Ces adaptations morphologiques ont pour but de diminuer l herbivorie en rendant les plantes moins attrayantes et moins faciles d acces pour des herbivores Pour ce qui est des moyens chimiques les plantes peuvent produire un grand nombre de composes toxiques nocifs ou tout simplement desagreables au gout afin de reduire l herbivorie Par exemple certaines plantes produisent un acide amine rare la canavanine Etant donne qu il ressemble a l arginine ces plantes l incorporent dans leurs proteines et cela a pour effet de changer la conformation des proteines et leurs fonctions de facon a entrainer la mort de l insecte qui les consomme D autres composes tels que la strychnine morphine nicotine mescaline et les tanins ont un effet toxique pour les herbivores Ces defenses sont en fait divisees en inhibiteurs quantitatifs et en inhibiteurs qualitatifs Les inhibiteurs quantitatifs sont efficaces a grandes doses et se retrouvent surtout dans les vieilles feuilles et les tiges ligneuses Ceux ci sont notamment la lignine la cellulose et les phenols Pour leur part les inhibiteurs qualitatifs sont efficaces a petites doses et sont retrouves principalement dans les tissus vulnerables tels que les nouvelles feuilles et les bourgeons Par ajustement de la phenologie on entend par exemple une plante qui aura une periode de croissance tot en saison afin d eviter de faire ce travail pendant la periode ou les herbivores sont les plus actifs La sur compensation quant a elle decrit le fait que certaines plantes endommagees par l herbivorie ont une aptitude phenotypique superieure aux plantes intactes Enfin par exemple dans les zones fortement fouillees par les sangliers on constate des ensembles de reponses a l herbivorie associant la spinescence production d epines la l endozoochorie l utilisation d organes de stockage souterrains et de moindres croissances en hauteur Sous categories d herbivoresCertains herbivores lato sensu ou phytophages peuvent etre sous classes en herbivores stricto sensu qui ne mangent que de l herbe frugivores ou carpophages qui ne mangent que des fruits folivores ou phyllophages qui ne mangent que des feuilles granivores ou qui ne mangent que des graines pollinivores qui ne mangent que du pollen gommivores qui mangent la gomme des plantes nectarivores qui mangent le nectar des fleurs lignivores ou xylophages qui consomment le bois herbivores endoges du sous sol meconnus car peu visibles qui representent cependant souvent la forme dominante de la consommation de la productivite primaire Ce sont des mammiferes campagnols par exemple mais surtout des invertebres nematodes notamment Il semble que les faibles niveaux d herbivorie du sous sol puissent favoriser le flux des nutriments du sol vers la plante via une croissance accrue des racines des plantes hotes et des plantes compagnes Par exemple de faibles taux d infection des racines de trefle blanc Trifolium repens L par le nematode du trefle Goffart augmente la croissance racinaire respectivement de 141 et 219 chez la plante hote et chez l herbe voisine non infectee Lolium perenne L qui beneficie du sol enrichi en azote par le trefle Par contre l infection des racines du trefle a augmente la biomasse microbienne du sol dans la zone racinaire avec dans le meme temps un retour vers le sol d une partie de l azote capte par le trefle mesure par le transfert de l isotope azote 15 de la plante hote vers le sol et l herbe voisine Dans ce dernier cas cet azote pourrait etre utilise par des bacteries ou d autres plantes resistantes au nematode Ces donnees suggerent que de maniere generale de faibles taux d herbivorie du sous sol peuvent accroitre le transfert de carbone et d azote du sol vers les plantes avec augmentation de la croissance des racines et recyclage plus rapide des elements nutritifs du sol dans les prairies Ces interactions influencent probablement fortement la competition ou les associations entre especes vegetales en modifiant la structure des communautes vegetales dans les prairies Le controle de la croissance des plantes par les herbivores se fait donc aussi de maniere invisible ou presque sous le sol Adaptation des regimesDe nombreux herbivores adaptent la concentration de leurs en au degre tannifere de leur alimentation Ces molecules neutralisent les tanins qui perturbent la digestion Les incisives du castor ont une couleur jaune orange sur l exterieur ces dents tres coupantes permettent de couper des arbres pour se nourrir de leur cambium Le mammifere absorbe au passage l ecorce tres tannifere Les proteines a la surface de l email et de la plaque dentaire de ses dents captent ces tanins qui en s oxydant provoquent cette coloration Le regime des herbivores peut fortement varier d une saison a l autre particulierement dans les zones temperees en fonction de la vegetation disponible selon les periodes de l annee Les herbivores doivent passer une grande partie de leur temps a brouter et a digerer car le rapport C N des plantes est de 40 1 et celui des animaux de 9 1 les animaux sont composes d environ quatre fois plus d azote que les plantes C est pourquoi les herbivores doivent se nourrir abondamment afin de repondre a leurs besoins nutritionnels Le carbone excedentaire est rejete dans les excrements ou recycle a la mort de l animal via sa necromasse exploitee par les necrophages des insectes necrophages aux vautours et condors en passant par de nombreuses autres especes Les predateurs consommateurs secondaires ceux qui se nourrissent d autres animaux par exemple n ont pas besoin de manger autant car leur nourriture presente le meme rapport C N qu eux Trajets mouvements corridors specifiquesAu sein de leur territoire et de leur aire vitale les herbivores doivent se deplacer pour manger tout en echappant a leurs predateurs avec d autant plus de difficultes que les zones riches en aliments sont rares ou que les predateurs sont nombreux et actifs Pour s adapter aux variations annuelles de ressources alimentaires certains herbivores ont besoin de saisonnierement migrer sur de grandes distances parfois Ces deplacements sont rendus difficiles ou impossibles dans les regions industrialisees en raison d une fragmentation croissante des paysages par les canaux autoroute et autres voies cloturees notamment mais sont encore observees a grande echelle dans certaines regions du monde ex migration des gnous ou des elephants en Afrique ou encore des caribous en Amerique du Nord Ces deplacements ont probablement aussi une importance sanitaire en diminuant le risque de parasitoses et de certaines zoonoses plus important pour un animal sedentarise qui reste en contact avec ses microbes et les œufs ou larves de ses propres parasites Les facteurs de deplacements tres locaux a petite echelle ou de grande migration sont mieux compris que les deplacements a echelle spatiotemporelle intermediaires Notes et references en Richard E Blackwelder Handbook of Animal Diversity CRC Press 2019 p 121 a b c et d Campbell Neil A Reece Jane B 2004 Biologie 2e edition ERPI Canada Raymond Gilles Michel Anctil Physiologie animale De Boeck Superieur 2006 p 262 a et b Hickman Cleveland P Jr Et al 2008 Zoology 14th edition McGraw Hill New York a et b Aber John D et Mellilo Jerry M 2001 Terrestrial ecosystems Harcourt academic press Burlington Christina Skarpe and Alison Hester Plant traits Browsing and Grazing Herbivores and Vegetation Dynamics dans The Ecology of Browsing and Grazing Iain J Gordon Herbert H T Prins 2008 p 217 247 Adam T Ford1 Jacob R Goheen Tobias O Otieno Laura Bidner Lynne A Isbell Todd M Palmer David Ward Rosie Woodroffe amp Robert M Pringle 2014 Large carnivores make savanna tree communities less thorny Science 17 10 2014 Vol 346 no 6207 p 346 349 DOI 10 1126 science 1252753 resume a b 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