Les lemmings se jettent-ils vraiment à la mer en groupe ?
― La fameuse scène de la falaise était mise en scène pour le film
Le lemming est un petit rongeur qui vit dans les prairies proches de l'Arctique. L'histoire selon laquelle « quand ils deviennent trop nombreux, ils se jettent en file à la mer » est connue dans le monde entier. Pourtant, les lemmings ne choisissent jamais la mort. Ce qui se passe vraiment est bien plus étrange : tous les quelques années, leur nombre explose, puis ils se dispersent, puis ils s'effondrent d'un coup.
On compare parfois une foule qui se dirige toute dans la même direction à « une marche de lemmings » : chacun suivrait celui de devant sans réfléchir, et tous tomberaient ensemble de la falaise. Beaucoup de gens ont cette image en tête.
Son origine remonte à un film documentaire sur la nature sorti aux États-Unis en 1958. La scène où des lemmings se jettent les uns après les autres du haut d'une falaise dans l'eau a marqué durablement les esprits.
Or, on rapporte que cette scène ne montrait pas un comportement naturel de lemmings sauvages. Alors, quel est le véritable événement à l'origine de cette rumeur ?
La rumeur naît de l'enchevêtrement de deux faits réels
Les lemmings connaissent, tous les quelques années, une croissance démographique fulgurante. Les années de surpopulation, les jeunes partent en ordre dispersé à la recherche de nouveaux territoires. En chemin, certains traversent rivières ou lacs à la nage, et certains s'épuisent. Mourir n'est pas le but : c'est un échec de voyage.
Selon plusieurs sources, pour la scène du célèbre film, l'équipe de tournage aurait rabattu des lemmings vers la falaise. Cette image fabriquée, diffusée comme un « document naturel », a scellé la rumeur.
En résumé : il est vrai qu'il existe des années où « beaucoup se déplacent et beaucoup meurent ». Mais l'idée qu'ils le feraient « volontairement » a été ajoutée après coup. Voyons cela dans l'ordre.
Pourquoi se multiplient-ils autant ?
Le lemming devient adulte très vite : quelques semaines après sa naissance, il peut déjà se reproduire, avec plusieurs petits par portée. De plus, même en hiver, il vit dans des tunnels creusés sous la neige, où il peut continuer à élever ses petits si les conditions sont favorables. Sous la neige, il fait bien plus chaud qu'à l'extérieur, et les prédateurs y repèrent moins facilement leurs proies.
Les petits deviennent vite adultes, et leurs propres petits aussi très vite. Cette « réaction en chaîne » fait croître la population non pas en addition, mais en multiplication. Regardez la figure 1 : même si le nombre double seulement à chaque génération, au bout de 8 générations, il est multiplié par 256.
En réalité, beaucoup de petits sont mangés par des prédateurs ou meurent de froid. Mais il suffit qu'un peu plus survivent que ce qui meurt pour que la population explose comme sur la figure 1. Dans une année pauvre, on peut à peine en compter quelques-uns dans une vaste prairie ; dans une année faste, on rapporte qu'ils courent partout sous les pieds.
Que se passe-t-il pendant les années de surpopulation ?
Quand ils deviennent trop nombreux, l'herbe et la mousse qu'ils mangent viennent à manquer, et les conflits entre congénères augmentent. Les jeunes lemmings surtout partent alors, chacun de son côté, à la recherche d'un nouveau territoire. Chaque individu se déplace séparément, mais en suivant le relief des vallées ou du littoral, ils se retrouvent souvent sur le même trajet, ce qui peut donner l'impression d'une file organisée.
Le lemming sait nager et tente de traverser rivières ou lacs qui se trouvent sur son chemin. Si l'étendue d'eau est trop large ou agitée, certains s'épuisent avant d'atteindre l'autre rive. Il n'est donc pas étonnant que des observateurs, voyant de nombreux corps rejetés sur le rivage, en aient conclu qu'ils « se jetaient volontairement à l'eau ».
Et après chaque explosion démographique vient toujours un effondrement. Comme sur la figure 2, après une année faste, le nombre chute brutalement, et une ou deux années pauvres suivent. Dans de nombreuses régions, ce cycle se répèterait tous les 3 à 4 ans.
La cause de cet effondrement n'est pas unique. Des prédateurs comme l'hermine ou la belette voient leur nombre augmenter en suivant celui des lemmings. Comme les prédateurs restent nombreux un moment même après la chute des lemmings, ces derniers ont du mal à se rétablir. L'épuisement de l'herbe et de la mousse, qui mettent du temps à repousser, jouerait aussi un rôle.
L'apparition soudaine en masse des lemmings, suivie de leur disparition tout aussi brutale, a toujours étonné les gens. En Europe, vers le XVIe siècle, certains ouvrages affirmaient qu'ils tombaient du ciel lors des tempêtes. C'est à quel point cette explosion puis cette disparition soudaines semblaient inexplicables.
Le harfang des neiges et le renard arctique, dans le cercle polaire, se nourrissent principalement de lemmings. Les années fastes, ils élèveraient de nombreux petits ; les années pauvres, ils renonceraient presque entièrement à se reproduire. Les fluctuations de ce petit rongeur bousculent donc la vie de tout un écosystème arctique.
En résumé
L'histoire des lemmings se jetant en groupe à la mer est un mythe. Les faits réels sont une explosion démographique périodique, suivie d'une dispersion puis d'un effondrement brutal. Une image mise en scène s'est superposée à cela, créant le récit d'une mort volontaire.
Le lemming ne part pas mourir, il part chercher un endroit où vivre.
Ce qui ressemblait à une tragédie n'était que le destin d'un être vivant qui se multiplie par multiplication.
Pourquoi fait-il si chaud sous la neige ? Vous le découvrirez dans « Il fait -20°C en surface, pourquoi reste-t-il 0°C sous la neige ? ». Un autre exemple de la façon dont l'abondance ou la rareté de nourriture change le comportement animal est présenté dans « Pourquoi les ours s'approchent-ils des zones habitées en automne ? ».
- Pliez une feuille de papier en deux. L'épaisseur est maintenant de 2 couches, soit « x2 par génération ».
- Repliez encore en deux, puis encore, et comptez combien de fois vous arrivez à plier avant que ce soit impossible.
- En général, la limite est atteinte au 7e ou 8e pliage. Après 8 pliages, l'épaisseur correspond à 256 couches : pour une feuille ordinaire, cela fait environ 2,5 cm. On sent ainsi, avec les mains, à quelle vitesse une multiplication par 2 répétée devient énorme.
Si le pli devient trop dur, n'insistez pas et arrêtez-vous là. En comparant le nombre de pliages avec votre famille, vous remarquerez qu'un seul pliage de différence double déjà le nombre de couches.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesDu collège aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeNiveau collège (sciences)
- LycéeNiveau lycée (biologie)
- Lycée+Niveau lycée avancé, ou encart de manuel
- UniversitéNon enseigné au lycée : matière universitaire spécialisée (écologie, biologie mathématique)
- RecherchePas encore enseigné à l'université comme un acquis établi : sujet encore en cours d'étude par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Chaîne alimentaire : le lien « manger / être mangé ». Le lemming mange herbe et mousse, et est mangé par l'hermine ou le harfang.
- Cycle démographique : la répétition, sur une période presque fixe d'années, de phases de croissance et de déclin du nombre d'individus d'une espèce. Chez le lemming, un cycle de 3 à 4 ans est bien documenté.
- Dispersion : le fait de quitter son lieu de naissance pour s'installer ailleurs. La grande migration des lemmings lors des années de surpopulation correspond à cette dispersion.
CollègeLycéeVérification par le calcul : par combien le nombre est-il multiplié en un an ?
En partant de la densité d'une année pauvre, on estime par le calcul de croissance exponentielle à quel point la population devient dense après un an. Les valeurs sont des ordres de grandeur destinés à illustrer le mécanisme, et reposent sur des hypothèses.
| En notation | N = N₀ × Rⁿ |
| En mots | Nombre après n générations = nombre initial × (facteur multiplicatif par génération) élevé au nombre de générations |
| Origine de la formule | Comme les petits nés deviennent eux-mêmes parents, l'accroissement est proportionnel au nombre actuel. C'est la formule d'une « croissance exponentielle », où le même facteur se multiplie à chaque génération. |
| Symbole | Signification et unité |
| N | Nombre après n générations (individus par hectare) |
| N₀ | Nombre initial (individus par hectare) |
| R | Facteur multiplicatif par génération (sans unité) |
| n | Nombre de générations (fois) |
| Densité N₀ d'une année pauvre (ordre de grandeur) | environ 1 individu par hectare |
| Durée d'une génération (de la naissance à la première portée) | environ 6,5 semaines (hypothèse) |
| Facteur multiplicatif R par génération (après mortalité des jeunes) | facteur 2 (hypothèse) |
| Superficie d'un hectare | 10 000 mètres carrés |
| Nombre de générations n en un an | 52 ÷ 6,5 = 8 générations |
| Facteur pour 2 générations | 2 × 2 = 4 |
| Facteur pour 4 générations | 4 × 4 = 16 |
| Facteur pour 8 générations (R⁸) | 16 × 16 = 256 |
| Densité N après 1 an | 1 × 256 = 256 individus (par hectare) |
| Surface par individu | 10 000 ÷ 256 ≒ 39 mètres carrés |
La racine carrée de 39 mètres carrés vaut environ 6,2. Un an plus tôt, il n'y avait qu'un individu sur 100 mètres de côté ; un an après, il y en a environ un sur 6 mètres de côté. Avec un facteur de seulement 2,5, le résultat après un an serait d'environ x1500. Une petite différence change énormément le résultat, ce qui explique les grandes variations de croissance selon la neige et la nourriture d'une année à l'autre.
LycéeLycée+La croissance a une limite, et elle se répète
LycéeEn biologie de lycée, on apprend qu'à mesure qu'une population croît, la nourriture et l'espace viennent à manquer, ce qui ralentit la croissance. Sur un graphique, cela donne une courbe en forme de « S », appelée courbe de croissance d'une population (courbe logistique). Le calcul ci-dessus n'en montre que la première moitié, avant que la surpopulation ne se fasse sentir.
Lycée+Chez le lemming, la courbe ne se stabilise pas en S : elle dépasse largement la limite avant de s'effondrer brutalement. L'une des causes est un « décalage temporel » : le nombre de prédateurs augmente et diminue avec un retard par rapport à celui des lemmings. Cette relation où proies et prédateurs se poursuivent en formant des pics légèrement décalés est connue sous le nom de cycle proie-prédateur, présenté dans les encarts de manuels.
UniversitéLes équations proie-prédateur, et la dépendance à la densité
L'équation de base décrivant la poursuite réciproque entre prédateurs et proies est l'équation de Lotka-Volterra. Elle produit des solutions où les deux populations oscillent de façon périodique, décalées l'une par rapport à l'autre. Pour expliquer le cycle réel des lemmings, on utilise des modèles qui y ajoutent la dépendance à la densité (le ralentissement de la croissance avec la surpopulation) et des délais temporels. Pour le lemming à collier du Groenland, on a rapporté qu'un modèle de prédation par une seule espèce, l'hermine, reproduisait bien le cycle de 4 ans.
📖 Pour la dérivation des formules et pour aller plus loin : Équations de Lotka-Volterra (Wikipédia japonais) / Croissance exponentielle (Wikipédia japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore bien compris
- Qui détermine le cycle : les prédateurs ou la nourriture ? Selon les régions, certaines études désignent les prédateurs comme cause principale, d'autres l'herbe et la mousse disponibles ; la question n'est pas tranchée.
- Le réchauffement climatique fait-il disparaître le cycle ? Dans le sud de la Norvège, depuis les années 1990, on observe des périodes sans cycle net. Cela serait lié à la hausse des températures hivernales, qui réduit l'espace vivable sous la neige.
- Quel est le signal de départ de la dispersion ? Est-ce la surpopulation elle-même, l'augmentation des conflits, ou la raréfaction de la nourriture ? On ne sait pas encore bien ce qui détermine quel individu part, et quand.
Autrement dit, le contenu de cet article reste « l'explication telle qu'on la comprend actuellement ». Les fluctuations de ce petit rongeur restent l'une des grandes énigmes de l'écologie, étudiée depuis près de 100 ans.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Partie correspondante de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences « Relations entre êtres vivants (chaîne alimentaire) » | Le lien entre augmentation des prédateurs et déclin des lemmings |
| Lycée | Biologie « Populations et communautés biologiques » | Courbe de croissance, calcul de croissance exponentielle |
| Lycée+ | Biologie (approfondissement) « Cycle proie-prédateur » | Le décalage temporel des prédateurs, figure 2 |
| Université | Écologie, biologie mathématique | Équations de Lotka-Volterra, dépendance à la densité |
| Recherche | Écologie des populations, écologie du changement climatique | Causes du cycle, effets du réchauffement |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Reconsidérer la métaphore « tout le monde vers la falaise », et ne pas croire une image sans recul |
- Wikipédia japonais, « Lemming » (レミング)
- Kausrud, K. L. et al. (2008) Linking climate change to lemming cycles. Nature 456
- Gilg, O., Hanski, I., Sittler, B. (2003) Cyclic dynamics in a simple vertebrate predator-prey community. Science 302
- Elton, C. (1942) Voles, Mice and Lemmings: Problems in Population Dynamics. Oxford University Press
- Wikipédia japonais, « Équations de Lotka-Volterra » (ロトカ・ヴォルテラの方程式)
※Cet article est une explication scientifique grand public. Les chiffres indiqués sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension du mécanisme. Le facteur de croissance et la durée de génération varient fortement selon l'espèce, la région et l'année.