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Dix jours pour couver, quatre mois pour allaiter
Entre deux et quatre semaines après l'accouplement, la femelle pond de deux à trois œufs. Presque sphériques, ils mesurent de 16 à 18 mm de long, 14 ou 15 mm de diamètre, et sont collés entre eux. Pour couver, la femelle se roule autour d'eux en les maintenant entre son ventre et sa queue repliée. Après 10 à 12 jours d'incubation éclosent de minuscules ornithorynques, de 25,4 mm de long, nus et aveugles. Ils sont allaités dans le terrier pendant trois à quatre mois. La femelle n'ayant pas de mamelon, le lait suinte le long des poils de son ventre.
Les jeunes n'effectuent leur première sortie avec la mère qu'à trois mois et demi. Ils mesurent alors environ 37 cm (femelles) et 41 cm (mâles), soit 80 % de leur taille adulte, mais ne pèsent encore que 56 et 67 % du poids adulte. Il semble qu'ils ne soient pas matures avant deux ans pour les femelles, un peu plus tôt pour les mâles. Toutefois, des observations ont montré que les jeunes femelles ne commencent généralement à se reproduire que vers l'âge de quatre ans.
1.4. Milieu naturel et écologie
Exclusivement australien, l'ornithorynque ne se rencontre, en fait, que dans l'est du pays. Vers le nord, dans le Queensland, il ne dépasse pas la ville de Cooktown. Vers le sud, il occupe une bonne partie de l'État de Victoria et toute l'île de Tasmanie. Très dépendant de l'eau, il vit toujours près de rivières, mais, en bordure de mer, il évite l'eau salée.
L'ornithorynque craint à la fois la sécheresse, qui lui retire toute possibilité de trouver sa nourriture, et les inondations, qui peuvent miner les berges et l'emporter au loin. Cela explique la répartition globale de l'espèce vers l'est – à l'ouest de la grande chaîne de montagnes qui longe plus ou moins la côte australienne, le cours des rivières s'assèche tous les étés, et on ne le rencontre que dans les cours d'eau permanents.
À l'inverse, il s'est bien adapté aux crues printanières. Pourtant, avec la fonte des neiges, les rivières grossissent brutalement. Leurs eaux deviennent opaques, rapides et froides, rendant souvent les conditions de vie difficiles pour le petit mammifère. Certains naturalistes du début du siècle pensaient que les ornithorynques se réfugiaient alors dans les terriers de lapins. On ignore quelle est la parade de l'ornithorynque pour survivre aux crues. Mais l'observation montre qu'il les surmonte : après une crue de la rivière Shoalhaven (en Nouvelle-Galles du Sud), au cours de laquelle le niveau de l'eau était monté huit fois plus haut que la normale, tous les animaux résidants, excepté un, ont été retrouvés vivants.
Étudié mais encore mal connu
Pour mieux connaître la vie des ornithorynques, des expériences de capture avec marquage (à l'aide de bagues posées sur les chevilles des animaux) et recaptures ont commencé, dans les années 1970, dans la rivière Shoalhaven, en Nouvelle-Galles du Sud. Une trentaine d'années d'études dans cette rivière ont permis notamment de déterminer la longévité de l'ornithorynque dans la nature : élevée pour une espèce de cette taille, elle peut atteindre 21 ans chez la femelle, sans doute autant chez le mâle. En captivité, le record est de 22 ans et demi.
Des études ont également été menées en Tasmanie, qui ont montré que les habitudes de vie, diurnes ou nocturnes, varient selon le sexe (les femelles ont plus souvent un comportement diurne que les mâles) et la saison (plus d'ornithorynques sont diurnes en hiver).
En 24 heures, les ornithorynques étudiés dans les rivières Shoalhaven et Thredbo se déplaçaient habituellement de 200 à 2 000 m et passaient en moyenne 50 % de leur temps dans l'eau. Ces observations ont été confirmées par les études faites en Tasmanie, où la durée passée dans l'eau à chercher de la nourriture était comprise entre 8,5 et 14 heures par période de 24 heures. Le domaine d'exploration était, quant à lui, compris entre 3 et 58 ha.
Ces travaux ont permis de faire d'intéressants progrès dans la compréhension de l'écologie de l'espèce, mais il reste encore beaucoup à découvrir.
Pas de concurrence réelle
Quand les truites d'Europe ont été introduites dans les rivières de montagne d'Australie, personne n'avait pensé que ces poissons se nourrissaient surtout d'insectes aquatiques. Craignant qu'ils ne deviennent des concurrents alimentaires pour les ornithorynques, certains biologistes australiens ont comparé le régime des deux espèces. Les poissons capturent surtout des larves de pleine eau qui nagent, alors que l'ornithorynque capture celles des fonds (benthiques), qu'ils trouvent en fouillant la vase ou en retournant les galets du fond de la rivière. La compétition est donc limitée. On s'est depuis aperçu que les ornithorynques avaient appris à manger les œufs de truite. Comme celles-ci pondent quand l'eau est la plus froide, cela peut même faciliter la survie du petit mammifère lorsque ses besoins en énergie sont les plus grands.
Avec les oiseaux d'eau comme les canards, tous végétariens, la concurrence n'existe pas.
 
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