Archives pour novembre 2022

Les tourbières comme point de bascule du climat

9 novembre 2022 by osuadmin

Les tourbières ne recouvrent que 3 % de la surface continentale terrestre mais renferment un tiers du stock de carbone des sols mondiaux. Une équipe internationale de scientifiques, dont certains du CNRS-INSU (voir encadré), vient de démontrer qu’en s’asséchant, les plus vastes tourbières tropicales situées dans le bassin central du Congo [1] pourraient ne plus être en mesure de stocker le carbone des végétaux qui s’y accumule, mais plutôt libérer du CO₂ dans l’atmosphère et contribuer ainsi au réchauffement climatique. Les tourbières du bassin central du Congo apparaissent donc comme des écosystèmes vulnérables dont le fonctionnement est à prendre en compte dans les modèles climatiques globaux.

L’équipe, lors d’une expédition dans cette région, a procédé au prélèvement d’échantillons afin d’étudier la sensibilité de cet écosystème face au changement climatique. En datant des carottes de tourbe, les scientifiques ont observé des taux d’accumulation de tourbe très faible entre 7 500 et 2 000 ans avant aujourd’hui, dans toute la région. De plus, une reconstitution paléo-hydrologique (enregistrement des conditions de pluie du passé) a montré qu’entre 5 000 ans et 2 000 ans avant aujourd’hui, le climat est devenu progressivement plus sec. Ce qui a asséché les marécages et donc exposé à l’air des couches de tourbe plus anciennes entrainant une dégradation plus importante de cette tourbe, montrée par les analyses géochimiques : dégradation ayant probablement mené à une minéralisation de la tourbe (c’est-à-dire sa « transformation »en CO₂), ceci expliquant ainsi les faibles taux d’accumulation montrés par les datations. On constate donc une perte massive et généralisée de tourbe qui ne s’est arrêtée que lorsque la sécheresse a cessé, permettant à la tourbe de recommencer à s’accumuler.

Les résultats montrent donc que les tourbières du Congo stockent du carbone dérivant des végétaux, dès lors qu’elles sont recouvertes en permanence par de l’eau, facteur favorable à une lente décomposition des végétaux et à une préservation dans le sol de la matière organique qui en dérive durant des millénaires. Finalement, si le changement climatique assèche les tourbières au-delà de leur point de bascule [2], celles-ci libéreront des quantités significatives de carbone dans l’atmosphère, accélérant ainsi le changement climatique.

: Tourbière boisée de la Cuvette Centrale congolaise (Département de la Cuvette, République du Congo)

Crédit : Yannick Garcin

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INSU

Les scientifiques lancent l’alerte à propos de l’impact du dérèglement climatique sur les insectes

10 novembre 2022 by osuadmin

Un consortium international de plus de 70 scientifiques vient de publier un article qui alerte sur les menaces que fait peser le dérèglement climatique sur les insectes, piliers du bon fonctionnement des écosystèmes. La synthèse parue dans le journal Ecological Monographs fait directement écho aux avertissements du GIEC sur les risques liés à l’augmentation rapide des températures moyennes du globe et l’intensification des événements extrêmes. Les scientifiques expliquent que si aucune mesure n’est prise, nous réduirons considérablement et définitivement notre capacité à construire un avenir durable basé sur des écosystèmes sains et fonctionnels. L’article formule plusieurs recommandations clés à adopter pour aider les insectes face au changement climatique. A la fois les pouvoirs publics, les scientifiques et l’ensemble des citoyens doivent être impliqués dans l’effort de protection.

Un constat édifiant

De par leur petite taille et leur incapacité à réguler leur température corporelle, les insectes s’avèrent particulièrement sensibles aux changements environnementaux comme la température et l’humidité. Le réchauffement dépasse déjà les seuils de tolérance de nombreuses plantes et animaux, entraînant la mort massive d’individus et la disparition de populations voire même d’espèces. Dans cet article de synthèse, les chercheurs expliquent la façon dont le dérèglement climatique module la physiologie et le comportement des insectes, avec des effets marqués sur les cycles de vie, la reproduction et la persistance des populations. En particulier, certaines espèces deviennent actives à des endroits ou des moments où elles ne l’étaient pas auparavant. D’autres espèces d’insectes au contraire s’éteignent localement. Cela conduit à des changements importants dans la structure et le fonctionnement des interactions entre espèces, avec des répercussions potentiellement graves sur la stabilité et le fonctionnement des écosystèmes, et par la suite sur la fourniture de services écosystémiques comme la pollinisation ou le contrôle des maladies.

L’article de synthèse relate également les impacts majeurs des événements climatiques extrêmes sur les insectes, lesquels s’ajoutent aux conséquences du réchauffement global et ont des répercussions en cascade de plus en plus difficiles à gérer. Les chercheurs résument l’état des connaissances sur les effets de quatre types d’événements extrêmes, dont la fréquence et l’amplitude augmentent de façon alarmante : les vagues de chaleur ou de froid, les épisodes de sécheresse, les excès de précipitations et les incendies. Le constat est accablant, avec des effets instantanés et brutaux sur les populations d’insectes affectées. Bien que les effets à long terme de ces événements extrêmes restent peu explorés, les pronostics sont mauvais pour les nombreuses espèces qui n’ont pas les capacités de résistance et d’adaptation à de telles pressions environnementales.

De nombreuses espèces d’insectes souffrent déjà de l’effet du réchauffement climatique et des événements climatiques extrêmes.

Figure 1 : (a) Par exemple, la libellule empereur (Anax imperator) s’est redistribuée vers le nord et des altitudes plus élevées en Europe depuis 2000 (Platts et al., 2019). (b) En Californie et au Mexique, le papillon damier (Euphydryas editha quino) qui demeure en danger d’extinction a réagi au réchauffement récent en se déplaçant vers des altitudes plus élevées et en abandonnant sa plante alimentaire préférée des plaines, une espèce de plantain (Parmesan et al., 2015). (c) De nombreux déclins récents d’insectes très vulnérables, tels que les bourdons terricoles (Bombus terricola), ont été attribués aux extrêmes climatiques, et en particulier aux vagues de chaleur (Martinet et al., 2015). (d) L’exposition aux vagues de chaleur peut avoir des effets importants sur la reproduction des insectes. Par exemple, la guêpe parasite Gelis agilis voit sa capacité à exploiter ses hôtes fortement altérée lors de ces événements de température élevée (Chen et al., 2019).

Crédit : Photographie de libellule empereur par Tim Bekaert ; photo du papillon damier par Andrew Fisher ; photo du bourdon terricole par Rob Foster ; photo de Gelis agilis par Tibor Bukovinszky, avec autorisation.

Quelles actions à grande échelle ?

Les chercheurs alertent : des actions urgentes et à plusieurs niveaux sont nécessaires pour conserver les insectes, à la fois dans une optique de sauvegarde de la biodiversité, de préservation des espèces emblématiques, et de maintien des activités humaines comme l’agriculture. L’action passe d’abord par les politiques publiques, à l’échelle des pays ou des continents. L’accord de Paris, ainsi que les COP 1 à 26, constituent un début prometteur, mais toutefois insuffisant.

Trois ingrédients sont essentiels à la survie des insectes face aux extrêmes climatiques : des refuges microclimatiques appropriés, l’accès à une source d’eau, l’accès à une source nutritive sans pesticides. De ce fait, les zones naturelles existantes doivent être strictement préservées, voire même étendues. Nous devons repenser l’agriculture, en mettant l’accent sur l’intensification écologique des systèmes de production, et en créant des patchs d’habitats naturels dédiés à l’atténuation des effets négatifs du dérèglement climatique. La préservation de la biodiversité, dont celle des insectes, repose sur un changement de cap dans divers domaines, notamment la réduction progressive de l’utilisation des combustibles fossiles, la protection des écosystèmes et la restauration de la biodiversité, le passage à une alimentation essentiellement végétale et l’abandon du dogme de la croissance infinie (dans une planète aux ressources finies) au profit d’une économie écologique et circulaire.

Que peut-on faire, à l’échelle individuelle ?

Bien que les actions ayant le plus d’impact soient celles mises en œuvre par les institutions dirigeantes, les décisions prises à des échelles plus petites par les individus ou les communes peuvent faire une grande différence pour la conservation des insectes face au dérèglement climatique. Par exemple, les bas-côtés des routes, les espaces verts publics et les jardins individuels constituent des habitats et des refuges importants pour les insectes. Ainsi, il est nécessaire d’investir dans la vulgarisation afin de promouvoir le rôle des insectes dans les écosystèmes auprès de tous types de publics, dont les enfants, et ce particulièrement dans les villes, où les effets des extrêmes climatiques sont souvent exacerbés. Les particuliers peuvent jouer un rôle important pour rendre les villes plus adaptées à la vie des insectes et des autres espèces végétales et animales. Les solutions sont généralement peu coûteuses et les scientifiques expliquent quelles actions pertinentes sont à mettre en place à l’échelle individuelle. Le jardin s’avère un bon endroit pour conserver des plantes sauvages et à fleur ou en implanter, même un rebord de fenêtre conçu de manière appropriée peut être adéquat. Le jardinage respectueux des insectes réduit l’empreinte carbone individuelle et nous récompense sous la forme de produits comestibles et d’une abondance florale, appréciée par les humains et leurs amis à six pattes.

Les migrations de l’Homo erectus javanais il y a 1,8 millions d’années environ

14 novembre 2022 by osuadmin

La migration des Homo erectus en Asie du Sud-Est au Pléistocène précoce est un élément essentiel à notre compréhension de l’évolution du genre Homo. Or, la restitution d’une histoire plausible bute à la fois sur une chronologie controversée et sur la connaissance trop parcellaire de leur environnement en rapide évolution. Il s’agit donc de déterminer la période de dispersion des H. erectus en Asie du Sud-Est, de reconstruire leur environnement à cette période, et de déterminer leurs trajectoires migratoires. Une équipe de scientifiques, dont certains CNRS-INSU (voir encadré) a mené un travail selon une méthode inédite de reconstruction globale qui permet de retracer la chronologie du peuplement de l’Asie du Sud-Est.

L’étude comporte trois volets : (1) Tout d’abord, en utilisant la méthode de datation par nucléides cosmogéniques (10Be et 26Al) pour la première fois pour l’Homme de Java, l’équipe a constaté que les H. erectus se sont déployés à Sangiran (Java) vers 1,8 Ma. Cet âge étonnamment ancien, proche de celui des plus anciens H. erectus chinois ou géorgiens, impose de réviser les modalités de circulations en Asie continentale. (2) Ensuite, en adossant des méthodes numériques de reconstruction des paysages à un faisceau d’observations géomorphologiques, le contexte physiographique régional a été établi. Celui-ci était fondamentalement différent de l’Actuel, puisqu’il proposait des conditions continentales hospitalières sur l’ensemble de la Sonde (la plateforme continentale semi-inondée couvrant l’ouest de l’Asie du Sud-Est) tandis que l’île de Java émergeait tout juste de l’océan et se connectait à la Sonde. (3) Enfin, en appliquant des simulations numériques de déplacements écologiques aux hominidés, l’équipe a pu établir de façon inédite les chemins de migrations et lieux d’accumulation les plus probables des H. erectus au travers de ces paysages reconstruits.

Il ressort que la dispersion des H. erectus au travers de la Sonde s’est établie sur des dizaines ou centaines de milliers d’années, un temps suffisamment long pour que les changements dans leur environnement physique -climatique ou physiographique- aient influé sur les processus migratoires et comportementaux des H. erectus. Cette nouvelle approche offre un nouveau cadre pour évaluer l’évolution des hominidés.

Voir en ligne : L’article sur le site de l’INSU

La circulation océanique permet de reconstruire l’arbre généalogique des populations marines

15 novembre 2022 by osuadmin

Les coraux, éponges, algues et herbiers constituent nos paysages littoraux sous-marins où cohabitent des organismes fixés au substrat ou sédentaires à l’état adulte (mollusques, crustacées et poissons côtiers). Durant leur premier stade de vie, la majorité de ces espèces marines se disperse. Sous forme de propagules (œufs, larves, graines, etc.), elles sont transportées par les courants océaniques sur de grandes distances. La connectivité, processus qui caractérise ces échanges d’individus et de leurs gènes dans l’espace, est cruciale dans la structure spatiale, la dynamique démographique et la diversité génétique de ces populations marines. Dans le contexte actuel de perte de biodiversité, nous devons ainsi comprendre comment le matériel génétique se transmet dans l’espace d’une population à une autre, mais aussi dans le temps d’une génération à une autre.

Une équipe de scientifiques, dont certains CNRS-INSU (voir encadré), a utilisé un modèle biophysique permettant d’obtenir une représentation réaliste du transport dû aux courants grâce à des simulations de la circulation océanique. Couplé avec des outils issus de la théorie des graphes, l’équipe a défini des probabilités de connexions génétiques résultant d’évènements successifs de dispersion (Fig. 1a, b). La connectivité filiale (probabilité qu’une population soit parente à une autre) a été distinguée de la connectivité coalescente (la probabilité que deux populations partagent des « ancêtres » communs). Ces modèles innovants ont permis de reconstruire le flux de gènes d’espèces représentatives de la biodiversité de l’écosystème côtier méditerranée, ensuite comparé à des observations de différenciation génétique préexistantes.

En reconstruisant les arbres généalogiques des populations marines, la connectivité coalescente nouvellement définie présente de meilleures prédictions de flux de gènes comparées aux modèles antérieurs (Fig. 2). La vitesse du flux de gènes est plus rapide que ce que l’on pensait (d’une dizaine à une centaine de kilomètres par génération) ce qui suggère que la capacité d’adaptation des populations marines aux changements climatiques pourrait être plus rapide qu’envisagée jusqu’à présent. Les structures génétiques observées à petite échelle ne seraient donc pas dû à des barrières de transport mais plutôt à de l’adaptation aux contrastes environnementaux abrupts, suggérant une possible plasticité de la diversité génétique en quelques générations de dispersion. Ce modèle offre une solution numérique flexible et économique pour comprendre et possiblement prédire la future réorganisation spatiale de la biodiversité due au changement global, contribuant ainsi à améliorer la gestion et à la protection des écosystèmes.

: Illustration schématique des deux modèles de connectivité multi-générations utilisés dans cette étude afin de prédire le flux de gènes chez 47 espèces réparties en neuf groupes taxonomique.

Crédit : MIO


Performance des différents modèles de prédiction de flux de gènes sur 58 études de génétique des populations.: Les deux modèles de connectivité multi-génération développés présentent de meilleurs résultats que les modèles utilisés jusqu’à présent.

Crédit : MIO

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INSU

L’odyssée de l’arbre de fer

17 novembre 2022 by osuadmin

Savez-vous que les forêts européennes comptent bien moins d’espèces de plantes que leurs équivalentes nord-américaines ou asiatiques ? Cette réalité d’aujourd’hui n’était pas le cas hier. Non, il ne s’agit pas d’impact humain, mais de l’histoire biogéographique des taxons végétaux qui autrefois présents en Europe ont, pour beaucoup, disparu de la région des suites des glaciations compte tenu de la particularité géographique européenne. Dans une étude publiée dans Review of Palaeobotany and Palynology, une équipe de chercheurs eurasiatiques s’est intéressée particulièrement à l’un de ces taxons dont l’histoire biogéographique apparaît désormais bien plus complexe que nous le pensions.

Pour restituer et comprendre l’histoire biogéographique des plantes et des écosystèmes en général, les chercheurs s’intéressent à une multitude de restes végétaux (feuilles fossiles, grains de pollen, fruits, graines) qui sont souvent très bien conservés dans les sédiments. Ils s’accumulent dans les bassins sédimentaires d’où ils peuvent être extraits et analysés des millions d’années plus tard, une approche essentielle de la paléoécologie. Parmi les restes végétaux, les grains de pollen ont mis en lumière la diminution importante de la biodiversité végétale en Europe au cours des cinq derniers millions d’années. En effet, la morphologie du pollen permet d’identifier la plante qui l’a produit, le plus souvent jusqu’au niveau du genre.

Pourtant, une équipe internationale est parvenue à différencier les deux espèces actuelles du même genre Parrotia, ce qui constitue une avancée capitale.

En effet, le Parrotie de Perse, encore appelé Arbre de fer (Parrotia persica C.A.Mey) fut pendant des décennies considéré comme la seule espèce du genre. Aujourd’hui cette espèce est endémique de la forêt hyrcanienne (sud de la mer Caspienne) mais fut autrefois très répandue sur le continent européen. Les pollens de Parrotia trouvés dans les archives sédimentaires étaient automatiquement affiliés à P. persica. Cela signifie également que tous les paramètres écologiques de P. persica étaient transposés dans les restitutions paléoécologiques. À vrai dire les pollens fossiles sont morphologiquement très proches en microscopie optique de ceux de l’espèce P. persica et il en va de même pour les feuilles fossilisées. Mais voici une dizaine d’années que l’existence d’une autre espèce, Parrotia subaequalis (Hung T. Chang) R.M.Hao & H.T. Wei, a été mise en évidence en Chine à plus de 600 km de la forêt caucasienne.

Les feuilles ont été étudiées en premier avec des conclusions sans appel : les feuilles, à bords lisses, du Parrotie de Perse sont aisément distinguables de celles de son cousin chinois aux bords dentés. Notre étude met en lumière des différences morphologiques significatives entre les grains de pollens des deux espèces en microscopie électronique à balayage, appuyées par une différenciation biométrique. Ces différences morphologiques ont été décelées dans le registre fossile, les spécimens antérieurs à 15 millions d’années paraissant attribuables au Parrotie chinois alors que les spécimens plus récents s’apparentent au Parrotie persan, ce qui ouvre de nouvelles perspectives de recherche sur le matériel pollinique fossile abondamment disponible.

Cette étude illustre combien notre connaissance de la biodiversité des forêts est encore incomplète. Sachant que les forêts européennes étaient plus riches avant les glaciations, il apparaît que leur richesse passée reste sous-estimée. Aujourd’hui, ces aires de répartition résiduelles minuscules comme la forêt hyrcanienne, sont des puits de connaissance inestimables et leur préservation est cruciale pour éclairer le passé de nos forêts afin d’anticiper leur devenir.

Le cas de Parrotia n’est certainement pas une exception et la variabilité dans le temps de nombreux autres taxons végétaux restent encore à approfondir. Ces études visent inexorablement à clarifier l’évolution de la diversité végétale sur notre le continent européen.

Comparaison du pollen de Parrotia persica (à gauche) et Parrotia subaequalis (à droite) observé en microscopie électronique à balayage.

Aujourd’hui l’espèce P. persica est endémique de la forêt hyrcanienne située au nord de l’Iran et sur l’est de l’Azerbaïdjan ; l’espèce P. subaequalis est endémique d’une petite aire géographique à l’est de la Chine.

Crédit : B. Adroit

Penser globalement, agir localement : comment gérer le pâturage en zone aride dans un climat qui se réchauffe

25 novembre 2022 by osuadmin

Une équipe internationale d’une centaine de scientifiques, coordonnée par INRAE, le CNRS et l’Université d’Alicante (Espagne), a mené une première étude mondiale afin d’évaluer l’impact du pâturage sur les écosystèmes arides de la planète, où se situent 78 % des parcours. Leurs résultats, publiés le 24 novembre dans la revue Science, montrent que le pâturage est bénéfique sous des climats relativement froids, et dans des zones géographiques montrant une forte biodiversité animale et végétale. A l’inverse, ces effets deviennent largement délétères dans les régions plus chaudes de la planète et pauvres en biodiversité. Les conclusions de cette étude peuvent contribuer à développer une gestion plus durable des pâturages, ainsi qu’à établir des actions de gestion et de restauration efficaces visant à atténuer les effets du changement climatique et de la désertification.

Le pâturage est une activité essentielle à l’élevage d’animaux domestiques. Il assure la subsistance d’une grande partie de la population mondiale, soutient d’importantes activités culturelles et spirituelles et est étroitement lié à de nombreux objectifs de développement durable des Nations Unies. Dans les zones arides, le pâturage est particulièrement important, puisque ces terres constituent 78 % des terres de parcours dans le monde et font vivre plus d’un milliard de personnes qui dépendent directement du bétail comme source de protéines et de revenus. Cependant, le pâturage est également considéré comme un facteur majeur de dégradation des sols et accélérant la désertification dans le monde. Malgré ces enjeux, aucune étude à ce jour n’avait tenté de caractériser l’effet du pâturage à une échelle mondiale. INRAE, le CNRS et l’Université d’Alicante (Espagne) ont associé plus de 100 scientifiques de 26 pays pour mener une vaste enquête de terrain sur 326 zones arides situées sur tous les continents. Ils ont pour cela développé des protocoles standardisés pour évaluer les impacts de la pression croissante du pâturage sur la capacité des écosystèmes mondiaux à fournir neuf services écosystémiques essentiels, parmi lesquels la fertilité et la protection contre l’érosion des sols, la production de fourrage/bois et la régulation du climat.

Des effets contrastés qui dépendent du climat et de la biodiversité

Leurs résultats montrent que l’effet du pâturage peut varier de manière importante à l’échelle globale et dépend directement des conditions climatiques, des sols et de la biodiversité locale. Ainsi, le pâturage est généralement bénéfique en zones arides sous des climats relativement froids comme les steppes de la Mongolie ou de la Patagonie, et dans des écosystèmes montrant une forte biodiversité animale et végétale comme les savanes africaines et le maquis méditerranéen. La diversité des plantes et des mammifères herbivores – tant domestiques que sauvages – promeut dans ces zones la fourniture de services essentiels comme la production de fourrage pour le bétail (qualité et quantité), ou le stockage de carbone, et la fertilité des sols, tout en limitant leur érosion. A l’inverse, les effets du pâturage deviennent largement délétères dans les zones arides plus chaudes et pauvres en biodiversité, par exemple dans certaines zones subdésertiques proches du Sahel, en Namibie, en Australie ou au Mexique (aux marges du désert de Sonora). Ainsi, le surpâturage tend à diminuer les stocks de carbone et la fertilité des sols et à augmenter l’érosion des sols à mesure que le climat devient plus chaud.

Si le pâturage est plutôt bénéfique sous des climats relativement froids, cette étude suggère que le pâturage pourrait interagir avec le changement climatique en cours et réduire la fourniture de services écosystémiques dans les zones arides les plus chaudes de la planète, avec des effets potentiellement dévastateurs pour le devenir de ces écosystèmes et leurs habitants [par exemple, dégradation accrue des sols et désertification]. Dans ce contexte, elle met également en lumière l’importance de préserver la biodiversité des zones arides mondiales dans leur intégralité (animale et végétale), non seulement pour conserver la capacité des écosystèmes aride à fournir des services essentiels pour les êtres humains, mais aussi pour atténuer le changement climatique et maintenir un élevage en climat plus chaud. La réponse des écosystèmes aux changements climatiques en cours – et leur atténuation – pourrait largement dépendre de la manière dont les pâturages sont gérés à l’échelle locale à mesure que le climat global se réchauffe. En résumé il s’agit de « penser globalement, agir localement ».

« Qu’est-ce qu’une zone aride ?

Les zones arides se définissent comme zones tropicales et tempérées avec un indice d’aridité inférieur à 0,65 couvrent 45 % de la surface terrestre et abritent un tiers de la population mondiale. Ils regroupent des écosystèmes subhumide, semi-aride, aride et hyperaride comme le maquis méditerranéen, les steppes, les savanes et les déserts. »

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INRAE