Insectes, changement climatique et mécanismes de défense des végétaux: découvrir le lien qui les unit
L’Arctique se réchauffe deux fois plus rapidement que la moyenne mondiale. Le changement climatique a un impact inédit sur cette région à l’échelle du passé récent de la terre, et les scientifiques tentent d’en comprendre les conséquences. L’un des changements perçus s’opère au niveau des composés organiques volatils (COV). Les COV sont des substances chimiques libérées par les plantes pour se protéger des facteurs de stress, comme les températures élevées et les attaques d’insectes herbivores. Dans l’Arctique, les COV ont une grande incidence sur la formation des aérosols. Les COV revêtent une importance capitale pour les modèles climatiques, car les aérosols dispersent le rayonnement et peuvent contrecarrer le réchauffement climatique. De précédentes études ont montré que le réchauffement augmentait les COV en Arctique. «Mais il convient de noter que, selon les estimations, l’impact du refroidissement est bien moindre que l’impact du réchauffement engendré par les émissions de gaz à effet de serre», déclare Tao Li, professeur adjoint d’écologie terrestre à l’Université de Copenhague, au Danemark, et post-doctorant titulaire d’une bourse de recherche Marie Skłodowska-Curie. Les causes profondes de ces changements demeurent toutefois inconnues. Le projet HIVOL a donc décidé d’étudier les liens entre les COV de l’Arctique, la hausse des températures et l’herbivorisme des insectes. L’équipe a mené plusieurs expériences portant sur le changement climatique à long terme, qui se sont étalées sur des périodes allant de quelques mois à plusieurs décennies. Dans le cadre de ces expériences, de petites zones de la toundra sont chauffées par des serres à ciel ouvert afin de tenter d’imiter le climat de demain. «La comparaison entre les mesures des zones chauffées et les environnements adjacents nous permet d’évaluer les changements induits par le climat», explique Riikka Rinnan, professeure au département de biologie et directrice de Rinnan Lab à l’Université de Copenhague. Le projet visait notamment à mesurer les changements au niveau des attaques d’insectes sur les plantes ligneuses sous l’effet du réchauffement dans l’Arctique, à déterminer leur incidence sur les émissions de COV, et à définir la manière d’intégrer l’impact de l’herbivorisme des insectes dans les modèles d’émission en vue d’extrapoler ces informations à une plus grande échelle. «Nos recherches montrent que le réchauffement augmente non seulement directement les émissions de COV, mais qu’il a également des effets indirects importants, en augmentant la pression de prise de nourriture par les insectes, par exemple», ajoute Tao Li, chercheur principal du projet HIVOL.
Découvrir les liens
L’impact de la prise de nourriture par les insectes varie en fonction des espèces de plantes et d’insectes en question. Il est intéressant de noter que les niveaux de prise de nourriture par les insectes broyeurs ont eu des effets plus importants sur les émissions de COV que le seul réchauffement climatique. «Étonnamment, le réchauffement amplifie l’impact des insectes broyeurs sur les émissions de COV, et ces effets semblent être constants, quelle que soit la durée du réchauffement», précise Tao Li. Dans la forêt boréale de bouleaux de montagne, l’équipe a découvert que les taux d’émission augmentaient de manière linéaire avec l’étendue des dégâts causés aux feuilles par la prise de nourriture des chenilles. En outre, certains composés spécifiques étaient uniquement libérés lorsque les chenilles des papillons nocturnes se nourrissaient de feuilles. Ces nouveaux résultats pourraient donner naissance à d’autres axes de recherche et être utilisés pour surveiller les modifications des écosystèmes et contribuer aux stratégies de lutte contre les nuisibles. «Les COV pourraient servir de biomarqueurs pour la détection non invasive et la surveillance des populations de chenilles dans la forêt de bouleaux de montagne», explique Tao Li.
Quelle est la prochaine étape?
Rinnan Lab continuera de mener des expériences pour évaluer les réponses dans les forêts de bouleaux de montagne avec différents scénarios d’infestation des herbivores. «Nous allons également élargir la portée de nos travaux à plus grande échelle et mesurer les émissions de COV d’une forêt de bouleaux de montagne tout entière, tout en surveillant les densités d’insectes. Nos activités visant à développer les réponses et la modélisation continueront à bénéficier des résultats d’HIVOL», ajoute Riikka Rinnan.
Mots‑clés
HIVOL, herbivorisme, COV, changement climatique, émissions, Arctique, plantes, insectes