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Comment le changement climatique perturbe les écosystèmes
Le monde se réchauffe de plus en plus - et de nombreux organismes originaires des basses latitudes ou des hautes altitudes se déplacent plus haut.
Cependant, de nouveaux organismes se déplaçant dans un nouvel habitat pourraient perturber l'équilibre écologique qui a été établi sur une longue période. Les plantes et les herbivores se caractérisent par une co-évolution à long terme, qui façonne à la fois leur répartition géographique et les caractéristiques qu'ils présentent dans les sites qu'ils occupent.
En altitude, on constate que les insectes herbivores sont généralement moins abondants et que les plantes sont à leur tour moins bien défendues contre les herbivores, en raison d'une énergie plus faible et de saisons de croissance plus courtes. En revanche, les espèces végétales de basse altitude se défendent contre des herbivores plus abondants et plus diversifiés, que ce soit au moyen de pointes, d'épines ou de poils, ou par des substances toxiques. Le changement climatique pourrait perturber cette organisation écologique.
Des sauterelles transférées à haute altitude
Dans le cadre d'une expérience, des chercheurs de l'ETH Zurich, de l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) et de l'Université de Neuchâtel ont étudié ce qui pourrait se passer si des herbivores - en l'occurrence, diverses sauterelles de moyenne altitude - s'installaient dans des prairies alpines situées à plus haute altitude et y rencontraient de nouvelles communautés végétales. L'étude vient d'être publiée dans la revue Science.
Les scientifiques ont déplacé diverses espèces de sauterelles de moyenne altitude (1 400 mètres au-dessus du niveau de la mer) vers trois sites de prairies alpines à des altitudes de 1 800, 2 070 et 2 270 mètres au-dessus du niveau de la mer, où les écologistes ont placé les sauterelles dans des cages. Les sauterelles locales avaient auparavant été retirées des zones expérimentales. L'expérience a été menée dans la région d'Anzeindaz, dans les Alpes vaudoises.
Dans leur étude, les scientifiques ont mesuré des éléments tels que la façon dont la biomasse, la structure et la composition des communautés végétales alpines ont changé sous l'influence des insectes herbivores. ils ont également cherché à savoir si certaines espèces végétales étaient plus sensibles à l'herbivorie, par exemple les plantes aux feuilles plus dures, ou celles qui contiennent plus de silice ou d'autres constituants tels que les phénols ou les tanins.
Les sauterelles des plaines influencent la communauté alpine
Les écologistes ont découvert que le comportement alimentaire des sauterelles avait une nette influence sur la structure et la composition de la végétation de la flore alpine. Les communautés alpines présentent une structure claire dans l'organisation de la canopée, avec des plantes à feuilles dures en haut, et des plantes plus tolérantes à l'ombre avec des feuilles plus tendres en bas. Mais cette organisation naturelle a été perturbée, car les sauterelles transloquées ont préféré se nourrir de plantes alpines plus hautes et plus résistantes, qui présentaient des caractéristiques fonctionnelles telles que la structure des feuilles, la teneur en nutriments, les défenses chimiques ou une forme de croissance similaire à celle de leurs précédentes plantes alimentaires d'altitude inférieure. En conséquence, les insectes ont réduit la biomasse des plantes alpines dures dominantes, ce qui a favorisé la croissance d'espèces végétales de petite taille que les herbivores évitent. La diversité végétale globale a donc augmenté à court terme.
«Les herbivores immigrés consomment des plantes spécifiques dans leur nouveau lieu de résidence, ce qui modifie et réorganise l'interaction compétitive entre ces espèces végétales alpines», explique le premier auteur de l'étude, Patrice Descombes. Le réchauffement climatique, par exemple, pourrait perturber l'équilibre écologique car les animaux mobiles, dont de nombreux insectes herbivores, peuvent étendre leur habitat à des altitudes plus élevées plus rapidement que les plantes sédentaires. Les insectes herbivores des basses altitudes pourraient donc avoir du mal à s'installer dans des habitats alpins où les plantes résidentes sont insuffisamment ou pas du tout préparées à se défendre contre ces nouveaux herbivores. Cela pourrait modifier la structure et le fonctionnement actuels des communautés végétales alpines dans leur ensemble. Le changement climatique aurait donc un impact indirect sur les écosystèmes, en plus des conséquences directes de la hausse des températures.
Les facteurs importants de la modification des écosystèmes
Pour Loïc Pellisier, professeur d'écologie du paysage à l'ETH Zurich et au WSL, cet effet indirect du changement climatique sur les écosystèmes est l'une des choses les plus importantes qui ressortent de l'étude : «La recherche sur l'impact du climat a largement étudié les effets directs de la température sur les écosystèmes, mais ces nouvelles interactions qui se produisent entre les espèces qui s'installent dans de nouveaux habitats pourraient générer d'importantes modifications structurelles. Elles sont des facteurs importants de changement des écosystèmes dans un climat de plus en plus chaud.»
Avec leurs résultats, les chercheurs veulent également améliorer les modèles qui n'ont jusqu'à présent intégré que de manière inadéquate de tels processus. Ils espèrent également que cela permettra d'améliorer les pronostics sur la manière dont le changement climatique influencera le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils fournissent.