La valeur des collections d’histoire naturelle et les informations qui peuvent en être tirées ont augmenté au fil du temps, les efforts de numérisation les rendant plus largement disponibles pour l’étude. Crédit : Illustration d’Emile-Allain Séguy
Les émissions de gaz à effet de serre entraînant un réchauffement constant du climat de la Terre, nous assistons à un nombre croissant d’événements météorologiques extrêmes et anormaux. Mais prévoir et analyser les effets de ce qui est, par définition, une anomalie, peut s’avérer délicat.
Selon les scientifiques, des échantillons de musée pourraient apporter quelques réponses. Dans une première étude de ce type, une équipe de l’université de Floride a utilisé des spécimens d’histoire naturelle pour démontrer que des journées anormalement chaudes et froides peuvent prolonger la durée d’activité des papillons de jour et de nuit de près d’un mois.
« Les résultats ne sont pas du tout ceux auxquels nous nous attendions », a déclaré l’auteur principal Robert Guralnick, conservateur de l’informatique de la biodiversité au Musée d’histoire naturelle de Floride.
La plupart des études considèrent le changement climatique et ses conséquences à travers le périscope de l’augmentation de la température moyenne. Au fur et à mesure que la température augmente, les plantes et les animaux d’une région donnée deviennent actifs plus tôt au printemps, retardent leur dormance jusqu’à plus tard en automne et modifient lentement leur aire de répartition pour s’aligner sur le climat dans lequel ils sont le mieux à même de survivre.
Le temps erratique ajoute une couche de complexité à ces schémas, avec des conséquences inconnues qui dressent un écran opaque devant les scientifiques qui tentent de prédire l’avenir des écosystèmes mondiaux.
« La littérature scientifique avait déjà laissé entendre que les anomalies météorologiques pouvaient avoir des effets cumulatifs sur les écosystèmes, mais rien n’abordait directement cette question à grande échelle », a déclaré M. Guralnick.
Cette omission, a-t-il expliqué, est principalement due à un manque de données suffisantes. Alors que les données climatiques sont collectées de manière fiable dans de nombreuses régions du monde depuis plus d’un siècle, il est plus difficile d’obtenir des informations sur la localisation et l’activité des organismes.
Les musées d’histoire naturelle sont de plus en plus considérés comme une solution potentielle. Les plus anciens musées ont accumulé des spécimens pendant des centaines d’années et les efforts récents de numérisation des collections ont permis de rendre leur contenu largement accessible. Mais les archives numériques des musées présentent des pièges et des inconvénients qui leur sont propres.
Dans la première étude de ce type, des chercheurs de l’Université de Floride ont utilisé des spécimens d’histoire naturelle pour montrer que des journées chaudes et froides hors saison peuvent prolonger la période d’activité des papillons de nuit et des papillons diurnes de près d’un mois. Crédit : Illustrations d’Emile-Allain Séguy
En 2022, Michael Belitz, coauteur de l’étude, a constitué un ensemble de données sur les papillons de nuit et les papillons diurnes provenant de collections de musées afin de tracer la voie à suivre pour les autres chercheurs souhaitant utiliser des données similaires. Le résultat est un manuel d’instruction complet sur la manière de recueillir, d’organiser et d’analyser les informations provenant de spécimens d’histoire naturelle.
Avec cette ressource solide à leur disposition, Belitz et ses collègues ont voulu voir s’ils pouvaient détecter un signal à partir de modèles météorologiques aberrants. Limitant leurs analyses à l’est des États-Unis, les auteurs ont utilisé les données de 139 espèces de papillons et de mites collectées entre les années 1940 et 2010.
Leurs résultats sont sans équivoque : Les conditions météorologiques exceptionnellement chaudes et froides ont considérablement modifié l’activité des insectes, dans une plus large mesure que l’augmentation moyenne de la température mondiale au cours des dernières décennies.
La localisation et le calendrier des événements météorologiques extrêmes ont influencé la réaction des insectes. Aux latitudes élevées, les journées chaudes de l’hiver ont permis aux papillons de nuit et aux papillons diurnes d’être actifs plus tôt au printemps. Les journées exceptionnellement froides ont permis aux insectes de toutes les latitudes de rester actifs plus longtemps, et la combinaison de températures exceptionnellement élevées et basses a eu l’effet le plus important.
« La succession de journées anormalement froides et chaudes limite la capacité des insectes à fonctionner de manière optimale », a déclaré M. Guralnick. « Si le froid ne tue pas, il ralentit et peut forcer les insectes à la torpeur. Les insectes peuvent se remettre assez rapidement des vagues de froid et avoir une durée de vie plus longue, ce qui est le résultat direct des baisses soudaines de température. »
Le fait que les insectes soient actifs plus longtemps peut sembler une bonne chose à première vue. Mais plutôt qu’un contrepoids aux répercussions négatives du changement climatique, Lindsay Campbell, coauteur de l’étude sur les moustiques, souligne que l’allongement ou la modification de la durée de vie des insectes peut également se traduire par une augmentation des possibilités de transmission des agents pathogènes.
« Il existe une corrélation entre El Niño et les épidémies de fièvre de la vallée du Rift en Afrique de l’Est, et des observations anecdotiques montrent que des printemps exceptionnellement chauds ou chauds et secs, suivis de fortes précipitations, sont également liés à une augmentation des épidémies », a déclaré Lindsay Campbell, professeur adjoint à l’Université de Floride.
La stabilité à long terme des écosystèmes dépend aussi entièrement de l’activité synchronisée de leurs éléments constitutifs, et les plantes ne réagissent pas forcément aux conditions météorologiques extrêmes de la même manière que les insectes. Si les papillons de nuit et les papillons diurnes s’envolent trop tôt, ils risquent de rencontrer des plantes qui n’ont pas encore produit de feuilles ou de fleurs, et de dépenser leur énergie dans une vaine recherche de nourriture.
Et comme la définition de ce qui est « extrême » change constamment, il n’est pas certain que les insectes soient capables de suivre le rythme des changements.
« À mesure que la température moyenne et la variabilité du climat augmentent, la résilience d’un organisme va chuter brutalement », a déclaré M. Guralnick. « Les événements extrêmes d’aujourd’hui deviendront beaucoup plus extrêmes à l’avenir et, à un moment donné, la capacité à se protéger contre ces changements atteindra ses limites.
Référence : « Weather anomalies more important than climate means in driving insect phenology » par R. P. Guralnick, L. P. Campbell, et M. W. Belitz, 5 mai 2023, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-023-04873-4
L’étude a été financée par la National Science Foundation et le National Institute of Food and Agriculture.