Pour survivre, les animaux devront s'adapter plus rapidement au changement climatique

Le 28 juin dernier, au moment de sortir pour aller rendre visite à ses mésanges charbonnières, une espèce native d'Europe, Anne Charmantier s'attendait à trouver des oisillons fringants et en bonne santé.

En ouvrant avec délicatesse les trappes des nichoirs en bois (petite astuce pour étudier ces oiseaux), elle était troublée par le silence qui régnait à l'intérieur, où une scène macabre l'attendait : tous les oisillons étaient morts dans leur nid. Écologiste de l'évolution au Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Anne Charmantier étudie les mésanges charbonnières depuis 15 ans, assez longtemps pour savoir que ce triste événement n'était pas normal.

La coupable était la vague de chaleur qui avait sévi en Europe à la fin du mois de juin. À Montpellier, là où sont installés les nichoirs, les températures avaient alors dépassé les 43 °C en battant les records précédents par plus de 6 °C.

« La chaleur était tellement plus intense que tout ce que nous avions vécu jusque-là, » raconte Charmantier. « C'était effrayant. »

Bien que ce cas ne soit qu'une anecdote de plus, les scientifiques prévoient que ces vagues de chaleur extrêmes deviendront de plus en plus fréquentes à mesure que le climat évoluera et s'accompagneront de graves conséquences pour la survie de certaines populations.

La question qui occupe l'esprit des scientifiques est la suivante : le rythme du changement climatique est-il trop élevé pour que les animaux et leur progéniture aient le temps de se mettre à l'abri en s'adaptant rapidement ?

« Le changement climatique est l'une des menaces les plus sérieuses qui pèseront sur notre société et la biodiversité dans le siècle à venir, » déclare Thomas Reed, écologiste de l'évolution à l'University College Cork, en Irlande. « Au bout du compte, les populations n'auront d'autres choix que d'évoluer » pour survivre.

REPRODUCTION PRÉCOCE

Les scientifiques comme Charmantier et Reed étudient la façon dont les animaux du monde entier réagiront à un nouvel environnement façonné par le changement climatique. L'augmentation des températures de l'eau et de l'air, la montée des eaux, l'intensification des tempêtes et la fonte des glaces sont en train de créer un monde radicalement différent pour les espèces dont l'évolution a permis l'adaptation à des conditions très spécifiques.

De nombreuses études se sont demandées comment telle ou telle autre espèce allait s'en sortir face au changement climatique mais un nouveau rapport publié en juillet dans la revue Nature Communications a réalisé une analyse transversale en compilant l'ensemble des données pour aboutir à des conclusions plus générales.

L'auteure principale de l'étude, Viktoriia Radchuk, a parcouru plus de 10 000 résumés d'études publiées à la recherche de données pertinentes à inclure dans l'analyse.

Les chercheurs se sont focalisés sur la recherche de taxons autres que les plantes (amphibiens, mammifères, oiseaux, reptiles et insectes) afin de dégager une tendance du réchauffement des températures dans les régions étudiées.

Le réchauffement climatique d'une région entraîne des effets en cascade : les températures restent plus chaudes la nuit, des vrilles vertes jaillissent des arbres et les insectes entament leur folle danse nuptiale. L'abondance de nouvelles feuilles aux nuances vert-jaune et de fleurs bourgeonnantes offre un festin de roi aux chenilles affamées. Ces petites chenilles finissent par trouver leur chemin jusqu'au bec grand ouvert des oisillons après un bref passage dans celui de leurs chers parents.

Avec le réchauffement, le printemps arrive plus tôt et s'accompagne donc de conséquences non négligeables pour les animaux. L'équipe de Radchuk a mis en évidence un lien étroit entre le calendrier des événements du cycle de la vie, comme la reproduction, et le réchauffement climatique : les animaux avancent généralement leur période de reproduction pour être en harmonie avec le nouveau calendrier.

En moyenne, la période à laquelle les oiseaux pondent leurs œufs arrive presque deux semaines plus tôt qu'il y a un siècle. Étant donné que de nombreux passereaux ne mettent qu'un mois à élever leurs oisillons, cette avance de deux semaines est un bouleversement considérable de leur cycle de vie.

« Si les oiseaux ne s'ajustent pas, alors les oisillons arriveront bien après la disparition des chenilles et mourront de faim, » explique Charmantier.

Après avoir établi grâce aux études analysées que le réchauffement climatique poussait certains animaux à se reproduire plus tôt, l'équipe s'est ensuite demandé si les animaux pouvaient évoluer avec le changement climatique. L'échantillon à analyser en tenant compte de ces paramètres plus spécifiques est alors descendu à 13 espèces, presque toutes des oiseaux.

Ce qui intéressait les chercheurs, c'était de comprendre les cas où ils pouvaient être « témoins d'une évolution en action… qui se produit en l'espace de quelques générations, » indique Charmantier.

L'évolution peut se produire très rapidement, sur quelques années, ou peut se faire plus lentement. Chez les insectes qui se reproduisent à un rythme effréné, l'évolution survient très vite alors que chez des oiseaux ou chez les mammifères à la durée de vie plus longue, ce processus prend beaucoup plus de temps.

La sélection naturelle n'est qu'une force motrice de l'évolution parmi d'autres. Pour qu'il y ait sélection naturelle, explique Charmantier, il faut que certains individus disposant d'une capacité spécifique, par exemple se reproduire plus tôt, soient favorisés. Si cette reproduction précoce amène les parents à avoir plus de petits (en raison d'un gène) alors cela signifie que la sélection naturelle est à l'œuvre pour que les animaux puissent se reproduire plus tôt.

L'équipe a trouvé pour de nombreuses espèces les preuves d'une sélection qui les amenait à se reproduire plus tôt en raison du changement climatique. « Mais l'évolution ne sera jamais assez rapide si l'on en croit les prévisions relatives au climat, » fait remarquer Charmantier.

Les oiseaux devraient avancer encore plus leur reproduction pour garantir la pérennité de leur population.

Les animaux qui ne parviennent pas à suivre le rythme du réchauffement en avançant leur période de reproduction n'élèvent pas autant de petits. C'est le cas par exemple du chevreuil et des écureuils terrestres de Columbia. Si un animal n'arrive pas à s'adapter, il est possible que sa population locale finisse par disparaître, affirme Reed, coauteur de l'étude parue dans Nature Communications.

Reed admet que l'étude n'offre qu'un petit aperçu qui ne permet pas de généraliser à toutes les populations et tous les animaux. Les espèces généralistes qui mangent différents types de nourriture ou vivent dans différents modèles d'habitats pourraient se révéler plus résistantes face au changement climatique. (À lire : Favorisés par le réchauffement climatique, les ratons laveurs colonisent la planète.)

Jeremy Cohen est chercheur postdoctorant à l'université du Wisconsin, il n'a pas participé à l'étude mais nous fait part de ses doutes quant à la nature évolutive de cette réaction : « Les oiseaux pourraient simplement réagir rapidement aux événements climatiques sans que ce soit pour autant une réaction évolutive transmise à travers les générations. »

Les résultats des études précédentes font état de changements dans les périodes de migration et de reproduction liés au réchauffement des températures, ce qui suggère plutôt une réaction comportementale. Les scientifiques auraient besoin de données génétiques hautement qualitatives pour les individus d'une population afin de prouver que les gènes responsables de la reproduction sont bel et bien transmis à la génération suivante. Selon Cohen, des changements au niveau des caractéristiques morphologiques, comme la taille, auraient constitué des preuves plus convaincantes de la nature évolutive de cette réaction au changement climatique.

« C'est une évaluation globale valable, » observe Jeffrey Lane, écologiste de l'évolution à l'université de la Saskatchewan, non impliqué dans l'étude. « Sa plus grande découverte est que les animaux ne suivent pas le rythme. »

Les données fournies par l'étude parue dans Nature Communications proviennent pour la plupart de climats tempérés en Europe et aux États-Unis où les périodes ininterrompues de relevé des données sont les plus longues. Les régions tropicales et Arctique restent à ce jour méconnues mais les chercheurs font tout leur possible pour combler ces lacunes.

CAP SUR LE NORD VERS L'ARCTIQUE

Les scientifiques dont les recherches portent depuis plusieurs années sur une population donnée d'animaux ont accumulé le type de données génétiques grâce auxquelles il est possible de savoir si les animaux évoluent avec le changement climatique, et pour le moment la réponse n'est pas très optimiste.

Sur une petite île sableuse de l'Arctique, les guillemots à miroir se reproduisent plus tôt et tentent de tenir le rythme de fonte des glaces.  George Divoky a documenté les changements chez ce petit oiseau marin sur une période de 47 ans au nord de son aire de répartition. Année après année, il a ainsi pu être témoin de la disparition toujours plus rapide de la banquise.

Autre caractéristique frappante du changement climatique dans cette petite colonie : les ours polaires s'aventurent aujourd'hui sur le petit banc de sable pour se contenter des maigres repas que constituent les petits guillemots. Les chercheurs doivent à présent dormir derrière une clôture électrique en raison de l'omniprésence des ours polaires.

Pour cette espèce de l'Arctique, « le décalage de la date de ponte se fait dans la bonne direction, » rapporte Drew Sauve, doctorant à l'université Queen's, en Ontario. « Mais ça n'a pas l'air d'être suffisant. »

Sauve s'est alors demandé s'il existait un lien génétique : est ce que les oiseaux qui se reproduisent plus tôt ont plus de succès dans leur reproduction et transmettent ce trait à leurs descendants ? Les chercheurs connaissent tous les oiseaux de l'île, jusqu'à leur arbre généalogique, ce qui leur a permis de tester l'hypothèse d'une sélection naturelle en lien avec la reproduction précoce.

Dans leur étude publiée par la revue Functional Ecology en juillet, les chercheurs n'ont trouvé qu'un effet génétique très limité. La reproduction précoce des oiseaux semblait plutôt s'expliquer par le suivi des repères environnementaux.

« Il n'y a probablement pas vraiment de réaction évolutive à l'œuvre ni de potentiel pour une telle réaction, » indique Sauve.

Il est possible que ces oiseaux aient connu par le passé une forte sélection naturelle qui les ait amenés à se reproduire pendant cette période et qui les empêche aujourd'hui de décaler considérablement leur reproduction.

CHANGEMENT CLIMATIQUE ET ÉVÉNEMENTS EXTRÊMES

La façon dont les animaux s'adaptent au réchauffement climatique n'est qu'une pièce du puzzle. Les impacts des événements météorologiques extrêmes, comme la canicule de cet été, doivent absolument faire l'objet de recherches plus poussées.

Selon Anne Charmantier, il existe un facteur aggravant à la vague de chaleur extrême responsable du décès des mésanges charbonnières : l'effet « îlot de chaleur urbain » qui décrit la tendance des villes à être plus chaudes que les zones environnantes. Par exemple, dans le cas des oisillons de Charmantier, ceux d'une forêt de chêne voisine où les températures sont restées plus fraîches ont connu moins de perte.

Ces événements de chaleur extrême pourraient avoir un impact immense sur la sélection. Cependant, pour que les gènes de résistance à la chaleur soient transmis aux générations suivantes, il faut que certains oisillons survivent à la vague de chaleur. Si la canicule tue l'ensemble de la population, la sélection naturelle ne se produira pas.

Nous savons que ces « événements climatiques extrêmes sont en train de créer une nouvelle pression de sélection, » conclut Anne Charmantier. « Nous espérons que celle-ci déclenchera une nouvelle évolution mais nous savons que cette évolution sera trop lente pour tenir le rythme du changement climatique. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.