À la découverte du monde caché des insectes des îles Galápagos. – Blog des méthodes

Dans cette série, nous explorons les expériences uniques d’écologistes de terrain menant des recherches dans des stations de terrain éloignées pendant la période des fêtes. À travers des histoires personnelles et des réflexions, nos contributeurs partagent ce que signifie mener des travaux scientifiques dans des environnements éloignés et riches en biodiversité, où les défis de la recherche se croisent avec l’esprit des vacances. De la solitude des stations de terrain isolées aux moments festifs inattendus dans la nature, cette série met en lumière la résilience et le dévouement des écologistes et des biologistes évolutionnistes travaillant dans ces régions remarquables du monde. Ici, María C. Tocora et ses collègues racontent leurs expériences de terrain aux Galápagos, l’archipel équatorien où les observations de pinsons par Darwin ont inspiré plus tard sa théorie de l’évolution.

Message fourni par María C. Tocora, Patricio Picón-Renteria, Henri W. Herrera.

« L’histoire naturelle de cet archipel est remarquable : il semble être un petit monde en soi« –
Charles Darwin.

Galapagos ! On pense peut-être aux tortues, aux pinsons, aux requins-marteaux et aux iguanes, mais cette histoire va au-delà de la taille : c’est une histoire cachée ignorée même par le regard de Darwin. Les insectes constituent le groupe le plus diversifié des îles Galápagos et nous en savons encore peu sur eux. Il existe une liste préliminaire de 84 espèces d’hyménoptères pour l’archipel, composée principalement de fourmis (50 espèces). Cependant, la plupart des efforts scientifiques ont étudié les espèces envahissantes (c.-à-d. Wasmannia auropunctata, Solénopsis twinata, Polistes versicolor) laissant les abeilles, les fourmis et les guêpes endémiques sous-étudiées dans l’archipel. Fin 2022 et 2023, notre groupe d’entomologistes s’est lancé dans un voyage dans les îles avec la motivation d’étudier 1) la diversité de l’ordre des Hyménoptères, et 2) l’évolution des fourmis charpentières à travers les Galápagos. Ces fourmis, ainsi que leurs multiples sous-espèces réparties différemment entre les îles, ont été étudiées pour la dernière fois il y a plus d’un siècle. De nouvelles informations sur l’évolution et l’écologie de ces espèces, recueillies pour la première fois par Charles Darwin en 1835, se font attendre depuis longtemps. Considérant que les microbes ont stimulé la diversification de plusieurs lignées d’insectes en affectant leur nutrition et leur développement, nous explorons également comment les endosymbiontes (microbes vivant à l’intérieur des hôtes) ont influencé l’évolution des fourmis à travers l’archipel.

Les yeux sur le terrain
Sur la base de rapports précédents, nous avons décidé d’échantillonner les fourmis charpentières dans les zones littorales, arides et de transition pendant la journée. Des nids de fourmis ont été signalés dans les racines des arbres, des arbustes, des cactus, sous les rochers et dans les branches sèches de plantes endémiques. De plus, des vols nuptiaux de fourmis ont été signalés vers novembre/décembre, ce qui rend plus probable la collecte de fourmis reproductrices et la découverte de colonies au cours de ces mois. Cependant, ce qui semblait au départ être une recherche simple s’est rapidement transformé en une prise de conscience du caractère unique des Galápagos. Le premier et le plus remarquable défi était l’héritage volcanique des îles, qui nous obligeait à marcher sur des roches basaltiques, des laves très pointues et caillouteuses combinées à des coulées de lave pahoehoe plus douces. Un faux pas aurait pu entraîner de graves blessures et la fin prématurée de l’expédition. Avec prudence, nous avons appris à marcher sur des reliefs volcaniques tout en recherchant des fourmis sous les rochers et au-dessus des cactus prospérant dans des blocs de lave déchiquetés. Après une semaine sur le terrain et plusieurs échecs dans la recherche de colonies de fourmis, nous avons mené des enquêtes de 24 heures pour déterminer l’heure à laquelle les butineuses étaient les plus actives. Étonnamment, nous avons confirmé que ces fourmis sont nocturnes, les ouvrières mineures et majeures se nourrissant activement à l’extérieur du nid à minuit. À l’avenir, nous avons ajusté notre programme d’échantillonnage pour inclure des quarts de travail de l’après-midi et de la nuit, pendant lesquels nous étions accompagnés par le mille-pattes goliath de Darwin, Scolopendra galapagoensis.

Park Rangers : de grands experts des îles
Des filets anti-insectes, des aspirateurs, des pinces, des appareils GPS et des centaines de flacons contenant de l’éthanol et du RNALater constituent, entre autres éléments (c’est-à-dire des pièges à malaise, des pièges à fosse et des pièges jaunes), l’équipement utilisé sur le terrain. Alors que la plupart des gens commençaient à se préparer pour Noël, les gardes du parc national des Galápagos marchaient à nos côtés, ouvrant des sentiers autrement inaccessibles pour l’échantillonnage. Sur le terrain, nous transportons du matériel et nos charges les plus précieuses : l’eau et la nourriture. L’eau douce est rare dans les îles Galápagos, notre équipe doit donc toujours veiller à ce que tout le monde soit hydraté et que nous ayons suffisamment d’eau pour les jours sans accès à la civilisation.

Nos plantes hôtes cibles, avec lesquelles les fourmis interagissent le plus, sont principalement des plantes endémiques. Après des semaines sur le terrain, nous avons constaté que la plupart des nids de fourmis étaient souterrains. Avec l’aide des rangers, nous avons passé le plus de temps sous les racines des Jasminocère, Opuntia, Bursate graveolenset des milliers de roches de lave. Nous avons également trouvé de petits assistants chez les pinsons de Darwin et les oiseaux moqueurs des Galápagos, qui nous ont alertés de la présence d’insectes sur la végétation. Le travail sur le terrain est sans aucun doute un effort commun et un échange de connaissances entre les humains et la nature.

Du terrain aux musées
Les musées sont essentiels pour découvrir l’histoire de la collecte et recréer l’évolution des insectes sur les îles. Aux Galápagos, nous avons passé des semaines à travailler à la collection d’invertébrés de la station de recherche Charles Darwin (ICCDRS) sur l’île de Santa Cruz. Dans cette collection, nous identifions les espèces, déposons des échantillons et obtenons des métadonnées (c’est-à-dire date/localité de l’échantillonnage, végétation) pour chaque spécimen. Ces informations sont incluses dans notre inventaire de la biodiversité des hyménoptères. Nous combinons également des données moléculaires et muséales pour recréer la phylogéographie des fourmis charpentières des Galápagos. Les données des musées sont également utilisées pour identifier les localités historiquement sous-échantillonnées pour de futures expéditions. Sur le continent, nous travaillons avec d’autres collections entomologiques de l’Université de Californie, de l’Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), de l’Université du Texas et du Musée national d’histoire naturelle de la Smithsonian Institution.

Notre découverte
Récemment, nous avons publié un article avec une liste complète des espèces de fourmis à partir de 382 000 spécimens étudiés dans différentes collections entomologiques. Nous travaillons également sur une mise à jour complète sur la richesse et la répartition de l’ordre des Hyménoptères pour l’archipel. Dans ce travail, nous avons découvert une diversité élevée et inexplorée de guêpes parasitoïdes sur les îles, avec une nouvelle espèce récemment publiée de la famille des Azotidae. Quant aux fourmis charpentières, nous avons récemment obtenu le premier génome de référence d’une espèce néotropicale…Avion Camponotus-et son endosymbionte associé. Les données préliminaires suggèrent des variations génétiques et géographiques dans les interactions fourmis-bactéries dans les îles. Nous avons également découvert des caractéristiques génomiques uniques chez les bactéries des Galápagos par rapport à leurs homologues du continent. D’autres spécimens de fourmis et de microbes sont actuellement séquencés pour être utilisés dans différentes études génomiques.

Les Galápagos ne sont pas complètement inhabitées. Quelques pauses à Puerto Ayora (île de Santa Cruz) nous ont replongés dans l’ambiance de Noël de la saison. La musique et la nourriture des fêtes locales nous ont rappelé une autre réalité des îles : la chaleur de leurs habitants.

Nous remercions tous les gardes du parc qui ont aimablement rejoint ces expéditions, notamment Wilma Perez, John Macias et Roberto Ballesteros. Nous remercions ESPOCH, la Direction du parc national des Galápagos, l’Agence de biosécurité des Galápagos, le Conseil d’administration des Galápagos, la Fondation Charles Darwin et le ministère de l’Environnement de l’Équateur pour leur soutien aux travaux de terrain, aux permis d’exportation et d’échantillonnage. Nous remercions également les Prof. Carlos Sarmiento, Fernando Fernandez, Megan Frederickson, Joseph Manthey, John Herati et Charlotte Causton ; et José Aveldano et Gianpiero Fiorentino pour leur soutien dans ces projets.

Pratiquez « Ne laisser aucune trace »
Pour garantir la conservation des Galápagos en tant que hotspot de biodiversité, nous devons éviter de laisser des traces de notre présence sur les sites, notamment sur les îles inhabitées. Avant chaque voyage sur une île différente, nous devons nous assurer que tout le matériel est d’abord vérifié et désinfecté. De plus, tous les échantillons sont conservés dans des flacons pour empêcher le transport d’organismes vivants. En équipe, nous évitons même de manger des fruits et légumes crus pour éviter l’introduction d’espèces dans les habitats où nous collectons.

Article édité par Standiwe Nomthandazo Kanyile