Post fourni par Daniel Souto-Vilarós.
Je suis un écologiste moléculaire qui travaille actuellement comme chercheur postdoctoral à l’Université de l’Utah, avec une obsession de longue date de la biodiversité. Alors qu’une grande partie de mon travail s’est concentrée sur les interactions végétales-pollinisantes, ce projet m’a empêché un chemin très différent: dans la litière de feuilles, le sol et le ciel nocturne d’une forêt tropicale pour essayer de découvrir combien d’espèces d’arthropodes vivent au même endroit.
Nous avons réalisé cette enquête dans l’une des forêts les mieux étudiées du monde, Barro Colorado Island (BCI), Panama. Ici, le programme de surveillance des arthropodes du Smithsonian Tropical Research Institute, examine activement l’abondance et la distribution des espèces d’arthropodes focales depuis 2009, contribuant grandement à la surveillance des petites choses qui gèrent le monde.
Le rêve d’un collection
Dirigée par le Dr Yves Basset, nous avons conçu une enquête ambitieuse: traiter les collections en vrac arthropodes de sept protocoles différents avec métabarcodage de l’ADN. Une fois collectés, tous les échantillons ont été traités au Center for Biodiversity Genomics au Canada. Le gène COI, un code-barres standard pour les animaux, a été séquencé de milliers d’échantillons, ce qui nous permet de les regrouper en nombres d’index de code-barres, ou bacs, un indicateur indirect des espèces.
Il est bien connu que chaque méthode cible une tranche différente de la communauté des arthropodes, certains capturent des insectes volants; D’autres extraient de minuscules créatures de la litière de feuilles ou rampant à travers le sol de la forêt. Malgré ces différences connues, tous les types de pièges captent souvent au-delà des groupes prévus, mais les exigences de temps et d’expertise limitent souvent l’identification des captures. L’utilisation du métabarcodage de l’ADN aide à faire face à ces limites et nous permet de voir comment chaque méthode contribue à la biodiversité globale, et combien de chevauchement entre les méthodes peuvent nous aider à décider du piège le plus rentable, selon la question de recherche.
Nous avons essayé ces sept méthodes sur 25 parcelles de forêt tropicale, dans les saisons humides et sèches. Cela signifiait plus de 350 échantillons totaux, en utilisant des pièges à pièges, des polytraps, des pièges à malaise, des pièges légers, des extracteurs Winkler, des entonnoirs de Berlese-Tullgren et des feuilles de battement.
Combien d’espèces?
La réponse: près de 10 000 bacs.
Par un filtrage rigoureux, dans un hectare de la forêt tropicale de la forêt tropicale, nous avons récupéré 9 398 taxons d’arthropodes génétiquement distincts. Ce ne sont que les espèces que nous pourrions détecter en utilisant sept protocoles d’échantillonnage en vrac sur deux saisons et avec quelques limitations temporelles et spatiales. Il ne fait aucun doute que nous avons encore raté beaucoup plus, avec l’ensemble de BCI allant de 25 000 à 30 000 espèces.
Nos résultats mettent en évidence à quel point les communautés d’insectes tropicales sont incroyablement riches et combien d’espèces ne sont probablement pas encore décrites, mais plus important encore, à quel point notre classification taxonomique est limitée! Sur le total de 9 398 bacs détectés, seuls 32% sont identifiés au niveau des espèces, et environ la moitié de ceux-ci reposent sur des espaces réservés au nom plutôt que des binômes acceptés. De même, nos résultats soulignent également un défi majeur dans la surveillance de la biodiversité: aucune méthode ne capture l’ensemble de l’image. Chaque type de piège a collecté un ensemble unique de taxons. Certains pièges (comme les polytraps et les pièges au malaise) étaient dominés par des insectes volants comme Diptera et Hymenoptera. D’autres (comme les extracteurs Berlese ou Winkler) étaient les meilleurs pour les habitants du sol comme les queues de ressort et les acariens.
Une boîte à outils pour la surveillance tropicale
Au-delà de l’enregistrement de l’ampleur des espèces, notre étude aide à préparer le terrain pour une meilleure surveillance. En combinant l’écologie traditionnelle sur le terrain avec les techniques d’ADN de pointe, nous avons maintenant un moyen évolutif et reproductible d’estimer la diversité des habitats de mégadivers. Nos analyses ont montré que si de nombreux pièges ont atteint une couverture élevée d’échantillons, d’autres (comme les berlese et les feuilles de battement) insufflent toujours des taxons rares, ce qui suggère que du raffinement supplémentaire est nécessaire pour surveiller les programmes.
Ces résultats ont des implications majeures pour la planification de la conservation, l’écologie tropicale et même les évaluations mondiales de la biodiversité comme LifePlan ou le programme mondial de malaise. Alors que le codage à barres ADN continue de croître, des études comme la nôtre fournissent une référence pour comment et où déployer ces outils efficacement.
Quelques moments préférés
Le travail sur le terrain était plein de surprises, des tempêtes de pluie inattendues inondant la toile de battement, pour creuser plusieurs trous pour s’adapter aux pièges à pièges dans un sol argileux incroyablement dur alors qu’à 30 ° C et à une humidité élevée. Mais le plus grand défi a été de regarder des centaines de flacons remplis d’insectes partir pour le Canada et de recevoir plus tard une feuille de calcul avec des millions de lectures de séquençage brutes, avait l’impression de jeter un coup d’œil dans un monde caché, celui que nous avions à peine touché.
Bien sûr, cela n’aurait pas été possible sans l’incroyable équipe de Stri Field, les bénévoles, les stagiaires et les collaborateurs qui ont aidé à définir chaque piège, à trier chaque flacon et à transporter des pièges encombrants profondément dans la forêt. L’écologie sur le terrain à cette échelle est épuisante, exaltante et profondément enrichissante.
Quelle est la prochaine étape?
Nous utilisons maintenant ces données pour mieux comprendre comment les communautés se déplacent dans l’espace et le temps, et quels pièges sont les meilleurs pour différentes questions écologiques. Nous travaillons également à rendre ces méthodes accessibles pour une surveillance à long terme, même dans des endroits sans expertise taxonomique traditionnelle, cependant, nous continuons à souligner que sans efforts continus dans la taxonomie de base et le codage à barres, des études de métabarcodage comme celle-ci continueront de relever le défi, nous ne savons tout simplement pas ce qui existe.
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Post édité par Swifenwe et Prayer Kanyile.