Le succès des cultures nord-américaines, du maïs aux arbres de Noël, dépend en partie d’une composante relativement invisible du réseau trophique : les carabes. Près de 2 000 espèces de carabes vivent en Amérique du Nord. De nouvelles recherches menées par Penn State montrent que certains de ces insectes pourraient prospérer tandis que d’autres pourraient décliner à mesure que le climat change. L’équipe a constaté que la réponse dépendra largement des caractéristiques et des habitats de l’espèce et pourrait avoir des implications importantes pour les efforts de conservation.
« Nous savons que le changement climatique influence tout, des récifs coralliens dans l’océan aux arbres sur terre, mais il y a moins d’informations disponibles sur la façon dont il affecte les insectes », a déclaré Tong Qiu, professeur adjoint de paysages multifonctionnels à Penn State. « Les coléoptères sont partout – dans votre jardin, dans votre jardin. Ils mangent les parasites et les graines de mauvaises herbes qui endommagent les cultures et sont d’importantes sources de nourriture pour les oiseaux. Ce sont de petits insectes, mais ils ont de grands impacts sur l’écosystème. »
L’idée du projet est venue après que Qiu et ses collègues aient lu deux études avec des résultats divergents. Les deux études ont examiné les tendances de la population d’insectes en agrégeant les résultats de la littérature existante, une étude montrant un déclin des populations d’insectes terrestres au cours des 100 dernières années et l’autre ne montrant aucun changement. Qiu et ses collaborateurs se sont demandé à quoi ressemblerait l’image s’ils examinaient les espèces en tant que groupe, ou « communauté », mais en tenant compte de leurs traits différents, en utilisant des données brutes collectées à travers le continent.
Les chercheurs ont étudié 136 espèces de carabes trouvées dans divers habitats en Amérique du Nord, à Porto Rico et à Hawaï. Ils ont récupéré les données sur le nombre de coléoptères terrestres du réseau national d’observatoires écologiques (NEON) de la National Science Foundation et de 11 études publiées précédemment pour mesurer la répartition des coléoptères à travers le continent. Les chercheurs ont classé les espèces selon un certain nombre de caractéristiques – telles que l’habitat préféré, la taille du corps et si elles volent, creusent, grimpent ou courent – pour généraliser leurs réponses au changement climatique.
Les scientifiques ont recueilli des informations sur l’habitat telles que les lacunes dans le couvert forestier et la densité des plantes et des grumes sur le sol forestier à partir de la plate-forme d’observation aéroportée (AOP) de NEON. AOP effectue des vols à basse altitude avec des instruments d’imagerie qui mesurent un large spectre de lumière pour créer des images 3D détaillées de paysages.
Les scientifiques ont saisi les données sur les espèces et l’habitat dans un modèle statistique avancé et ont exécuté des scénarios d’émissions de gaz à effet de serre modérées à élevées pour étudier la façon dont les carabes réagissent au changement climatique. Parmi leurs résultats, ils ont découvert que les espèces de coléoptères moins mobiles et non volantes pourraient décliner avec le temps, mais la conservation de l’habitat peut atténuer les effets du changement climatique et inverser la tendance dans certaines régions. Ils ont rapporté leurs découvertes aujourd’hui (23 mars) dans le journal Ecologie globale et biogéographie.
« Nous avons constaté que les carnivores non volants, qui sont des agents antiparasitaires essentiels, sont plus susceptibles de décliner avec le temps dans un climat plus chaud et plus sec », a déclaré Qiu, qui est également associé au Penn State’s Institute for Computational and Data Sciences. « Si vous avez moins de carnivores, vous aurez plus de ravageurs qui peuvent avoir un impact sur l’agriculture. »
Selon les chercheurs, les conditions de l’habitat peuvent jouer un rôle important dans l’évolution de la population de coléoptères et peuvent en fait inverser la tendance. Les lacunes dans le couvert forestier sont bénéfiques pour de nombreux carabes qui ont besoin d’un terrain dégagé pour poursuivre leurs proies. D’autres habitats, tels que ceux avec des plantes de sous-étage denses et des troncs d’arbres tombés, offrent des conditions microclimatiques importantes qui aident à atténuer les effets du changement climatique, a déclaré Qiu.
« Nous espérons que les biologistes de la conservation utiliseront les informations contenues dans cet article et la carte en ligne que nous avons créée pour mieux gérer les habitats des insectes en général », a-t-il déclaré. « Les coléoptères terrestres sont très bénéfiques pour les écosystèmes, mais ils sont en grande partie invisibles pour la personne moyenne. Dans cet article, nous montrons les vastes impacts qu’ils ont sur des communautés entières dans les écosystèmes forestiers et agricoles. »
Aaron Bell, Université de la Saskatchewan; Jennifer Swenson, Université Duke; et James Clark, Duke University et Université Grenoble Alpes, ont contribué à ce travail.
La National Science Foundation, Belmont Forum, la NASA et le Programme d’Investissement d’Avenir dans le cadre du projet FORBIC ont soutenu l’étude.