Il y a eu un changement bien documenté vers une floraison printanière plus précoce chez de nombreuses plantes à mesure que le monde se réchauffe. La tendance inquiète les biologistes car elle a le potentiel de perturber les interactions soigneusement chorégraphiées entre les plantes et les créatures – papillons, abeilles, oiseaux, chauves-souris et autres – qui les pollinisent.
Mais beaucoup moins d’attention a été accordée aux changements d’autres traits floraux, tels que la taille des fleurs, qui peuvent également affecter les interactions plantes-pollinisateurs, à un moment où de nombreux insectes pollinisateurs sont en déclin mondial.
Dans une étude publiée en ligne dans la revue Lettres d’évolutiondeux biologistes de l’Université du Michigan et un collègue de l’Université de Géorgie montrent que les populations sauvages de la gloire du matin commune dans le sud-est des États-Unis ont augmenté la taille de leurs fleurs entre 2003 et 2012.
Selon les chercheurs, l’augmentation de la taille des fleurs suggère un plus grand investissement des plantes dans l’attraction des pollinisateurs. Les changements étaient plus prononcés aux latitudes plus septentrionales, conformément à un large éventail de travaux antérieurs montrant que les populations de plantes du nord ont tendance à montrer des réponses évolutives plus spectaculaires au changement climatique.
Un changement vers une floraison plus précoce a également été observé parmi ces populations de gloire du matin. De plus, il y avait des indications alléchantes que les plantes ont augmenté leur investissement dans les récompenses florales – le nectar et le pollen obtenus par les abeilles, les syrphes et les guêpes qui pollinisent les fleurs blanches, roses et bleues de la gloire du matin.
« Il y a une lacune majeure dans notre compréhension de la façon dont les traits qui sont cruciaux pour les interactions plantes-pollinisateurs peuvent évoluer au fil du temps en réponse au changement climatique », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Sasha Bishop, doctorante au département d’écologie de l’UM. et biologie évolutive.
« Nous montrons que, en plus des changements bien documentés vers une floraison plus précoce, l’architecture florale et les récompenses peuvent également jouer un rôle important dans la réponse évolutive au changement environnemental contemporain. »
La gloire commune du matin est une vigne adventice annuelle que l’on trouve dans l’est, le Midwest et le sud des États-Unis. On le voit fréquemment le long des routes et des champs cultivés.
L’étude dirigée par UM a utilisé une approche de « résurrection » qui impliquait la germination de graines de gloire du matin collectées sur les bords des champs agricoles de soja et de maïs du Tennessee, de la Caroline du Nord et de la Caroline du Sud en deux ans : 2003 et 2012.
Au cours de cette période de neuf ans, la région a connu une hausse des températures – en particulier une augmentation des températures minimales et nocturnes – et une augmentation du nombre de précipitations extrêmes entrecoupées de sécheresses plus extrêmes.
Pour rechercher des changements dans la morphologie florale, les chercheurs ont planté des graines récoltées sur le terrain des deux années dans une serre des jardins botaniques Matthaei de l’UM. Lorsque les fleurs ont fleuri, divers traits floraux ont été mesurés avec des compas numériques.
Les mesures ont montré que les corolles de la gloire du matin sont devenues considérablement plus larges au cours de l’intervalle de neuf ans – 4,5 centimètres (1,8 pouces) de diamètre en 2003 et 4,8 centimètres (1,9 pouces) en 2012, et le changement de largeur de la corolle était le plus important chez les populations plus au nord. latitudes. Les pétales d’une fleur sont collectivement connus sous le nom de corolle.
L’étude a également révélé un passage à des périodes de floraison plus précoces entre 2003 et 2012, principalement du fait de populations situées à des latitudes plus septentrionales. Le début de la floraison a eu lieu en moyenne quatre jours plus tôt pour les plantes issues de graines récoltées en 2012.
Fait intéressant, les chercheurs ont également observé une tendance influencée par la latitude vers un plus grand investissement dans les récompenses florales (pollen et nectar) au fil du temps. En moyenne, les fleurs de la gloire du matin cultivées à partir de graines récoltées en 2012 ont produit plus de grains de pollen et plus de saccharose de nectar que les fleurs des graines récoltées en 2003.
Cependant, les analyses de pollen et de nectar n’ont porté que sur quatre populations de plantes de gloire du matin. En raison du faible nombre de populations examinées, les résultats des récompenses florales n’ont pas été inclus dans un test statistique pour rechercher des preuves que l’adaptation par sélection naturelle se produit dans les plantes.
« Néanmoins, il semble probable qu’il y ait une augmentation temporelle de l’investissement dans l’attraction des pollinisateurs et que ce résultat soit entraîné par les populations aux latitudes nord », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Regina Baucom, professeure agrégée au Département d’écologie et de biologie évolutive de l’UM.
L’étude n’a trouvé aucune preuve que les gloires du matin augmentent la vitesse à laquelle elles s’auto-pollinisent. Les preuves de certaines études antérieures ont indiqué une augmentation de l' »auto-soi » comme réponse possible au changement climatique et/ou au déclin des pollinisateurs associé au changement d’utilisation des terres.
« Il s’agit du premier article à utiliser l’approche de la résurrection pour examiner le potentiel d’évolution des traits responsables des interactions plante-pollinisateur au fil du temps, concomitant à la diminution de l’abondance des pollinisateurs et aux changements environnementaux dramatiques dus aux changements climatiques et aux régimes d’utilisation des terres », dit l’évêque.
Quinze populations de gloire du matin ont été incluses dans l’expérience de résurrection portant sur les changements de morphologie florale. Vingt-trois populations ont été incluses dans l’étude de la floraison printanière précoce. Au total, 2 836 fleurs ont été mesurées sur 456 plantes.
L’autre auteur du Lettres d’évolution étude est Shu-Mei Chang de l’Université de Géorgie. Le travail a été soutenu par une subvention du Département américain de l’agriculture et par des fonds de recherche de troisième cycle du Département d’écologie et de biologie évolutive de l’UM.