Comment le changement climatique bouleverse les écosystèmes

Il fait de plus en plus chaud sur la planète - et de nombreux organismes aujourd'hui indigènes à des altitudes ou des latitudes plus basses doivent se déplacer vers des altitudes et des latitudes plus élevées.

Si des organismes colonisent de nouveaux habitats, ils pourraient toutefois perturber sensiblement l'équilibre écologique qui s'est formé sur une longue période. En effet, les plantes et leurs prédateurs ont évolué ensemble sur une longue période. Cela a eu un impact sur leur répartition et les caractéristiques qu'elles présentent dans les sites qu'elles ont colonisés ensemble.

C'est particulièrement vrai dans les régions alpines : comme la période de végétation est courte en haute altitude, les insectes herbivores sont moins fréquents et les plantes doivent moins se protéger des prédateurs. En revanche, à basse altitude, la pression de prédation est élevée. Les insectes herbivores sont plus fréquents et plus diversifiés. Les plantes doivent donc se défendre davantage, que ce soit au moyen d'épines, d'aiguillons, de poils ou de substances toxiques. Le changement climatique pourrait perturber cette structure écologique.

Des sauterelles reléguées à des altitudes plus élevées

Dans le cadre d'une expérience, des chercheurs de l'ETH, de l'Institut fédéral de recherche sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) et de l'Université de Neuch?tel ont donc étudié ce qui pourrait se passer si des herbivores - en l'occurrence différents criquets de moyenne altitude - colonisaient des prairies alpines à une altitude plus élevée et y rencontraient de nouvelles associations végétales. L'étude vient d'être publiée dans la revue spécialisée "Science".

Les chercheurs ont déplacé différentes espèces de sauterelles d'une altitude moyenne (1400 mètres au-dessus du niveau de la mer) vers trois sites alpins de prairies situés à 1800, 2070 et 2270 mètres d'altitude, où les écologistes les ont l?chées dans des cages. Les sauterelles habituelles avaient été préalablement retirées des surfaces d'essai. L'expérience a été menée dans la région d'Anzeindaz, dans les Alpes vaudoises.

Dans leur étude, les chercheurs ont notamment mesuré comment la biomasse, la structure et la composition des communautés végétales alpines ont changé sous l'influence des insectes herbivores. Les chercheurs ont également examiné si certaines plantes alpines étaient plus sensibles à la prédation en raison de certaines caractéristiques comme la ténacité des feuilles, la teneur en acides siliciques ou en composants comme les phénols ou les tanins.

Les criquets exogènes modifient la flore

Les écologistes ont constaté que les sauterelles influen?aient nettement la structure de la végétation et la composition de la flore alpine par leur comportement alimentaire.

Les communautés végétales alpines sont clairement structurées : Les plantes aux feuilles coriaces dominent et forment la couche supérieure de la végétation ; en dessous poussent des espèces plus tolérantes à l'ombre et aux feuilles plus souples. Cette structure naturelle a été perturbée par les sauterelles introduites : les insectes se sont nourris de préférence de plantes coriaces poussant plus haut. En raison de la structure de leurs feuilles, de leur teneur en nutriments, de leurs défenses chimiques ou de leur forme de croissance, ces plantes ressemblaient aux plantes de plaine que les criquets mangeaient normalement.

Les insectes ont ainsi réduit la biomasse des plantes alpines dominantes et coriaces, ce qui a favorisé l'apparition d'espèces de petite taille, évitées par les herbivores. La diversité végétale a donc globalement augmenté à court terme.

Les herbivores migrateurs ont la partie facile

"Les herbivores migrants ne consomment que certaines plantes dans leur nouvel habitat, ce qui modifie et réorganise les rapports de concurrence entre les différentes plantes alpines", explique Patrice Descombes, premier auteur de l'étude. Ainsi, le réchauffement climatique pourrait perturber l'équilibre écologique, car les animaux mobiles, comme les insectes herbivores, peuvent étendre leur présence plus rapidement à des altitudes plus élevées que les plantes sédentaires.

Les insectes herbivores de basse altitude pourraient donc avoir la partie facile dans les habitats alpins avec les plantes résidentes, car celles-ci ne sont pas ou peu adaptées à de nouveaux prédateurs. Cela pourrait modifier la structure et le fonctionnement actuels des communautés végétales alpines dans leur ensemble. Le changement climatique n'a donc pas seulement un impact direct sur l'écosystème en raison de l'augmentation des températures, mais aussi un impact indirect en raison de la modification des relations entre les herbivores et les plantes.

Des effets indirects négligés jusqu'à présent

Pour Lo?c Pellisier, professeur d'écologie du paysage à l'ETH Zurich et au WSL, cet effet indirect du changement climatique sur les écosystèmes est l'une des choses les plus importantes qui ressortent de cette étude : "Jusqu'à présent, la recherche sur l'impact du climat a surtout étudié les effets directs de la température sur les écosystèmes. Les nouvelles interactions entre les organismes qui migrent vers de nouveaux habitats pourraient entra?ner d'importants changements structurels. Ce sont des moteurs importants des écosystèmes modifiés dans un climat de plus en plus chaud".

Avec leurs résultats, les chercheurs veulent aussi améliorer les modèles qui n'ont pas suffisamment intégré de tels processus. Les écologistes espèrent ainsi pouvoir faire de meilleurs pronostics sur la manière dont les fonctions et les services des écosystèmes se modifient sous l'influence du changement climatique.