Les animaux, les plantes et les champignons peuvent-ils s’adapter au changement climatique ?

par Anja Marie Westram

Les proies se protègent des prédateurs en utilisant des couleurs de camouflage. Les poissons peuvent se déplacer rapidement dans l'eau en raison de leur forme allongée. Les plantes utilisent les odeurs pour attirer les insectes pollinisateurs : les adaptations des êtres vivants à leur environnement sont omniprésentes. De telles adaptations sont déterminées dans les gènes de l'organisme et résultent de processus évolutifs au fil des générations. Contrairement à de nombreux comportements, par exemple, elles ne sont pas spontanément influencées par l'environnement au cours de la vie. Un environnement en évolution rapide conduit donc à une « maladaptation ». La physiologie, la couleur ou la structure corporelle ne sont alors plus adaptées à l'environnement, de sorte que la reproduction et la survie sont plus difficiles, la taille de la population diminue et la population peut même disparaître.

L’augmentation anthropique des gaz à effet de serre dans l’atmosphère modifie l’environnement de nombreuses manières. Cela signifie-t-il que de nombreuses populations ne sont plus bien adaptées et vont disparaître ? Ou les êtres vivants peuvent-ils également s’adapter à ces changements ? Ainsi, au cours de quelques générations, émergeront-ils des animaux, des plantes et des champignons qui seront plus à même de faire face, par exemple, à la chaleur, à la sécheresse, à l'acidification des océans ou à la réduction de la couverture de glace des masses d'eau et pourront donc bien survivre au changement climatique ?

Les espèces suivent le climat auquel elles sont déjà adaptées et disparaissent localement

En fait, des expériences en laboratoire ont montré que les populations de certaines espèces peuvent s'adapter aux conditions changeantes : dans une expérience au Vetmeduni Vienne, par exemple, les mouches des fruits ont pondu beaucoup plus d'œufs après un peu plus de 100 générations (peu de temps, car les mouches des fruits se reproduisent). rapidement) sous des températures chaudes et ont modifié leur métabolisme (Barghi et al., 2019). Dans une autre expérience, les moules ont pu s'adapter à une eau plus acide (Bitter et al., 2019). Et à quoi ressemble-t-il dans la nature ? Là aussi, certaines populations montrent des signes d’adaptation aux conditions climatiques changeantes. Le rapport du groupe de travail II du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) résume ces résultats et souligne que ces tendances se retrouvent principalement chez les insectes, qui, par exemple, commencent plus tard leur « pause hivernale » pour s'adapter à des étés plus longs (Pörtner et coll., 2022).

Malheureusement, les études scientifiques suggèrent de plus en plus qu’une adaptation évolutive (suffisante) à la crise climatique sera probablement l’exception plutôt que la règle. Les aires de répartition de nombreuses espèces se déplacent vers des altitudes plus élevées ou vers les pôles, comme le résume également le rapport du GIEC (Pörtner et al., 2022). Les espèces « suivent » donc le climat auquel elles sont déjà adaptées. Les populations locales situées à la limite la plus chaude de l'aire de répartition ne s'adaptent souvent pas mais migrent ou disparaissent. Une étude montre par exemple que 47 % des 976 espèces animales et végétales analysées ont des populations (récemment) éteintes à la limite la plus chaude de l’aire de répartition (Wiens, 2016). Les espèces pour lesquelles un déplacement suffisant de l'aire de répartition n'est pas possible - par exemple parce que leur répartition est limitée à des lacs ou des îles individuels - peuvent également disparaître complètement. L'une des premières espèces dont l'extinction est due à la crise climatique est le rat à queue mosaïque de Bramble Cay : il n'a été trouvé que sur une petite île de la Grande Barrière de Corail et n'a pas pu éviter les inondations répétées et les changements de végétation liés au climat. (Waller et coll., 2017).

Pour la plupart des espèces, une adaptation suffisante est peu probable

Il est impossible de prédire avec précision combien d’espèces seront capables de s’adapter suffisamment au réchauffement climatique croissant et à l’acidification des océans et combien d’entre elles disparaîtront (localement). D’une part, les prévisions climatiques elles-mêmes sont sujettes à l’incertitude et ne peuvent souvent pas être réalisées à une échelle suffisamment petite. D’un autre côté, pour faire une prédiction concernant une population ou une espèce, il faudrait mesurer sa diversité génétique pertinente pour l’adaptation au climat – ce qui est difficile même avec un séquençage coûteux de l’ADN ou des expériences complexes. Cependant, nous savons grâce à la biologie évolutive qu’une adaptation suffisante est peu probable pour de nombreuses populations :

• Une adaptation rapide nécessite une diversité génétique. Concernant la crise climatique, la diversité génétique signifie que les individus de la population d'origine, par exemple, réagissent différemment aux températures élevées en raison de différences génétiques. Ce n'est que si cette diversité est présente que les individus adaptés à la chaleur peuvent augmenter dans la population pendant le réchauffement. La diversité génétique dépend de nombreux facteurs, par exemple de la taille de la population. Les espèces dont l’aire de répartition naturelle comprend des habitats climatiques différents ont un avantage : les variantes génétiques de populations déjà adaptées au chaud peuvent être « transportées » vers des zones plus chaudes et aider les populations adaptées au froid à survivre. D'un autre côté, lorsque les changements climatiques conduisent à des conditions auxquelles aucune population de l'espèce n'est encore adaptée, il n'y a souvent pas assez de diversité génétique utile - c'est exactement ce qui se produit lors de la crise climatique, en particulier aux limites les plus chaudes des aires de répartition ( Pörtner et al., 2022).
• L’adaptation environnementale est complexe. Le changement climatique lui-même impose souvent de multiples exigences (changements de température, de précipitations, de fréquence des tempêtes, de couverture de glace…). Il existe également des effets indirects : le climat affecte également d'autres espèces de l'écosystème, par exemple sur la disponibilité de plantes fourragères ou le nombre de prédateurs. Par exemple, de nombreuses espèces d’arbres sont non seulement exposées à une plus grande sécheresse, mais aussi à davantage de scolytes, car ces derniers profitent de la chaleur et produisent plus de générations par an. Les arbres déjà affaiblis sont soumis à des contraintes supplémentaires. En Autriche, par exemple, cela affecte l'épicéa (Netherer et al., 2019). Plus la crise climatique présente des défis différents, moins l’adaptation réussie est probable.
• Le climat change trop rapidement à cause des influences humaines. De nombreuses adaptations que nous observons dans la nature se sont produites sur des milliers, voire des millions de générations. Le climat, en revanche, est actuellement en train de changer radicalement en quelques décennies seulement. Chez les espèces qui ont un temps de génération court (c'est-à-dire qui se reproduisent rapidement), l'évolution se produit relativement rapidement. Cela pourrait expliquer en partie pourquoi des adaptations au changement climatique anthropique ont souvent été constatées chez les insectes. En revanche, les grandes espèces à croissance lente, comme les arbres, mettent souvent de nombreuses années à se reproduire. Il est donc très difficile de suivre le changement climatique.
• L'adaptation ne signifie pas la survie. Les populations pourraient bien s’être adaptées dans une certaine mesure aux changements climatiques – par exemple, elles survivent mieux aux vagues de chaleur aujourd’hui qu’avant la révolution industrielle – sans que ces adaptations soient suffisantes pour survivre à un réchauffement de 1,5, 2 ou 3°C à long terme. De plus, il est important que l’adaptation évolutive signifie toujours que les individus mal adaptés ont peu de progéniture ou meurent sans progéniture. Si cela affecte trop d'individus, les survivants peuvent être mieux adaptés - mais la population peut quand même diminuer tellement qu'elle disparaît tôt ou tard.
• Certains changements environnementaux ne permettent pas des ajustements rapides. Lorsqu’un habitat change fondamentalement, l’adaptation est tout simplement inconcevable. Les populations de poissons ne peuvent pas s'adapter à la vie dans un lac asséché et les animaux terrestres ne peuvent pas survivre si leur habitat est inondé.
• La crise climatique n’est qu’une menace parmi d’autres. L'adaptation devient d'autant plus difficile que les populations sont petites, que l'habitat est fragmenté et que les changements environnementaux se produisent simultanément (voir ci-dessus). Les humains rendent les processus d’adaptation encore plus difficiles à cause de la chasse, de la destruction de l’habitat et de la pollution de l’environnement.

Que peut-on faire contre l’extinction ?

Que peut-on faire lorsqu’il n’y a aucun espoir que la plupart des espèces s’adaptent avec succès ? L'extinction de populations locales sera difficilement évitable - mais au moins diverses mesures peuvent contrecarrer la perte d'espèces entières et le rétrécissement des aires de répartition (Pörtner et al., 2022). Les zones protégées sont importantes pour préserver les espèces là où elles sont bien adaptées et pour préserver la diversité génétique existante. Il est également important de relier les différentes populations d’une espèce afin que les variantes génétiques adaptées à la chaleur puissent se propager facilement. À cette fin, des « corridors » naturels sont établis qui relient les habitats appropriés. Il peut s'agir d'une haie reliant différents peuplements d'arbres ou de zones protégées dans une zone agricole. La méthode consistant à transporter activement des individus de populations menacées vers des zones (par exemple à des altitudes ou des latitudes plus élevées) où ils sont mieux adaptés est un peu plus controversée.

Cependant, les conséquences de toutes ces mesures ne peuvent être estimées avec précision. Bien qu’ils puissent contribuer au maintien de populations individuelles et d’espèces entières, chaque espèce réagit différemment au changement climatique. Les aires de répartition se déplacent de différentes manières et les espèces se rencontrent dans de nouvelles combinaisons. Les interactions telles que les chaînes alimentaires peuvent changer fondamentalement et de manière imprévisible. La meilleure façon de préserver la biodiversité et ses bienfaits inestimables pour l’humanité face à la crise climatique reste de lutter efficacement et rapidement contre la crise climatique elle-même.

Bibliographie choisie

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R. et Schlötterer, C. (2019 ). La redondance génétique alimente l'adaptation polygénique dans Drosophila. PLoS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, JP et Pfister, CA (2019). La variation génétique permanente alimente une adaptation rapide à l’acidification des océans. Communications Nature, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J. et Matthews, B. (2019). La sécheresse aiguë est un facteur important d’infestation de scolytes dans les peuplements d’épicéas de Norvège autrichiens. Frontières forestières et changement global, 2. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2019.00039

Pörtner, H.-O., Roberts, DC, Tignor, MMB, Poloczanska, ES, Mintenbeck, K., Alegría, A., Craig, M., Langsdorf, S., Löschke, S., Möller, V., Okem, A. et Rama, B. (éd.). (2022). Changement climatique 2022 : impacts, adaptation et vulnérabilité. Contribution du Groupe de travail II au sixième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH et Leung, LK-P. (2017). Les mélomys de Bramble Cay Melomys rubicola (Rodentia : Muridae) : Une première extinction de mammifères causée par le changement climatique induit par l'homme ? Recherche sur la faune, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, JJ (2016). Les extinctions locales liées au climat sont déjà répandues parmi les espèces végétales et animales. PLoS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104