Les puces d'eau s'adaptent aux températures plus élevées. Un exemple fort d'évolution en action.
Vous ne le saviez peut-être pas, mais la puce d'eau est un animal merveilleux et utile. Les daphnies – qui n'ont rien à voir avec les puces, mais sont appelées ainsi parce qu'elles voyagent aussi en sautillant – contrôlent les algues dans les étangs. Cela permet de garder l'eau claire. Ils constituent une importante source de nourriture pour les poissons, les salamandres et les larves de libellules, entre autres, et jouent donc un rôle essentiel dans la chaîne alimentaire. Bonne nouvelle, alors, que la puce d'eau Daphnia magna s'adapte au changement climatique. Aurora Geerts l'a démontré dans la revue spécialisée Nature Climate Change .
La vitesse à laquelle le climat évolue pose un défi majeur pour les espèces végétales et animales. Leur habitat devient inadapté, les sources de nourriture disparaissent ou de nouveaux concurrents et agents pathogènes apparaissent. Selon certaines études, des milliers d'espèces sont menacées d'extinction. «La plupart de ces études, cependant, ne tiennent pas compte de l'évolution», déclare Geerts. Les animaux et les plantes peuvent s'adapter. Par exemple, certains oiseaux commencent à se reproduire plus tôt, car les arbres partent plus tôt et la population de chenilles culmine plus tôt, et le lézard Bassiana duperreyi enterre ses œufs plus profondément, dans du sable plus frais.
Les changements de comportement sont relativement faciles à détecter. La situation est différente avec une véritable adaptation génétique, où les changements dans l'ADN rendent les espèces plus résistantes au changement climatique. "Nous avons pu démontrer pour la première fois qu'une espèce animale s'est génétiquement adaptée dans la nature pour mieux résister à la chaleur", explique Geerts.
Écologie de la résurrection
Pour ses recherches, Geerts a utilisé une technique spéciale :l'écologie de la résurrection, dans laquelle des œufs « endormis » sont ramenés à la vie. La puce d'eau a un cycle de reproduction particulier. Dans des conditions favorables, les femelles se reproduisent de manière asexuée et donnent naissance à des clones femelles. Ce n'est que dans des conditions difficiles qu'elles donnent naissance à des mâles et ont des relations sexuelles.
Cela produit alors ce que l'on appelle des «œufs au repos»:un ensemble de deux œufs dans une coquille protectrice, à partir desquels la daphnie femelle peut éclore en des temps meilleurs. Les œufs au repos non ouverts restent dans les couches de limon au fond des lacs et forment ainsi une archive naturelle des puces d'eau. Geerts a prélevé des échantillons de sol du lac Felbrig Hall à Norfolk, au Royaume-Uni – un lac aux conditions stables qui a été bien étudié. Elle a extrait des œufs de la période 1955-1965. Elle a comparé les puces d'eau qui ont émergé avec des animaux à partir d'œufs dans des couches de sédiments de la période 1995-2005. Dans l'intervalle, la température moyenne de l'eau du lac a augmenté de 1,15 degré Celsius.
Pour tester dans quelle mesure la daphnie peut résister à des températures élevées, Geerts a étudié ce que l'on appelle le maximum thermique critique (KTmax) :la température la plus élevée que les animaux tolèrent avant qu'ils ne « s'évanouissent ». "Si vous augmentez la température de l'eau, la daphnie commencera à bouger très vigoureusement à un certain point", explique Geerts. "Après cela, ils entrent dans une sorte de choc, peut-être parce qu'ils ne peuvent plus pomper suffisamment d'oxygène. Si la température baisse, les puces d'eau reprennent conscience." Le KTmax des puces d'eau les plus récentes s'est avéré être supérieur d'environ un demi-degré à celui des animaux les plus âgés.
Dans une deuxième partie de la recherche, Geerts et sa collègue Wendy Van Doorslaer ont étudié l'évolution en laboratoire. Ils ont comparé deux groupes de puces d'eau. L'un vivait dans un étang à température ambiante, l'autre dans un étang dont l'eau était toujours de quatre degrés plus chaude que l'environnement. Deux ans et dix générations plus tard, le KTmax des puces d'eau du deuxième groupe s'est avéré supérieur de 3,6 degrés, une différence presque aussi grande que la différence de température de l'eau. "Cela ne signifie pas que la puce d'eau survivra sans problème au changement climatique", déclare Geerts. «Notre expérience ne porte que sur la température, alors que dans la nature, de nombreux autres facteurs jouent un rôle, tels que la disponibilité de la nourriture, les parasites et les prédateurs. Mais cela montre que la daphnie peut s'adapter rapidement à des températures plus élevées, ce qui est positif.'
Exotique
Aujourd'hui, Geerts mène des recherches à la Hogeschool Gent. Elle développe des méthodes pour démontrer la présence de certaines espèces animales dans les cours d'eau en extrayant leur ADN d'échantillons d'eau. "Cela peut aider à détecter les espèces exotiques", déclare Geerts. « Au début, ils sont peu nombreux et donc difficiles à trouver. Si vous les détectez plus vite, vous pouvez intervenir plus vite.» Les espèces animales venues de pays lointains perturbent souvent les populations indigènes. De plus, la technologie faciliterait la surveillance de la qualité de l'eau. « Un indicateur de cette qualité est la diversité des invertébrés. Attraper et identifier ces animaux coûte beaucoup de temps et d'argent.'
Jusqu'à présent, les recherches ont été principalement menées sur les poissons, et beaucoup moins sur les invertébrés. L'un des défis consiste à trouver des marqueurs dits génétiques :des morceaux d'ADN qui permettent de distinguer différentes espèces les unes des autres.
Geerts cherche actuellement un moyen d'identifier l'écrevisse rouge américaine, une espèce exotique. Elle le fait avec des collègues en Équateur, le pays où elle a vécu jusqu'à l'âge de sept ans et où une pièce radiophonique à la radio a suscité son inquiétude pour l'environnement.
Comment un biologiste perçoit-il aujourd'hui l'impact du changement climatique sur la biodiversité ? "Il vaut mieux ne pas trop s'attacher aux espèces qui existent aujourd'hui", rigole Geerts. « L'avenir s'annonce beaucoup moins diversifié. Les espèces spécialisées, comme les papillons qui dépendent d'une espèce végétale, souffriront particulièrement. C'est choquant de voir combien d'espèces sont en mauvais état."
Geerts lui-même essaie de contribuer le moins possible au problème. "Je n'ai pas de voiture et je mange le moins possible de produits d'origine animale, qui ont un impact majeur sur l'environnement. Et quand je voyage, j'investis dans des projets qui compensent mes émissions.» En novembre, Geerts se rendra à Paris pour exiger une politique climatique audacieuse avec des milliers d'autres militants. Cet engagement fait-il d'elle une étrangère ? 'En tous cas. Une formation universitaire ne fait pas automatiquement de vous un bienfaiteur critique. Même si je vois un changement surtout chez les jeunes collègues. Mais je connais aussi des biologistes qui mangent encore du thon », rigole Geerts.
