Le changement climatique exacerbe la concurrence
De nombreuses plantes devraient avoir la vie dure dans un climat plus chaud. Et ce, surtout si elles sont confrontées à une nouvelle concurrence de la part de plantes qui étendent leur habitat à des altitudes plus élevées en raison du réchauffement climatique, comme le montre une nouvelle étude de l'ETH.
Le changement climatique se poursuit sans rel?che. Les températures moyennes augmentent. Pour de nombreux animaux sauvages et plantes, cela signifie qu'ils doivent conquérir de nouveaux habitats. Comme de nouvelles espèces se retrouvent alors dans des combinaisons inconnues jusqu'à présent, les interactions écologiques devraient aussi fortement changer - avec des conséquences encore inexplorées pour certaines espèces mais aussi pour les communautés de vie.
Pour les plantes alpines, cela pourrait signifier qu'elles seront concurrencées par des plantes qui se trouvent aujourd'hui à basse altitude, mais qui, favorisées par le changement climatique, finiront par migrer vers elles.
Dans une nouvelle étude qui vient d'être publiée dans la revue Nature, les phyto-écologistes Jake Alexander, Jeff Diez et le professeur de l'ETH Jonathan Levine, démontrent pour la première fois de manière empirique que cette concurrence d'un nouveau genre pourrait être un facteur déterminant.
Concurrence simulée dans un climat plus chaud
Gr?ce à une expérience menée sur la montagne locale de Coire, le Calanda, les chercheurs ont découvert que les plantes alpines survivent à un réchauffement de 3 degrés du climat, à condition qu'elles soient confrontées à leurs voisins alpins actuels. En revanche, lorsque les plantes alpines étaient confrontées à une association végétale de basse altitude, leur taux de survie chutait de plus de la moitié. Celles qui ont résisté à la concurrence ont moins bien poussé et moins fleuri. "C'est important dans la mesure où cela montre que nous devons savoir qui sont les concurrents si nous voulons prédire la croissance et l'abondance après le réchauffement climatique", explique Alexander. Il est convaincu que cet effet peut s'expliquer par la concurrence pour la lumière : "Les plantes de basse altitude poussent plus haut et leurs feuilles sont souvent plus grandes. Cela leur permet d'éclipser leurs concurrentes alpines".
A l'origine, les écologistes pensaient que des températures plus élevées auraient un impact sur les plantes alpines. Alexander et ses collègues ont toutefois constaté que cet effet direct du changement climatique n'avait que rarement un impact négatif sur ces espèces. "L'effet déterminant qui pourrait rendre la vie difficile aux plantes alpines à l'avenir est la concurrence, en particulier celle qu'exerceront les espèces migrantes de plaine", explique Alexander. Cette constatation contribue au nombre croissant d'indications selon lesquelles l'interaction changeante entre les espèces est plus importante que l'effet direct de la hausse des températures après le réchauffement climatique.
Tester différents scénarios
L'expérience des chercheurs de l'ETH est la première à étudier empiriquement le r?le de la concurrence d'un nouveau genre sur le terrain. Pour la plupart des habitats, les scientifiques ne savent tout simplement pas quelles espèces se rencontreront à l'avenir. "Mais en montagne, nous le savons : la future concurrence des plantes alpines ne vit qu'à quelques centaines de mètres en bas de la pente", explique Jonathan Levine, professeur à l'ETH.
Pour leur expérience hors du commun, les auteurs de l'étude ont déplacé quatre espèces végétales caractéristiques - l'anémone printanière, le trèfle des Alpes, la scabieuse brillante et le plantain des montagnes - de leur emplacement actuel sur un p?turage alpin à 2000 mètres d'altitude vers le bas de la pente, à 600 mètres. Les chercheurs ont ainsi simulé l'augmentation de la température moyenne d'environ trois degrés prévue pour la Suisse dans 50 à 100 ans. Les plantes ont migré soit vers une végétation intacte située à basse altitude - leur future concurrence - soit vers une végétation transportée depuis le p?turage alpin - leur concurrence actuelle.
Les scientifiques ont ensuite utilisé une approche identique pour simuler la concurrence que les plantes alpines conna?tront si elles migrent même plus haut dans un climat plus chaud. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé de la végétation intacte provenant de la région du sommet du Calanda, à 2600 mètres d'altitude, et ils l'ont domptée jusqu'au p?turage alpin où ils ont planté les quatre espèces de plantes.
Gr?ce à ce dispositif expérimental complexe, les chercheurs ont pu tester différents scénarios : tout d'abord, ils ont pu tester des scénarios dans lesquels les plantes alpines restent enracinées sur leur site dans un climat plus chaud et sont soit rattrapées par des espèces de plaine, soit continuent à entrer en concurrence avec leurs concurrents actuels. Il a également été possible d'étudier des scénarios dans lesquels les plantes alpines migrent vers le haut et rencontrent des communautés végétales des hautes Alpes ou leurs concurrents actuels.
Un effet de concurrence inattendu
"Pour les écologistes qui connaissent les habitats alpins, l'effet exclusif de cette nouvelle forme de concurrence sous un climat plus chaud ne devrait pas être surprenant", estime Alexander. Néanmoins, ils sont convaincus que leurs résultats sont importants pour prédire la réaction des espèces au changement climatique. "La grande majorité des prédictions sur l'endroit où les espèces seront présentes à l'avenir se basent sur l'hypothèse que l'identité de la concurrence ne joue aucun r?le", ajoute Jeff Diez, qui a mené l'étude en tant que post-doctorant auprès de Jonathan Levine et qui est aujourd'hui professeur à l'UC Riverside. "Le fait que la concurrence se révèle être un effet déterminant, et non pas la température plus élevée comme on le supposait jusqu'à présent, est une découverte très précieuse", conclut Alexander.
Les nouveaux concurrents ne doivent cependant pas avoir une influence aussi forte partout : Les quatre espèces focales se sont bien maintenues dans les associations végétales des hautes Alpes, probablement parce que les représentants de cet étage présentent des caractéristiques foliaires et des formes de croissance similaires.
Alexander est conscient que les scénarios envisagés dans le cadre de cette expérience sont "extrêmes". La végétation changera plut?t graduellement à l'avenir, car toutes les plantes n'ont pas la même vitesse de propagation. Il serait plus réaliste, mais plus difficile à vérifier expérimentalement, que les nouvelles espèces remontent progressivement. En outre, les chercheurs de l'ETH n'ont pu observer l'évolution des quatre plantes alpines que pendant deux ans. Néanmoins, cette période a donné suffisamment d'indications sur les facteurs déterminants qui agissent ou non sur les plantes dans un avenir climatique plus chaud. "Notre étude fournit l'un des premiers indices empiriques montrant que la concurrence avec des espèces en expansion doit absolument être prise en compte si l'on veut prédire la réaction des plantes au changement climatique", souligne Alexander.
Référence bibliographique
Alexander JM, Diez JM, Levine JM. De nouvelles institutions fa?onnent la réponse des espèces au changement climatique. Nature, advanced online publication September 16th 2015. DOI : page externe10.1038/nature14952