Des niveaux plus élevés de CO2 rendent les plantes moins nutritives et blessent les populations d'insectes

Des niveaux plus élevés de CO2 rendent les plantes moins nutritives et blessent les populations d'insectes Ces sauterelles, comme de nombreux insectes dans le monde, sont en déclin. Dave Rintoul, CC BY-ND

La grande idée

Les populations de sauterelles, comme celles de nombreux autres insectes, sont en déclin. Mes collègues et moi avons identifié un nouveau coupable possible: les plantes dont les sauterelles dépendent pour se nourrir deviennent moins nutritives en raison de l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l'air.

Des niveaux toujours plus élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ont tendance à favoriser la croissance des plantes en leur fournissant du carbone supplémentaire. Mais tout ce carbone ajouté est évincer d'autres nutriments que les mangeurs de plantes - comme les insectes et les humains - doivent prospérer. Ces plantes à croissance rapide finissent par être moins denses en nutriments comme l'azote, le phosphore et le sodium - plus comme la laitue iceberg que le chou frisé.

Des niveaux plus élevés de CO2 rendent les plantes moins nutritives et blessent les populations d'insectes La prairie de Konza, une prairie protégée au Kansas, est un domaine de recherche unique: des décennies de données et une influence humaine minimale. Ellen Welti, CC BY-ND

Sur notre site d'étude dans une prairie du Kansas, mes collègues et moi montrons qu'à travers plus de 40 espèces de sauterelles, la population totale diminue de plus de 2% par an. Cela a entraîné une réduction globale du nombre de sauteriaux au cours des deux dernières décennies d'environ un tiers. Ces déclins de population baisse des nutriments des prairies. Les populations de sauterelles varient d'une année à l'autre pour de nombreuses raisons, mais mes collègues et moi pensons que la dilution des nutriments des plantes causée par une augmentation du CO2 est la raison la plus probable du déclin.

Cela correspond à ce que nous appelons «l'hypothèse de la dilution des nutriments»: l'augmentation du CO2 rend les plantes moins nutritives par bouchée et les insectes en paient le prix.

Pourquoi il importe

Jusqu'à présent, les écologistes se sont concentrés sur l'utilisation de pesticides et la perte d'habitats indigènes comme causes du déclin des insectes.

Ces facteurs sont peu probables au grande réserve de prairie indigène où je travaille. Pourtant, la baisse de 2% par an des sauterelles selon notre étude est étrangement similaire à la baisse de 2% signalée par des études à long terme dans le monde entier. papillons et papillons, dont les jeunes - les chenilles - sont aussi des mangeurs de plantes voraces.

D'autres facteurs, comme l'utilisation de pesticides et la destruction de l'habitat, sont certainement nuire aux populations d'insectes dans de nombreux endroits. Mais comme le CO2 augmente à l'échelle mondiale, mes collègues et moi pensons que la dilution des nutriments est probablement une mauvaise nouvelle pour les insectes phytophages dans une grande variété d'habitats, dans les écosystèmes vierges et dégradés. Et comme les insectes sont des éléments cruciaux de tous les réseaux trophiques terrestres, leur perte affecte de nombreux autres organismes, des plantes aux oiseaux.

Comment nous faisons notre travail

Konza Prairie est une grande prairie protégée dans le nord-est du Kansas, et les chercheurs y recueillent des données sur les graminées, les insectes et les animaux depuis le début des années 1980. Mes collègues et moi nous sommes appuyés sur ces données à long terme et des échantillons physiques des années passées pour effectuer notre étude.

Le nombre de sauterelles fluctue sur un cycle d'environ cinq ans qui suit les changements climatiques, comme le El Niño Oscillation australe. Avoir un ensemble de données de plusieurs décennies a permis à mes collègues et à moi de séparer clairement ces cycles du déclin à long terme de la population et de voir comment l'augmentation des niveaux de CO2 a joué un rôle.

Ce type de données est étonnamment rare, ce qui a donné lieu à de nombreuses controverses concernant l'omniprésence du déclin des insectes. Des sites comme la prairie de Konza (une partie du financement NSF Réseau de recherche écologique à long terme) sont en première ligne pour documenter l'évolution des écosystèmes de la Terre.

Des niveaux plus élevés de CO2 rendent les plantes moins nutritives et blessent les populations d'insectes Impression en bloc d'une sauterelle voyante (Hesperotettix speciosus) manger une feuille de tournesol. Ellen Welti, CC BY-ND

Qu'est-ce qui n'est toujours pas connu?

La dilution des éléments nutritifs par le CO2 est une hypothèse convaincante pour expliquer la baisse généralisée des insectes. Nos données concordent avec d'autres expériences qui pompent du CO2 dans les écosystèmes et réduire les nutriments des plantes et la croissance des insectes.

Mais des données solides sur le nombre d'insectes au fil du temps sont encore assez rares, et il y a encore plus de questions que de réponses. Quelle est l'étendue de la dilution des nutriments dans les écosystèmes du monde entier? Les insectes se nourrissant des plantes souffrent-ils des déclins les plus importants? Quels écosystèmes seront les plus durement touchés?

À l'heure actuelle, nous, écologistes, manquons même d'estimations de base de la population pour la plupart des espèces d'invertébrés de la Terre, qui constituent la grande majorité de la diversité animale.

Je soupçonne que si la dilution des nutriments par le CO2 est effectivement répandue, elle affectera probablement les écosystèmes et les organismes de la Terre - y compris les humains - pour les générations à venir, au moins aussi longtemps que les combustibles fossiles brûleront et que les niveaux de CO2 continueront d'augmenter.

A propos de l'auteur

Ellen Welti, chercheuse postdoctorale en biologie, Université d'Oklahoma

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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