Comment le recul des glaciers engendre de nouveaux écosystèmes
Alors que les glaciers reculent face au changement climatique, des organismes biologiques colonisent les nouveaux sols disponibles. Les scientifiques se posent de nombreuses questions sur ces communautés, qu’il s’agisse de leur formation, de leur fonctionnement ou de leur survie. Ces questions sont restées sans réponse jusqu’à présent, en partie à cause du manque d’études approfondies dans le monde. Ces communautés sont souvent très complexes, ce qui les rend difficiles à identifier, et les techniques précédentes étaient lentes et laborieuses. Le développement récent de l’ADN environnemental (ADNe) accélère aujourd’hui la capacité d’analyse de la vie microbienne. Dans le cadre du projet IceCommunities, financé par le Conseil européen de la recherche, les chercheurs ont exploité l’ADNe et d’autres techniques innovantes pour améliorer notre compréhension de l’évolution de ces écosystèmes sur les terres récemment exposées par le retrait des glaces. «La gestion d’IceCommunities a été un défi, mais elle s’est également avérée passionnante», déclare Francesco Ficetola, professeur de biologie animale à l’université de Milan. «Nous avons travaillé sur le terrain dans des environnements très difficiles, tels que les îles Svalbard, non loin du pôle Nord, les montagnes de l’Himalaya et les Andes.»
Travail de terrain à l’échelle mondiale dans les avant-pays glaciaires
L’équipe IceCommunities a utilisé le métabarcodage de l’ADNe, une technique permettant d’identifier plusieurs espèces à partir d’un seul échantillon environnemental. Les chercheurs se sont rendus à l’avant des glaciers dans plusieurs régions montagneuses du monde pour collecter des échantillons environnementaux. Ils ont cherché à identifier les espèces de bactéries, de champignons, de plantes et d’invertébrés vivant dans les sols afin d’évaluer les différences et les similitudes dans la composition et la fonction de l’écosystème. Après la collecte, ils ont effectué des travaux de biologie moléculaire au laboratoire.
Comprendre les nouvelles communautés biotiques
L’analyse du projet a permis de mieux comprendre comment les multiples composantes de la biodiversité interagissent lorsque les communautés se développent. «Nous avons identifié de fortes interactions entre les plantes et les micro-organismes, entre les plantes et les animaux et entre les plantes et le développement du sol», ajoute Francesco Ficetola. L’équipe a également découvert que le rythme de développement de ces nouvelles communautés n’était pas uniforme dans le monde entier, le développement de l’écosystème étant plus rapide dans les avant-pays où les températures estivales sont douces. «Les avant-pays plus froids accueillent d’abord des communautés pauvres, mais le taux de colonisation s’accélère ensuite, ce qui finit par niveler les différences de biodiversité entre les régimes climatiques après 150 ans», explique Francesco Ficetola. «Les effets du climat local sur la colonisation biotique ont conduit à des schémas hétérogènes mais prévisibles dans le monde entier, affectant probablement l’évolution des sols, qui est vitale pour le développement des écosystèmes.»
Le développement de l’écosystème végétal à la loupe
L’un des principaux résultats du projet a été une analyse complète des interactions entre les champignons mycorhiziens et les plantes, publiée dans la revue scientifique à comité de lecture «New Phytologist». Cela a mis en évidence une interaction complexe entre les champignons symbiotiques, les communautés végétales et le développement de l’écosystème. «Certains de ces champignons sont aidés par les communautés végétales et accélèrent ensuite la colonisation par d’autres espèces végétales», note Francesco Ficetola. «Un tel retour d’information est extrêmement important pour le développement de l’ensemble de la communauté.» Les changements globaux en cours, tels que la réduction de la couverture neigeuse et d’autres modifications des microclimats, devraient toutefois avoir un impact sur la diversité de ces partenaires mycorhiziens, ce qui pourrait modifier le réseau complexe d’interactions entre les organismes et avoir des répercussions sur le développement du sol et les processus écologiques qui y sont associés. Bien que le projet soit terminé, l’équipe poursuit l’analyse des données, notamment en achevant la reconstitution des réseaux trophiques dynamiques présents dans les sols. «À l’avenir, nous aimerions étendre nos résultats et les utiliser pour élaborer des scénarios à grande échelle et spatialement explicites des écosystèmes qui se développent dans ces environnements», explique Francesco Ficetola.
Mots‑clés
IceCommunities, glacier, glacier, avant-pays, écosystème végétal, ADN environnemental, ADNe, changement climatique, composition de l’écosystème, recul, communautés biotiques
