La science participative met en lumière la façon dont de nouvelles espèces se forment dans l’espace et dans le temps

Imaginez une jungle. Il s’agit probablement d’une forêt luxuriante, remplie de différents chants d’oiseaux et du bourdonnement de milliers d’espèces différentes d’insectes. Imaginez maintenant une toundra : un terrain aride et balayé par le vent avec relativement peu d’espèces de plantes ou d’animaux.

Ces deux endroits mettent en évidence un phénomène intéressant : certains endroits sur Terre abritent beaucoup plus d’espèces que d’autres. En fait, la répartition des espèces à travers le globe suit un schéma curieusement cohérent : généralement, il y a plus d’espèces plus près de l’équateur et moins à mesure que l’on se déplace vers les pôles. Ce « gradient latitudinal de biodiversité » peut être observé dans de nombreux groupes d’organismes différents au fil du temps.

Une explication possible de la présence d’un plus grand nombre d’espèces plus près de l’équateur est que les changements climatiques de l’équateur aux pôles affectent la capacité de nouvelles espèces à évoluer-un processus appelé spéciation.

La diversité en action

Notre équipe de recherche à l’Université de la Colombie-Britannique se sont tournés vers des outils et des espèces uniques pour suivre exactement comment le climat influence l’évolution et ce que cela signifie là où de nouvelles espèces apparaissent. Et nous avons mené cette recherche alors que nous étions coincés à la maison pendant les confinements liés au COVID-19. Notre recherche est maintenant publiée dans PLOS UN.

La pyrale d’automne est un papillon que l’on trouve du Mexique au Canada (sur une portée de près de 4 000 km) dont les chenilles ont la tête noire ou rouge. Bien que cela puisse sembler une différence subtile, les chenilles de ces différentes couleurs semblent avoir des comportements différents et apparaître à différents moments de l’année, et des études génétiques suggèrent qu’elles sont évoluer vers différentes espèces.

Ce papillon est également présent dans des climats très différents, ce qui nous a permis d’explorer comment la latitude et le climat pourraient affecter sa capacité à passer d’une espèce à deux.

Cependant, nous avons eu un problème : avec les confinements mondiaux et les restrictions de voyage, nous ne pouvions même pas quitter nos maisons, et encore moins échantillonner des chenilles sur tout un continent. Nous nous sommes donc tournés vers la science participative. Certaines applications et sites Web utilisent des photos ou des clips audio téléchargés par les utilisateurs pour identifier la flore et la faune, créant ainsi d’énormes bases de données d’observations de la nature.

Grâce aux observateurs de terrain, nous avons pu accéder à des milliers d’observations à travers l’Amérique du Nord dans le confort de notre foyer pour commencer à étudier la spéciation à grande échelle géographique.

Naissance de nouvelles espèces

Le processus de spéciation se produit lorsque deux groupes d’organismes appartenant à la même espèce sont séparés par une barrière qui les empêche de se reproduire. La manière la plus connue pour que cela se produise consiste à créer une barrière physique entre les groupes, comme une chaîne de montagnes ou un Autoroute.

Pour la pyrale d’automne, la barrière qui fait qu’elle devient deux espèces différentes est le temps. En général, les espèces de papillons n’apparaissent et ne se reproduisent que pendant l’été, et lorsqu’elles le font, elles ne se reproduisent que pendant quelques semaines au maximum.

Les pyrales d’automne à tête rouge et à tête noire ont tendance à émerger et à se reproduire à des moments différents au cours de l’été, et cet intervalle de temps crée une barrière qui les amène à devenir deux espèces différentes.

Les étés vers l’équateur ont tendance à être beaucoup plus longs, de sorte que les pyrales d’automne traversent plus de cycles de vie par an que les populations du nord, qui ne peuvent se reproduire qu’une seule fois pendant les étés courts. Si les pyrales à tête rouge et à tête noire tombent plus près de l’équateur ont plus de flexibilité quant au moment où ils peuvent se reproduire, ils pourront peut-être mieux s’éviter à tempsrendant la spéciation plus efficace.

Chenilles confinées

Grâce à l’apparence duveteuse de la pyrale d’automne et à son statut de ravageur du jardin, des milliers de photographies géolocalisées et datées étaient disponibles sur le site scientifique participatif. iNaturaliste. Nous avons révisé 11 000 photos de pyrales d’automne auprès de plus de 7 000 utilisateurs, vérifiant manuellement des milliers de photographies pour savoir si la chenille avait la tête rouge ou noire.

Bien qu’il s’agisse d’un véritable exploit, ces méthodes nous ont donné une fenêtre sur les populations de pyrales d’automne, de la Floride à l’Ontario. Pour voir comment la spéciation évoluait selon les latitudes, nous avons compilé les heures et les dates de prise de chaque photographie d’automne de pyrale et mesuré les couleurs des chenilles à partir de chaque photo.

En utilisant toutes ces observations, nous avons constaté que dans les régions plus au nord avec des étés courts, les chenilles de la pyrale d’automne à tête rouge et à tête noire étaient forcées de se reproduire en même temps et avaient une coloration plus similaire. Cela suggère qu’il y avait davantage de reproduction entre les groupes et qu’ils ressemblaient et se comportaient davantage comme une seule espèce.

Cependant, dans leur aire de répartition méridionale, les chenilles à tête noire et à tête rouge étaient capables de séparer davantage leurs générations et avaient une coloration moins similaire, ce qui signifie qu’elles pourraient être plus avancées dans le processus de formation de deux espèces.

Climat et diversité

Nous avons constaté que les différences climatiques entre l’équateur et les pôles affectent la manière dont les espèces peuvent évoluer lorsque le temps constitue une barrière, reflétant le gradient latitudinal de la biodiversité. En bref, le climat peut modifier la facilité avec laquelle les espèces se forment.

Il y a environ 2,1 millions d’espèces classées sur Terre, dont plus d’un million d’insectes (avec plusieurs millions d’autres non découverts), ce qui en fait les animaux les plus diversifiés de la planète.

Les espèces migrent, soit les espèces envahissantes venir vers de nouveaux endroits ou se déplacer vers les pôles pour échapper au réchauffement climatique.

Les humains ont un impact immense sur les écosystèmes de notre planète, et de nouvelles espèces pourraient se former aussi rapidement qu’elles disparaissent. Ainsi, pour comprendre les processus qui déterminent la biodiversité sur Terre, nous devons comprendre comment ces processus affectent les créatures qui constituent une grande partie de cette biodiversité.

Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.