Les mammifères de grande taille jouent un rôle crucial dans les écosystèmes. Ils créent des habitats, servent de proies, aident les plantes à prospérer et influencent même la façon dont les incendies de forêt brûlent. Mais aujourd’hui, moins de la moitié des espèces de grands mammifères qui existaient il y a 50 000 ans existent aujourd’hui, et celles qui subsistent sont menacées d’extinction en raison de l’intensification du changement climatique et des activités humaines.
Bien que les extinctions de mammifères soient bien documentées, très peu de recherches ont exploré l’impact de ces pertes sur les manières nuancées dont les communautés de mammifères interagissent avec leur environnement. Des chercheurs du Georgia Institute of Technology utilisent une nouvelle méthodologie pour étudier comment la capacité des mammifères à fonctionner dans leur environnement a été menacée dans le passé et quels défis ils peuvent s’attendre à affronter à l’avenir.
Jenny McGuire, professeure agrégée à l’École des sciences biologiques et responsable du laboratoire d’écologie spatiale et de paléontologie, et Daniel Lauer, étudiant diplômé, ont regardé des millions d’années dans le passé, observant comment et pourquoi les relations des herbivores d’Afrique de l’Est avec leur environnement ont changé. à travers l’espace et le temps face à la perte de biodiversité.
Ils ont utilisé une nouvelle approche pour construire des modèles montrant comment des caractéristiques spécifiques des mammifères, comme la masse corporelle et la forme des dents, ont évolué avec l’évolution de leur environnement au fil du temps, révélant les facteurs à l’origine des pertes de biodiversité et comment ces pertes ont affecté le fonctionnement des communautés de mammifères. Leur méthode propose une nouvelle stratégie pour étudier les implications des changements écologiques et donner la priorité aux efforts de conservation visant à aider les communautés de mammifères à prospérer à l’avenir.
Leur document de recherche a été publié dans la revue Communications naturelles.
Peigner les données
Les chercheurs ont commencé par se plonger dans une collection de données provenant de 186 sites à travers l’Afrique de l’Est. Les données contenaient des enregistrements de plus de 200 espèces d’herbivores éteintes et 48 modernes (dont l’éléphant d’Afrique, la girafe et l’hippopotame), montrant où et quand chaque espèce vivait à un moment donné au cours des 7,4 millions d’années écoulées.
Les données ont montré que la biodiversité des mammifères en Afrique de l’Est a commencé à décliner il y a environ 5 millions d’années. Elle a également révélé que certains aspects du déclin de la biodiversité se produisaient à plusieurs moments et que les extinctions coïncidaient avec les changements environnementaux et l’émergence des premiers humains. Mais McGuire et Lauer voulaient en savoir plus.
« Nous nous demandions ce que nous trouverions si nous étudiions comment les caractéristiques physiques des mammifères changeaient à mesure que leur environnement changeait au fil du temps, plutôt que d’examiner simplement les modèles de leur biodiversité », a déclaré Lauer. « C’est important car si une espèce de mammifère possède des caractéristiques bien adaptées à son environnement, elle est mieux à même de contribuer au fonctionnement de cet environnement. Mais si ce n’est pas le cas, les environnements risquent de ne pas fonctionner aussi bien qu’ils le pourraient. »
Pour dresser un tableau plus complet, ils devaient examiner la biodiversité sous un angle différent. Cela a nécessité une nouvelle approche, ce qui les a amenés à adapter une méthodologie connue sous le nom d’écométrie.
L’écométrie est une approche qui examine les relations entre les conditions environnementales dans lesquelles se trouvent les communautés animales, telles que le temps et la végétation, et les traits fonctionnels de l’animal, qui affectent ses performances biologiques. L’équipe a choisi de se concentrer sur trois caractéristiques : la masse corporelle, la hauteur des dents et le nombre de loph (le nombre de crêtes sur les molaires).
Chacun de ces traits présente une relation basée sur le degré de domination d’un environnement par les graminées par rapport aux plantes ligneuses. Par exemple, si une espèce a une dent plus haute, elle peut consommer plus durablement la végétation herbeuse abrasive des prairies. Avec une dent plus courte, une espèce est plutôt adaptée à consommer une végétation plus douce et ligneuse, comme les arbustes.
Pour chacun des trois traits, ils ont construit un modèle de relations trait-environnement. Ils ont utilisé des données sur les traits pour estimer à quoi ressemblait la végétation environnante dans chaque communauté de mammifères au fil du temps, en particulier le pourcentage d’arbres et d’arbustes par rapport aux prairies.
« Grâce à nos modèles, nous avons pu utiliser des informations sur les caractéristiques présentes au sein des communautés de mammifères pour estimer l’apparence de la végétation environnante », a déclaré Lauer. « Comme ces communautés existaient à des moments différents, cela nous a permis d’observer à quel point les relations des mammifères avec leur environnement restaient cohérentes au fil du temps. »
Analyser les perturbations
À l’aide de leur cadre écométrique, les chercheurs ont découvert une différence clé entre le déclin de la biodiversité des mammifères survenu il y a environ 1,7 million d’années et celui survenu après. Alors que la biodiversité a commencé à décliner il y a environ 5 millions d’années, les relations caractéristiques-environnement sont restées cohérentes malgré cette perte.
Leur analyse a démontré que les pertes antérieures de biodiversité résultaient de l’adaptation des espèces aux environnements de prairies ou du suivi de leurs environnements préférés à travers les zones géographiques. En bref, ces pertes de biodiversité n’ont pas nécessairement eu d’impact négatif sur la capacité des communautés de mammifères à fonctionner correctement dans leur environnement.
Mais plus tard, il y a environ 1,7 million d’années, lorsque les climats sont devenus plus arides et variables et que la couverture arborée est tombée en dessous de 35 %, un changement majeur s’est produit. Des pertes rapides en nombre et en variété d’espèces se sont produites, accompagnées d’une perturbation significative des relations caractères-environnement. Les résultats des chercheurs suggèrent que, contrairement aux pertes de biodiversité antérieures, celles survenues au cours des 1,7 millions d’années précédentes ont probablement menacé la capacité de nombreuses espèces de mammifères à bien fonctionner dans les conditions environnementales locales.
« Nos découvertes nous ont fascinés, car nous avons pu faire la différence entre les différentes pertes de biodiversité qui se produisaient et leurs implications », a déclaré Lauer. « Ce travail renforce l’idée selon laquelle toutes les pertes de biodiversité ne sont pas identiques. »
Protéger les personnes vulnérables
Leurs découvertes ont des implications importantes sur les types de changements environnementaux et climatiques qui pourraient affecter les mammifères à l’avenir. Dans le passé, lorsque les changements étaient graduels et que la faune pouvait se déplacer librement dans le paysage, elle pouvait facilement s’adapter à ces conditions environnementales.
Aujourd’hui, la fragmentation des habitats fauniques par les clôtures, les routes et les villes risque de limiter la capacité de la faune à s’adapter aux changements environnementaux rapides qui se produisent aujourd’hui. Cette situation est exacerbée par le rythme rapide et la variabilité croissante du climat actuel, qui expose les animaux au risque de perdre leur capacité à fonctionner correctement dans leur environnement local.
À l’avenir, l’analyse de l’équipe peut faire la lumière sur les communautés de mammifères qui devraient être prioritaires pour les futurs efforts de conservation. L’étude démontre que parmi toutes les communautés qui subissent des pertes de biodiversité, la priorité devrait être accordée à celles qui sont les plus à risque, c’est-à-dire les communautés pour lesquelles les futures pertes de biodiversité affecteront profondément leur capacité à fonctionner correctement.
« En examinant le passé, nous pouvons avoir une compréhension remarquablement claire de la manière dont les animaux ont réagi aux changements environnementaux antérieurs », a déclaré McGuire. « Nous prévoyons de travailler avec des praticiens de la conservation pour utiliser nos résultats afin de développer des stratégies bien informées pour conserver les communautés de mammifères les plus à risque. »
Plus d’information:
Daniel A. Lauer et al, La perturbation des relations trait-environnement dans la mégafaune africaine s’est produite au Pléistocène moyen, Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-39480-8