Comme tous ceux qui ont traversé le Texas sur l’Interstate 10 peuvent vous le dire, le Lone Star State est l’endroit où l’est rencontre l’ouest. Pour le biologiste de l’Université Rice, Tom Miller, la séparation nette entre les forêts de pins humides de l’est du Texas et le désert aride de l’ouest du Texas est également un laboratoire vivant où lui et ses étudiants peuvent en apprendre davantage sur les frontières qui ne se trouvent pas sur les cartes.
« C’est l’un des gradients d’aridité les plus prononcés de la planète », a déclaré Miller à propos du changement climatique de l’est vers l’ouest du Texas. « Et c’est une frontière importante pour les espèces. De nombreuses espèces présentes dans l’est de l’Amérique du Nord atteignent leurs limites les plus à l’ouest au Texas. »
Miller, professeur agrégé de biosciences à Rice, et son groupe de recherche étudient les limites de l’aire de répartition, des lignes de démarcation biologiques invisibles entre les endroits où une espèce peut survivre et ceux où elle ne le peut pas. Dans un monde où le climat change, ces lignes bougent, et Miller et ses étudiants veulent étudier et comprendre comment elles bougent et pourquoi.
L’équipe de Miller étudie les graminées et d’autres espèces sur huit sites de terrain le long d’un tronçon de 580 milles de l’I-10, de la luxuriante Lafayette, en Louisiane, à la sableuse de Sonora, au Texas, à environ 170 milles à l’ouest de San Antonio. Ils ont commencé une étude unique en son genre pour savoir si un mariage étrange et ancien entre les herbes indigènes du Texas et leurs partenaires fongiques cachés pourrait positionner les plantes pour mieux résister aux sécheresses qui devraient être plus fréquentes et plus graves en raison de changement climatique.
« Les limites de portée résultent du stress », a déclaré Miller. « Au fur et à mesure que les plantes passent d’endroits très humides à des endroits très secs, leur stress hydrique augmente. plus le stress hydrique.
« La particularité de cette étude est que nous essayons de comprendre le rôle que jouent les microbes et les symbiotes microbiens dans la détermination des limites de l’aire de répartition des plantes », a-t-il déclaré.
Les espèces de graminées de l’étude sont des variétés qui prospèrent pendant les mois les plus froids. Chacun héberge des endophytes Epichloë, des champignons symbiotiques qui vivent à l’intérieur de la plante. En échange d’une vie protégée à l’intérieur de leurs hôtes, les champignons fournissent aux plantes des produits chimiques alcaloïdes qui, selon des études antérieures, améliorent la tolérance à la sécheresse et découragent la prédation en rendant malades les animaux herbivores.
Dans leurs expériences, Miller et ses étudiants retirent le partenaire fongique de certaines graminées et le laissent dans d’autres. Sur chaque site de terrain, des plantes partenaires et non partenaires sont cultivées dans des parcelles proches les unes des autres, et la différence entre elles révèle les effets du champignon.
« Nous planterons à tous ces endroits, de la Louisiane à l’ouest du Texas, et nous comparerons l’importance de cet effet microbien à mesure que les graminées vont d’est en ouest et que leur stress hydrique augmente », a-t-il déclaré. « Cela va nous permettre de construire des modèles qui nous diront quel rôle les microbes jouent dans la génération des limites de portée et éventuellement l’extension des limites de portée.
« C’est nouveau », a déclaré Miller. « À ma connaissance, ce sera la première étude à faire cela. »
Le réchauffement climatique augmente déjà les températures au Texas et un rapport de 2021 du bureau du climatologue de l’État du Texas prédit que le nombre de jours à 100 degrés chaque été doublera presque d’ici 2036 par rapport au nombre moyen de ces jours de 2001 à 2020.
Les gammes de plantes et d’animaux se déplaceront en réponse, et le gradient humide-sec qui a défini le centre du Texas pendant des siècles pourrait changer à mesure que les sécheresses deviendront plus fréquentes et plus intenses. On pourrait facilement imaginer des plantes tolérantes et intolérantes à la sécheresse marchant avec un tel changement, suivies de tous les insectes et animaux qui en dépendent. Mais le monde réel est beaucoup plus complexe, a déclaré Miller. Même de légères variations dans les précipitations moyennes, l’humidité du sol et de nombreux autres facteurs peuvent faire pencher la balance dans un sens ou dans l’autre.
« Pour les plantes, il y a aussi la question de savoir si elles peuvent passer à une nouvelle gamme », a-t-il déclaré. « La plupart comptent sur le vent ou sur les animaux pour transporter leurs graines vers de nouveaux endroits, et le changement climatique pourrait avoir un impact sur les deux, rendant les changements de gamme impossibles pour certaines plantes. »
Mieux comprendre la relation bénéfique entre les herbes indigènes du Texas et leurs partenaires microbiens débloquera des pièces du puzzle de changement de gamme qui sont aujourd’hui cachées aux écologistes, aux biologistes de la conservation et à d’autres qui suivent les gammes d’espèces, a déclaré Miller.
« Les façons dont le climat se cartographie sur la géographie changent déjà et continueront de changer », a déclaré Miller. « Que signifient ces associations microbiennes pour la façon dont les espèces se déplaceront en réponse au changement climatique ? Les microbes vont-ils faciliter l’expansion dans de nouveaux habitats ? Pourraient-ils potentiellement inhiber l’expansion dans d’autres habitats ?
« Les associations microbiennes sont une couche cachée dans ce problème biogéographique à grande échelle, et nous voulons débloquer cette couche et éclairer cette discussion plus large sur la façon dont les plantes et les animaux au Texas vont réagir au changement climatique », a conclu Miller.