Il y a un dicton populaire qui dit que ceux qui ignorent l’histoire sont condamnés à la répéter. Il s’avère qu’il existe une autre raison de ne pas ignorer l’histoire, selon une nouvelle étude de la Michigan State University publiée dans la revue Écologie.
Lorsqu’il s’agit de restaurer les écosystèmes à leur état naturel, les gens ne peuvent pas ignorer l’histoire s’ils veulent répéter des efforts fructueux.
« La restauration est quelque peu connue pour vous donner des résultats différents pour des approches très similaires », a déclaré Chris Catano, chercheur associé au Département de biologie végétale de MSU et premier auteur du nouveau rapport. « Il y a beaucoup de variabilité. »
Catano travaille avec Lars Brudvig, professeur au Collège des sciences naturelles. L’un des projets du Brudvig Lab met en lumière les facteurs fondamentaux qui contribuent à cette variabilité. Cette nouvelle étude se concentre sur l’un de ces facteurs – lorsqu’une parcelle est restaurée – à travers le prisme de la biodiversité.
« Ce que nous voyons, c’est que le passé compte. L’histoire compte », a déclaré Catano.
Travaillant sur un site qui était autrefois une piste d’atterrissage active, l’équipe a restauré 18 parcelles en prairie. Les chercheurs ont gardé toutes les conditions de restauration aussi identiques que possible, à l’exception du moment où la restauration a commencé.
Ils ont ensuite suivi la façon dont différentes communautés d’organismes se sont réunies dans ces parcelles, par exemple, quelles espèces de plantes poussaient et quels autres organismes elles attiraient. Au-delà de la caractérisation de la biodiversité, l’équipe a également analysé son impact sur les fonctions écologiques en aval d’une parcelle.
« Cela a été une énorme question en écologie depuis près de 30 ans maintenant, comprendre quelles sont les conséquences de la biodiversité sur le fonctionnement d’un écosystème », a déclaré Brudvig, qui est également membre du corps professoral du programme d’écologie, d’évolution et de comportement, ou EEB, à MSU.
De manière quelque peu surprenante, une plus grande biodiversité ne s’est pas toujours traduite par un écosystème plus fonctionnel dans l’expérience de l’équipe.
Il existe de nombreuses preuves à l’appui d’une relation positive entre la biodiversité et la fonction de l’écosystème, mais bon nombre de ces études ont été menées dans des environnements hautement contrôlés, a déclaré l’équipe. Avec son site unique, conçu spécifiquement pour examiner les effets de l’histoire, l’équipe a observé que la relation est plus complexe dans un cadre plus naturel.
« Nous avons vu des relations allant du positif au neutre au négatif », a déclaré Brudvig. « Dans la nature, les résultats sont un énorme sac mélangé. »
Brudvig a souligné que ce travail ne remet pas en cause les résultats précédents ni n’infirme la conclusion selon laquelle, d’une manière générale, plus de biodiversité est une bonne chose. Dans des cas individuels, cependant, l’équipe de Brudvig montre que l’impact de la biodiversité est nuancé et compliqué – il ne peut pas être résumé en une seule valeur ou quantité mesurée.
« Il n’y a pas de chiffre pour la biodiversité qui vous raconte toute l’histoire », a déclaré Catano. « Dans ce cas, c’est l’identité des espèces clés et leurs traits, qui sont cachés derrière les chiffres, qui importent vraiment pour le fonctionnement des écosystèmes. »
L’équipe de MSU a montré comment ces variables sont liées à l’histoire d’un site, rendue possible grâce aux efforts, à l’expertise et au don d’un neurochirurgien passionné de vol.
L’avantage Lux Arbor
Ce n’est pas que les écologistes ne savaient pas que l’histoire pouvait affecter le résultat des travaux de restauration. Ils ont eu des soupçons que la plantation de graines après une saison particulièrement humide ou sèche, par exemple, pourrait affecter la trajectoire de la prairie qui germerait, a déclaré Catano.
Ce qui manque, ce sont des données provenant de paramètres du monde réel qui sont encore suffisamment contrôlées pour extraire des conclusions significatives, a déclaré Catano. Une autre pièce manquante a été une composante théorique qui peut expliquer comment l’histoire compte et à quel point elle compte.
« C’est difficile parce que certaines des théories ne sont pas toujours fondées sur la réalité », a déclaré Catano. « Et puis les applications n’ont pas toujours les théories fondamentales dont elles ont besoin pour être utiles. »
Catano a vu une opportunité d’aider à résoudre cette déconnexion avec un ensemble de parcelles que Brudvig et une ancienne doctorante, Anna (Groves) Funk, ont établies il y a près d’une décennie à la Lux Arbor Reserve. Funk, qui a obtenu son doctorat en 2018, est également auteur du journal.
La réserve fait partie de la station biologique WK Kellogg, ou KBS, qui est le plus grand complexe éducatif hors campus de MSU et l’une des principales stations de terrain intérieures d’Amérique du Nord. Un neurochirurgien nommé Richard Light a offert la réserve à KBS en 1991.
Light était également un pilote amateur, et la terre douée comprenait une piste d’atterrissage d’un kilomètre de long. Il a depuis été récupéré par la nature, principalement par les mauvaises herbes et les espèces envahissantes, mais il a tout de même fourni une opportunité unique à Brudvig et à son équipe.
« C’est incroyablement plat et il y avait une végétation incroyablement uniforme. C’est un endroit idéal pour faire une étude écologique », a déclaré Brudvig. « Anna et moi avons commencé à imaginer cela en 2013, et nous l’organisons depuis lors. Il a fallu une coopération à travers le campus pour le faire fonctionner. »
Mark Manuszak, responsable du site chez Lux Arbor, a joué un rôle particulièrement important dans la mise en œuvre et la maintenance de l’expérience, qui a officiellement été lancée en 2014.
De 2014 à 2016, Funk a commencé à restaurer six parcelles chaque année dans la prairie, la seule différence entre les parcelles étant l’année où elle les a semées.
« Les gens sur le terrain sont pleins d’anecdotes comme, ‘Parce qu’il y a eu une sécheresse cette année, notre restauration s’est déroulée différemment.’ Mais il y a beaucoup d’autres explications potentielles », a déclaré Brudvig. « Anna a mis en place une très belle expérience qui contrôlait toutes ces variables confusionnelles. »
« Ce site est extrêmement précieux car il regroupe ces multiples plantations au même endroit », a déclaré Funk, qui est maintenant rédacteur et éditeur scientifique indépendant. « Cela nous a permis de poser tant de questions sur ce qui se passe année après année. »
De par sa conception, le site a permis à l’équipe de caractériser non seulement l’impact de l’année de plantation sur la biodiversité, mais également les conséquences de ces différences.
« J’ai été agréablement surpris lorsque les analyses de Chris ont révélé des effets aussi importants », a déclaré Funk. « Nous savions déjà que les conditions de l’année de plantation avaient un impact important sur les espèces, mais c’est encore plus cool de voir comment ces espèces changent, à leur tour, affectent les fonctions de l’écosystème. »
« Petit, débraillé et pas doué pour faire beaucoup de choses »
Il y a presque une ironie intrinsèque dans les expériences sur le site de Lux Arbor Reserve.
Comme Funk l’a dit, elle n’essayait pas d’établir la prairie parfaite. Elle essayait de comprendre les différentes manières dont les efforts de restauration pouvaient échouer et comment l’histoire avait contribué à cet échec.
Ainsi, même si la prairie restaurée qui se trouve sur le site aujourd’hui n’est pas parfaite, ni même bonne selon les normes de Funk, elle est toujours incroyablement utile. Les nouvelles données de l’équipe sur la biodiversité en sont un excellent exemple.
L’équipe a mesuré plusieurs paramètres de l’écosystème sur les différentes parcelles, y compris l’activité de décomposition et le nombre de fleurs qui ont poussé et qui ont attiré les pollinisateurs. Mais peut-être que la meilleure illustration de la relation complexe entre l’histoire, la biodiversité et la fonction de l’écosystème était là où une parcelle mettait sa biomasse.
Dans les parcelles qui ont été plantées en 2014 et 2015 en particulier, les plantes indigènes et les graminées des prairies sont devenues dominantes, en particulier le barbon des prairies. Une grande partie de la biomasse d’une parcelle pourrait être liée à cette herbe, qui peut atteindre 8 pieds de haut et devenir le pilier d’un écosystème performant.
Dans les parcelles de 2016, cependant, les mauvaises herbes et les espèces envahissantes ont pris le dessus. Ces parcelles avaient donc techniquement plus de biodiversité que leurs homologues de 2014 et 2015, mais ces plantes plus diversifiées ne fournissaient pas autant de services écosystémiques utiles.
« Il y avait beaucoup d’espèces de mauvaises herbes qui étaient petites, débraillées et pas bonnes à faire beaucoup », a déclaré Catano. « Dans notre expérience, les parcelles qui avaient le plus de biodiversité étaient les moins productives. »
(Cela aide également à tirer une leçon pour les non-scientifiques. « Je dis régulièrement à mes amis qui ne sont pas écologistes ma leçon de jardinier préférée : » Si vous plantez un jardin de fleurs sauvages, ne laissez pas les mauvaises herbes s’installer pendant ces premières années. » », a déclaré Funk.)
Encore une fois, la conclusion n’est pas que la biodiversité est mauvaise. Au contraire, les découvertes de l’équipe ajoutent un nouveau niveau de réalisme à la façon dont les écologistes de la restauration doivent penser à l’histoire et à la biodiversité dans le contexte d’une conservation réussie.
Ce réalisme ne s’accompagne pas encore de solutions concrètes pour assurer des restaurations réussies, mais il y a des indices et des suggestions dans les données que les chercheurs peuvent approfondir. Il y a aussi une foule d’autres questions intéressantes qui peuvent être explorées sur le site de Lux Arbor Reserve.
« Il y a tellement plus que nous pourrions lui demander », a déclaré Funk. « À quoi ressemble le sol dans différentes parcelles âgées ? Que font les micro-organismes ? Les insectes ?
« Nous avons à peine touché la pointe de l’iceberg », a déclaré Brudvig.
« Lorsque vous essayez de comprendre ce qui se passe réellement dans un écosystème, il y a tellement de couches », a déclaré Catano. « Mais ce sont les choses avec lesquelles nous devons nous attaquer pour informer la conservation et informer les politiques. C’est ce qui me donne la motivation de plonger. »
Plus d’information:
Christopher P. Catano et al, L’histoire de l’assemblage communautaire modifie les relations entre la biodiversité et les fonctions de l’écosystème pendant la restauration, Écologie (2022). DOI : 10.1002/ecy.3910