Le secret des floraisons spectaculaires dans le désert le plus aride du monde

Le désert d’Atacama, qui s’étend sur environ 1 600 km le long de la côte ouest du cône sud-américain, est l’endroit le plus sec de la planète. Certaines stations météorologiques n’y ont jamais enregistré de précipitations tout au long de leur existence. Mais il est loin d’être stérile : de nombreuses espèces vivent ici qui ne se trouvent nulle part ailleurs, adaptées à ses conditions extrêmes.

Et environ tous les 5 à 10 ans, de septembre à mi-novembre, l’Atacama accueille l’un des sites les plus spectaculaires du monde naturel : le « desierto florido » (littéralement « désert fleuri »). Ces efflorescences massives, dont l’une se déroule actuellement dans le nord de l’Atacama après des pluies abondantes plus tôt cette année, attirent souvent l’attention des médias du monde entier.

Mais quels mécanismes physiologiques et évolutifs permettent la grande diversité de couleurs, de formes et de motifs visuels des fleurs lors des desiertos floridos ? Et comment les pollinisateurs – dans l’Atacama, principalement des hyménoptères comme les guêpes solitaires et les abeilles – au profit de qui cette extravagance visuelle a évolué, perçoivent-ils toute cette variation ? C’est le sujet d’une nouvelle étude en Frontières en écologie et évolution.

« Notre objectif était de faire la lumière sur les mécanismes écologiques et évolutifs qui causent la diversité biologique dans des environnements extrêmes comme le désert d’Atacama », a déclaré le premier auteur, le Dr Jaime Martínez-Harms, chercheur à l’Institut de recherche agricole de La Cruz, au Chili.

« Nous montrons ici que les fleurs du minou Cistanthe longiscapa, une espèce représentative des desiertos floridos dans le désert d’Atacama, sont très variables dans la couleur et les motifs qu’elles présentent aux pollinisateurs. Cette variabilité résulte probablement de différents pigments dits « bétalaïnes » dans les pétales de fleurs. »

Espèce modèle

Martínez-Harms et ses collègues ont étudié un événement de désert en Floride fin 2021 près de la ville de Caldera, dans le nord du Chili. Bien qu’il soit plus petit que l’événement en cours, il était clairement visible par les satellites.

Une espèce dominante était C. longiscopa (famille des Montiacées), une plante annuelle atteignant 20 cm de haut, qui fleurissait en deux parcelles distinctes de plusieurs dizaines de km de diamètre. Ces taches consistaient, pour les yeux humains, en fleurs uniformément violettes et jaunes. Entre elles poussaient de nombreuses fleurs intermédiaires (c’est-à-dire rougeâtres, rosâtres et blanches) de la même espèce, suggérant fortement que les formes violettes et jaunes sont des variantes héréditaires qui peuvent se croiser.

Visualiser les fleurs comme les insectes les voient

Les insectes, avec leurs yeux composés et leurs sensibilités différentes, voient le monde très différemment de nous. Par exemple, la plupart des hyménoptères ont trois types de photorécepteurs, qui sont au maximum sensibles aux UV, au bleu et au vert.

Martínez-Harms et al. ont utilisé des caméras sensibles à la lumière visible et aux UV et des spectromètres pour mesurer la réflexion, l’absorption et la transmission de différentes longueurs d’onde par les pétales d’un total de 110 fleurs de C. longiscapa violettes, jaunes, rouges, roses et blanches. Cela leur a permis de produire des images composites de ces variantes vues par leurs nombreuses espèces de pollinisateurs.

Diversité cachée aux yeux humains

Les résultats montrent qu’au sein même de cette seule espèce végétale, la diversité perceptible par les pollinisateurs était plus grande que par nous. Par exemple, les hyménoptères, tout comme nous, peuvent facilement distinguer les variantes rouges, violettes, blanches et jaunes. Mais ils peuvent également distinguer les fleurs avec une réflexion UV élevée ou faible parmi les fleurs jaunes et violettes. Un « motif en œil de boeuf » UV au cœur de certaines fleurs, qui guide les pollinisateurs vers le nectar et le pollen, nous est invisible.

Une exception sont les C. longiscopa roses et rougeâtres réfléchissant les UV, qui sont assez distincts pour les yeux humains, mais ressemblent probablement aux hyménoptères.

Cette diversité visuelle des fleurs de C. longiscapa est probablement principalement due aux différences entre les bétalaïnes – pigments jaunes, orange et violets qui sont un trait typique de l’ordre végétal Caryophyllales auquel appartiennent les chattes. Les bétalaïnes ne se contentent pas de donner des couleurs aux fleurs : elles protègent également de la sécheresse, du stress salin et des dommages causés par les radicaux réactifs de l’oxygène sous le stress environnemental, des caractéristiques très bénéfiques dans les déserts.

Les pollinisateurs orientent la sélection de nouvelles variantes

Les auteurs ont émis l’hypothèse que la diversité debout observée au sein des fleurs de C. longiscopa est motivée par des différences de sensibilité et de préférence pour différentes couleurs et motifs chez de nombreuses espèces de pollinisateurs : une expérience évolutive en cours en ce moment, qui échappe la plupart du temps à notre vue.

« La grande variation de la couleur des fleurs chez C. longiscapa peut s’expliquer si différentes espèces d’insectes pollinisateurs, par leur préférence pour des couleurs et des motifs de fleurs particuliers, pouvaient entraîner l’isolement reproductif de ces variantes des autres individus de la même espèce végétale. processus pourrait finalement conduire à l’origine de nouvelles races ou espèces », a déclaré Martínez-Harms.

« Dans nos prochaines études, nous étudierons plus avant l’identité chimique et les voies de synthèse biologique des bétalaïnes et d’autres pigments floraux, ainsi que leur relation avec des traits tels que les parfums produits par les fleurs. Cela devrait nous aider à comprendre leur rôle dans façonnant les interactions entre les plantes et leurs pollinisateurs, et dans la tolérance des plantes aux facteurs de stress biotiques et abiotiques dans des conditions climatiques fluctuantes », a déclaré Martínez-Harms.