L'analyse chimique des restes de rats provenant de sites archéologiques couvrant les 2000 dernières années sur trois systèmes insulaires polynésiens a montré l'impact de l'homme sur les environnements locaux. L'analyse par une équipe internationale de scientifiques a permis aux chercheurs de reconstituer les régimes alimentaires des rats et à travers eux, les changements apportés par l'homme aux écosystèmes locaux, y compris les extinctions d'espèces indigènes et les changements dans les réseaux trophiques et les éléments nutritifs du sol.

La Terre est entrée dans une nouvelle ère géologique appelée Anthropocène, une ère dans laquelle les humains apportent d'importants, changement durable de la planète. Alors que la plupart des géologues et des écologistes situent les origines de cette ère dans les 50 à 300 dernières années, de nombreux archéologues ont soutenu que les impacts humains de grande envergure sur la géologie, biodiversité, et le climat remontent à des millénaires dans le passé.

Les impacts humains anciens sont souvent difficiles à identifier et à mesurer par rapport à ceux qui se produisent aujourd'hui ou dans l'histoire récente. Une nouvelle étude publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences par des chercheurs du Max Planck Institute for the Science of Human History à Iéna et de l'Université de Californie, Berkeley propose une nouvelle méthode pour détecter et quantifier les transformations humaines des écosystèmes locaux dans le passé. En utilisant des méthodes de pointe, les chercheurs ont recherché des indices sur les modifications humaines passées des écosystèmes insulaires à partir d'une source inhabituelle :les ossements de rats morts depuis longtemps récupérés sur des sites archéologiques.

L'une des migrations les plus ambitieuses et les plus répandues de l'histoire de l'humanité a commencé c. il y a 3000 ans, alors que les gens commençaient à voyager à travers l'océan Pacifique - au-delà de l'horizon visible - à la recherche de nouvelles îles. Il y a environ 1000 ans, les gens avaient atteint même les rivages les plus reculés du Pacifique, compris les limites de la région polynésienne :les îles d'Hawai'i, Rapa Nui (île de Pâques) et Aotearoa (Nouvelle-Zélande). Ne sachant pas ce qu'ils allaient rencontrer dans ces nouvelles terres, les premiers voyageurs ont apporté avec eux une gamme de plantes et d'animaux familiers, y compris les cultures telles que le taro, fruit à pain, et les ignames, et des animaux dont le cochon, chien, et poulet. Parmi les nouveaux arrivants figurait également le rat du Pacifique (Rattus exulans), qui a été transporté sur presque toutes les îles polynésiennes lors de ces premiers voyages, peut-être intentionnellement comme nourriture, ou tout aussi probable, comme « passager clandestin » caché à bord des canoës de voyage au long cours.

L'arrivée du rat a eu de profonds impacts sur les écosystèmes insulaires. Les rats du Pacifique chassaient les oiseaux marins locaux et mangeaient les graines d'espèces d'arbres endémiques. Surtout, les animaux commensaux comme le rat du Pacifique occupent une position unique dans les écosystèmes humains. Comme les animaux domestiques, ils passent la plupart de leur temps dans et autour des établissements humains, survivre sur les ressources alimentaires produites ou accumulées par les gens. Cependant, contrairement à leurs homologues nationaux, ces espèces commensales ne sont pas gérées directement par l'homme. Leurs régimes alimentaires donnent ainsi un aperçu de la nourriture disponible dans les établissements humains ainsi que des modifications des écosystèmes insulaires en général.

Mais comment reconstituer le régime alimentaire des rats anciens ? Pour faire ça, les chercheurs ont examiné la composition biochimique des os de rat récupérés sur des sites archéologiques dans trois systèmes insulaires polynésiens. L'analyse isotopique du carbone des protéines conservées dans l'os archéologique indique les types de plantes consommées, tandis que les isotopes d'azote indiquent la position de l'animal dans un réseau trophique. Les isotopes de l'azote sont également sensibles à l'humidité, qualité du sol, et l'utilisation des terres. Cette étude a examiné les isotopes du carbone et de l'azote des restes archéologiques de rats du Pacifique dans sept îles du Pacifique, couvrant environ 2000 ans d'occupation humaine. Les résultats des chercheurs démontrent les impacts de processus tels que le déboisement humain, chasse de l'avifaune indigène (en particulier les oiseaux terrestres et marins) et le développement de nouvelles, les paysages agricoles sur les réseaux trophiques et la disponibilité des ressources.

Un modèle quasi universel de modification des valeurs des isotopes d'azote des os de rat au fil du temps était lié à l'extinction d'espèces indigènes et à des changements dans le cycle des éléments nutritifs du sol après l'arrivée des gens sur les îles. En outre, des changements importants dans les isotopes du carbone et de l'azote correspondent à l'expansion agricole, activité du site humain, et les choix de subsistance. « Nous avons de nombreuses preuves archéologiques solides indiquant que les humains ont modifié les écosystèmes du passé dès le Pléistocène supérieur, " dit l'auteur principal Jillian Swift, de l'Institut Max Planck pour la science de l'histoire humaine. "Le défi consiste à trouver des ensembles de données qui peuvent quantifier ces changements de manière à nous permettre de comparer les ensembles de données archéologiques et modernes pour aider à prédire quels impacts les modifications humaines auront sur les écosystèmes à l'avenir."

Prof. Patrick V. Kirch of the University of California, Berkeley, who supervised the study and led excavations on Tikopia and Mangareva, remarked that "the new isotopic methods allow us to quantify the ways in which human actions have fundamentally changed island ecosystems. I hardly dreamed this might be possible back in the 1970s when I excavated the sites on Tikopia Island."

"Commensal species, such as the Pacific rat, are often forgotten about in archaeological assemblages. Although they are seen as less glamorous 'stowaways' when compared to domesticated animals, they offer an unparalleled opportunity to look at the new ecologies and landscapes created by our species as it expanded across the face of the planet, " added Patrick Roberts of the Max Planck Institute for the Science of Human History, a co-author on the paper. "The development and use of stable isotope analysis of commensal species raises the possibility of tracking the process of human environment modification, not just in the Pacific, but around the world where they are found in association with human land use."

The study highlights the extraordinary degree to which people in the past were able to modify ecosystems. "Studies like this clearly highlight the human capacity for 'ecosystem engineering, '" notes Nicole Boivin, coauthor of the study and Director of the Department of Archaeology at the Max Planck Institute for the Science of Human History. "We clearly have long had the capability as a species of massively transforming the world around us. What's new today is our ability to understand, measure, and alleviate these impacts."