Avec le changement climatique, Les communautés florales du mont Rainier pourraient se «rassembler» avec de nouvelles relations d'espèces, interactions

Au cœur du domaine de l'écologie se trouve le mantra selon lequel les espèces n'existent pas isolément :elles se rassemblent en communautés - et au sein de ces communautés, les espèces interagissent. Les prédateurs chassent leurs proies. Les parasites exploitent les hôtes. Les pollinisateurs trouvent des fleurs.

Pourtant, ces interactions reposent sur plus qu'un simple heureux hasard, parce que les espèces s'adaptent au fil des générations aux signaux environnementaux. Mais lorsque les conditions changent en raison du changement climatique, les espèces pourraient changer de façon marquée en réponse, créant des communautés « réassemblées » qui pourraient montrer des interactions perturbées entre les espèces.

Récemment, un trio d'écologistes de l'Université de Washington a été témoin d'un tel remontage. C'était par accident :ils recueillaient des données sur les fleurs sauvages subalpines qui fleurissent chaque été sur les pentes du mont Rainier, un volcan s'étendant sur 14, 411 pieds de haut (4, 932 mètres) dans la chaîne des Cascades de l'État de Washington. Comme ils le rapportent dans un article publié en ligne le 11 octobre dans la revue Écologie , une chaleur inhabituelle, l'été sec de 2015 a provoqué le regroupement de ces communautés de fleurs sauvages subalpines.

Les conditions de 2015 ont donné à l'équipe, composée de la doctorante Elli Theobald, le doctorant Ian Breckheimer et le professeur de biologie Janneke Hille Ris Lambers—un aperçu de ce à quoi pourraient ressembler les communautés subalpines d'ici la fin de ce siècle. D'ici là, On s'attend à ce que des changements climatiques importants modifient de façon permanente les signaux environnementaux sur lesquels les fleurs sauvages dépendent et fassent du réassemblage des communautés un phénomène plus courant, avec des conséquences inconnues pour les interactions entre les espèces dans ces communautés.

« 2015 était une valeur aberrante tellement qu'elle nous a donné un aperçu de ce que pourrait être cet environnement sur le mont Rainier vers la fin de ce siècle, " dit Théobald, qui est co-auteur principal de l'article avec Breckheimer. "Les conditions étaient si chaudes qu'elles affectaient la période de floraison et la durée de floraison des espèces, formant des communautés en 2015 qui n'existaient tout simplement pas dans les autres années de notre étude. »

Leur étude est l'une des rares à démontrer la preuve d'un réassemblage au niveau communautaire parmi plusieurs espèces.

"Ces communautés réassemblées pourraient potentiellement changer les interactions entre les fleurs sauvages et d'autres espèces dans ce cadre subalpin, " dit Théobald.

Pendant six étés de 2010 à 2015, Theobald a suivi les conditions environnementales et le comportement des plantes pour 48 espèces sur 70 parcelles, chacun un mètre carré, le long du versant sud du mont Rainier. Les parcelles allaient de 1, 490 à 1, 901 mètres d'altitude. Au sein de chaque parcelle, Theobald a utilisé des capteurs pour enregistrer la température, fonte des neiges et teneur en humidité du sol.

"A ces altitudes du mont Rainier, la neige est le principal moteur du comportement des plantes, car le cycle annuel de floraison et de reproduction ne peut commencer avant la fonte des neiges, " a déclaré Hille Ris Lambers. " S'il y a de la neige sur le sol, les plantes ne peuvent pas faire de photosynthèse, et s'ils ne peuvent pas faire de photosynthèse, ils ne peuvent pas grandir."

Lorsque les capteurs ont signalé que la neige avait fondu à chaque parcelle, Theobald a collecté des données sur le moment où les plantes émergeraient, fleurissent et commencent à produire des fruits. Il s'agit notamment d'espèces familières aux randonneurs telles que le lys des avalanches, pinceau magenta, myrtille des montagnes, l'airelle sauvage et les lupins sauvages.

La plupart de ces plantes sont des vivaces, qui se retirent sous terre chaque hiver. Mais quand la neige fond, ils ont généralement une fenêtre de deux à quatre mois - selon l'altitude et la position - pour se développer, fleurir et produire des fruits et des graines pour la prochaine génération avant le retour de la neige.

En 2015, les conditions étaient si chaudes que, en moyenne, la neige a commencé à fondre sur les parcelles d'étude 58 jours plus tôt qu'en 2010-2014. L'équipe a enregistré des changements majeurs dans les périodes de floraison des espèces de fleurs sauvages. Toutes les espèces — 100 pour cent — ont fleuri plus tôt en 2015 et 54 pour cent des espèces ont également prolongé leur durée de floraison cette année-là, certains jusqu'à 15 jours. Les espèces restantes ont montré une durée de floraison plus courte, dans un cas de près de 19 jours, peut-être en raison de l'assèchement accéléré du sol, activité des pollinisateurs altérée ou d'autres facteurs.

Étant donné que les espèces se sont déplacées de différentes manières, les conditions en 2015 ont produit de nouveaux modèles de communautés de fleurs sauvages réassemblées, avec des conséquences écologiques inconnues.

« Ce sont des espèces qui ont toujours coexisté sur ces sites subalpins, " a déclaré Theobald. " Mais en 2015, nous avons vu des espèces fleurir en même temps que celles qui fleurissaient normalement à quelques semaines d'intervalle. »

L'équipe a vu les signes les plus spectaculaires de réassemblage parmi les plantes qui fleurissaient normalement au début de l'été. Ces plantes avaient tendance à pousser sur des sites connaissant moins de chutes de neige, comme des parcelles à basse altitude, ou le long des crêtes et des pentes au lieu des criques et des vallées, où la neige a tendance à s'accumuler. En outre, les plantes qui avaient tendance à allonger la durée de floraison l'ont fait si elles ont connu un plus grand nombre de chaleur, jours photosynthétiquement « productifs » en 2015.

Le réassemblage à l'échelle que les chercheurs ont vu en 2015 - et que le mont Rainier pourrait voir chaque année d'ici la fin de ce siècle - pourrait modifier les interactions entre les espèces. Par exemple, les plantes pourraient rivaliser pour l'accès aux pollinisateurs, qui au mont Rainier comprennent des bourdons, mouches et colibris.

« Nous n'avons tout simplement pas encore assez d'informations pour savoir qui seront les « gagnants » et les « perdants » du remontage, ou même à quoi ressemblerait « gagner » ou « perdre » dans un tel scénario, " dit Théobald.

Pour prédire cela, les scientifiques doivent observer et tester comment le réassemblage écologique affecte la reproduction de toutes les espèces dans ces régions - des fleurs aux pollinisateurs, même les ours qui se nourrissent de baies subalpines. Ces effets impacteront également les personnes qui visitent ces sites et essaieront de les préserver.

« Toutes ces interactions entre les espèces – et la façon dont ces interactions changeront en raison du changement climatique – affecteront la façon dont nous gérons ces sites, " a déclaré Hille Ris Lambers. " Après tout, Le mont Rainier est un parc national qui est là pour nous tous, as well as the species that call it home."