Dans les sports, parfois un joueur doit en prendre un pour l'équipe. Il en va de même dans le monde végétal, où une croissance individuelle réduite peut profiter à la communauté au sens large.

Les découvertes de Paul Glaum de l'Université du Michigan et d'André Kessler de l'Université Cornell aident à expliquer la persistance de certaines communautés végétales alors que la théorie prédit qu'elles devraient disparaître. Le travail est prévu pour la publication le 11 décembre dans Communication Nature .

« Nous avons examiné comment les signaux de défense chimique des plantes, destiné à dissuader les herbivores, peut également dissuader les pollinisateurs, " dit Glaum, doctorant au département d'écologie et de biologie évolutive de l'UM. « Le résultat surprenant du modèle est que, bien que cela puisse entraîner des pertes de forme physique pour les individus, les effets sur la population peuvent être positifs pour les pollinisateurs et les plantes dans certaines circonstances. »

De nombreuses plantes, y compris les espèces de tomates sauvages utilisées dans cette étude, produisent des composés chimiques pour repousser les insectes nuisibles et autres herbivores affamés. Mais ces mêmes défenses chimiques peuvent réduire le nombre de visites à la plante par les pollinisateurs tels que les abeilles, résultant en moins de pollinisation des plantes individuelles et une diminution de la croissance.

"Les biologistes se demandent comment un mécanisme de défense aussi coûteux peut être maintenu dans ces populations végétales, " Glaum a dit. " Comment une population de plantes avec une telle stratégie persisterait-elle? "

Glaum et Kessler ont développé un modèle informatique montrant qu'une croissance réduite de plantes individuelles peut bénéficier aux populations globales et à la résilience des communautés en contrôlant indirectement la croissance des populations d'herbivores. Les résultats introduisent des mécanismes de persistance dans les communautés précédemment jugées sujettes à l'extinction dans les modèles théoriques.

Les tomates et autres plantes produisent des produits chimiques répulsifs appelés composés organiques volatils en réponse aux attaques des herbivores. La présence de ces composés organiques volatils induits par les herbivores peut rendre la plante moins attrayante pour les pollinisateurs, ce qui peut réduire le dépôt de pollen et affecter négativement les plantes individuelles, un effet connu sous le nom de limitation des pollinisateurs induite par les herbivores.

Des études de modélisation antérieures ont examiné les effets directs de l'herbivorie sur une communauté de trois espèces :plante à fleurs, pollinisateur et herbivore. Certaines de ces études prédisaient des extinctions parce que la croissance des populations d'herbivores réduirait le nombre de plantes, limitant les ressources disponibles pour les pollinisateurs. En réponse, la population de pollinisateurs diminuerait, diminution de la reproduction des plantes.

Une spirale descendante.

Mais Glaum et Kessler sont parvenus à une conclusion différente lorsqu'ils ont inclus la limitation des pollinisateurs induite par les herbivores (HIPL) dans leur modèle, ce qui leur a permis d'examiner plus large, des effets plus indirects de l'herbivorie sur la persistance des populations végétales et la dynamique des communautés.

"Nous montrons que l'inclusion de mécanismes tels que HIPL dans les modèles génère un potentiel d'effets inattendus au niveau de la population et de la communauté qui peuvent réduire la tendance à l'extinction et réellement soutenir la persistance de la communauté, " ils ont écrit.

L'étude de modélisation suggère que la libération induite par les herbivores de composés chimiques protecteurs limite la croissance de la population à la fois du pollinisateur et de la plante à fleurs, limitant ainsi temporairement et indirectement la croissance des populations d'herbivores et empêchant l'extinction.

Glaum et Kessler ont généré le modèle en utilisant les données d'une série d'expériences sur le terrain sur le versant Pacifique des Andes péruviennes menées par Kessler et ses collaborateurs en utilisant l'espèce de tomate sauvage Solanum peruvianum. Cette plante est sujette aux attaques d'un ensemble diversifié d'insectes herbivores et est pollinisée par les abeilles sauvages.

Les chercheurs ont mesuré à la fois la libération de composés organiques volatils induits par les herbivores (HI-COV) par les plants de tomates sauvages et les visites de pollinisateurs à différents niveaux d'herbivorie pour déterminer comment la pollinisation des abeilles change en fonction de la quantité d'herbivore subie par une plante.

Sur le terrain, l'herbivorie des plants de tomates s'est avérée réduire considérablement les visites de pollinisateurs en raison de la libération de COV-HI. Cependant, l'étude de modélisation a montré que la relation mutuellement bénéfique entre le plant de tomate en fleurs et ses abeilles pollinisateurs, ainsi que le système global, peut persister à travers des taux d'herbivorie plus élevés que les chercheurs ne l'avaient cru auparavant.

Le travail a été partiellement soutenu par l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture, Département de l'Agriculture des États-Unis, Subvention multi-états sous NE-1501, décerné au Kessler Lab.