Qu’est-ce qui rend une plante rare ou abondante ? Heo et ses collègues ont jeté leur dévolu sur un sujet intrigant – le complexe de la scolopendre (HTF). Cette recherche, publiée dans le Annales de botanique, jette un nouvel éclairage sur la façon dont les changements climatiques mondiaux et l’utilisation des terres façonnent l’abondance et la distribution de ce complexe de fougères, qui comprend cinq espèces géographiquement séparées. Leurs découvertes servent de modèle pour comprendre des dynamiques similaires dans d’autres espèces végétales et écosystèmes.
La scolopendre, scientifiquement connue sous le nom de Asplénium scolopendre, est une espèce de fougère distinctive en raison de sa structure foliaire unique. Contrairement à de nombreuses fougères aux feuilles complexes et divisées, la scolopendre a des feuilles simples et non divisées qui sont longues, plates et qui ressemblent à la langue d’un cerf ou d’un cerf.
La scolopendre se trouve principalement dans les régions au climat tempéré, comme l’Europe, mais aussi dans certaines régions d’Amérique du Nord, d’Asie de l’Est et de Nouvelle-Zélande. Il préfère les habitats humides et ombragés et pousse souvent dans des sols riches en calcaire, comme ceux que l’on trouve dans les gorges, les ravins ou les affleurements rocheux.
D’un point de vue scientifique, la scolopendre est intéressante car c’est une fougère complexece qui signifie qu’il comprend diverses espèces étroitement apparentées qui peuvent fournir des informations sur la biologie évolutive, l’adaptation des espèces et les impacts du changement climatique sur la biodiversité.
De plus, la scolopendre a une niche écologique relativement étroite, ce qui la rend plus sensible aux changements environnementaux. Cette spécificité signifie qu’elle peut servir d' »espèce indicatrice », ce qui signifie que la santé et l’abondance de cette fougère peuvent donner aux scientifiques des indices précieux sur la santé globale des écosystèmes qu’ils habitent. Dans leur article, Heo et ses collègues écrivent :
Les fougères, souvent considérées comme des bio-indicateurs, sont particulièrement sensibles aux conditions environnementales. Des corrélations claires entre l’abondance locale et les conditions climatiques ont été signalées pour plusieurs espèces de fougères (Kessler et coll., 2011 ; Pouteau et coll., 2016 ; de Gasper et coll., 2021 ; Bonari et coll.2022), et leur vulnérabilité aux menaces anthropiques a également été largement reconnue (Giudice et coll., 2011 ; Marin et coll., 2011 ; Brummit et coll., 2016). Néanmoins, l’hétérogénéité spatiale de l’abondance locale dans le complexe HTF suggère un rôle potentiel des facteurs régionaux ou locaux dans leurs schémas d’abondance. Les systèmes hiérarchiques de contrôles environnementaux déterminent probablement les modèles d’abondance, de sorte que la dynamique climatique et d’utilisation des terres agit à l’échelle mondiale mais est modulée par des déterminants d’échelle régionale à locale tels que la topographie, la géologie et le microclimat, qui opèrent à des échelles de plus en plus fines (Howard, 2015) .
Hé et coll. 2023
C’est cette interaction entre les facteurs mondiaux et locaux que Heo et ses collègues ont voulu comprendre. Pour l’appréhender, ils ont utilisé une approche comme regarder une carte du monde découpée en grille, où chaque cellule mesure 100 km sur 100 km, pour comprendre la répartition et l’abondance de cette espèce végétale dans chaque région.
Les chercheurs ont recueilli des données sur le nombre de populations de fougères dans chaque cellule de la grille. Ils ont ensuite utilisé des informations sur l’environnement, telles que le climat, les conditions du sol, le paysage et les impacts humains, pour explorer ce qui pourrait affecter l’emplacement et la densité de ces fougères.
Une partie de l’étude visait également à comprendre comment les changements environnementaux (comme le changement climatique) pourraient affecter l’endroit où ces plantes pourraient pousser. Ils ont utilisé une modélisation informatique sophistiquée pour simuler les conditions climatiques passées et futures et comprendre comment les habitats appropriés des plantes auraient pu changer. Ils ont combiné ces informations avec un examen des efforts de conservation. Ils ont calculé la proportion de chaque région dans les aires protégées et l’ont utilisée comme approximation pour estimer l’impact des changements induits par l’homme sur la distribution des plantes.
Heo et ses collègues ont réalisé une étude de cas sur les populations de fougères aux États-Unis. Ici, les chercheurs ont analysé des données à long terme, collectées sur un siècle, pour voir comment le nombre de fougères a changé au fil du temps et si cela pourrait être lié au changement climatique ou aux activités humaines.
Pour comprendre comment ces différents facteurs pouvaient influencer l’abondance des fougères dans une région, les chercheurs ont utilisé un modèle statistique appelé arbre de régression boosté. Il peut gérer des relations complexes entre les facteurs et est bon pour gérer les données bruyantes.
Ce n’était pas seulement une perte d’habitat que Heo et ses collègues recherchaient. Ils ont également recherché des « points chauds » – des zones où ces plantes étaient particulièrement abondantes, car elles pourraient être importantes pour la survie de l’espèce.
Les résultats de la recherche montrent que le complexe de scolopendres préfère des conditions bioclimatiques spécifiques, étant plus abondant dans les forêts feuillues tempérées et mixtes dispersées dans les régions de l’hémisphère nord. La répartition inégale de ces habitats explique le modèle d’abondance mondiale dispersée des scolopendres.
La recherche a également révélé que le changement climatique provoque un changement dans les schémas d’abondance de la scolopendre, avec une diminution des populations tropicales et une augmentation des populations aux latitudes plus élevées depuis le dernier maximum glaciaire il y a environ 21 000 ans. L’effet de décroissance de la distance indique que les populations des latitudes inférieures sont confrontées à une pression d’extinction plus forte, expliquant la rareté de deux taxons du sud.
Les changements d’affectation des terres dus aux menaces anthropiques constituent un autre facteur mondial important. Cependant, ces effets varient d’une région à l’autre, probablement en raison des différents niveaux de protection de l’habitat. Les fougères scolopendres d’Asie de l’Est se trouvent principalement dans des régions hautement protégées, ce qui suggère que des zones moins protégées ont subi une extinction locale en raison de l’utilisation intensive des terres.
Les facteurs régionaux jouent également un rôle vital dans les patrons d’abondance de la scolopendre. Par exemple, en Europe, la saisonnalité des précipitations est le principal déterminant des schémas d’abondance, tandis qu’en Asie de l’Est, l’hétérogénéité spatiale des précipitations, de la température et de la robustesse du terrain sont des facteurs d’influence importants.
L’étude a également noté des tendances au cours des 100 dernières années démontrant un déplacement vers le nord des populations de scolopendres aux États-Unis, avec des augmentations dans le nord et des diminutions dans le sud. Fait intéressant, les populations sous la protection des autorités de conservation ont montré des tendances à la hausse par rapport aux populations non protégées à la même latitude.
L’article souligne comment le changement climatique déplace les habitats idéaux pour ces fougères des tropiques vers des latitudes plus élevées – des zones plus éloignées de l’équateur. Cela signifie qu’à mesure que le climat de la Terre change, les endroits où ces fougères pourraient généralement pousser et prospérer changent également, ce qui pourrait potentiellement avoir un impact sur la survie future de l’espèce.
Les activités humaines jouent également un rôle important, en particulier en ce qui concerne les aires protégées, où l’activité humaine est limitée pour protéger la faune. L’Amérique du Nord avait la proportion la plus élevée de populations de fougères exposées à de faibles niveaux de protection, tandis que l’Asie de l’Est avait la proportion la plus élevée dans les zones hautement protégées. Toutes les populations de fougères de Nouvelle-Zélande sont sous protection intermédiaire.
La recherche met l’accent sur la complexité des facteurs ayant une incidence sur la répartition et la survie d’espèces comme la scolopendre. Il montre que le changement climatique et l’activité humaine peuvent avoir un impact significatif sur ces plantes, indiquant l’importance de mesures de protection et d’une gestion prudente des terres pour préserver la biodiversité.
Les résultats sont importants non seulement pour les espèces de fougères étudiées, mais potentiellement pour d’autres espèces végétales, car beaucoup sont affectées de la même manière par les conditions climatiques et l’activité humaine. Cependant, comme le souligne l’étude, les impacts exacts peuvent varier considérablement en fonction des facteurs environnementaux spécifiques de chaque emplacement. Cela renforce l’idée qu’il n’y a pas d’approche unique en matière de conservation – les stratégies doivent être conçues avec une compréhension approfondie de chaque région et des caractéristiques et besoins uniques de l’espèce.
LIRE L’ARTICLE
Heo, N., Leopold, DJ, Lomolino, MV, Yun, S. et Fernando, DD (2023) « Moteurs mondiaux et régionaux des modèles d’abondance dans le complexe de la fougère de la langue du cerf (Aspleniaceae) » Annales de botanique, 131(5), p. 737–750. Disponible sur : https://doi.org/10.1093/aob/mcac129.
