Le changement climatique sera-t-il trop rapide pour les graminées qui nourrissent le monde?

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Les gens dépendent de l'herbe pour se nourrir, mais de nouvelles recherches soulèvent des inquiétudes sur le fait que si le climat change trop vite, les herbes ne s'adapteront pas assez vite pour suivre le rythme.

"Les cultures cultivées dans la famille des graminées représentent la moitié des calories consommées par les humains", explique John Wiens, professeur d'écologie et de biologie de l'évolution à l'Université de l'Arizona. "Par exemple, le blé, le maïs, le riz et le sorgho sont tous des herbes qui occupent ensemble plus de la moitié des terres cultivées dans le monde."

"Une grande partie du monde est couverte de graminées, donc ce n'est pas un type de paysage où nous voudrions avoir des extinctions à grande échelle."

En comparant les taux passés de changement de niche des espèces de plantes 236 dans la famille des graminées avec les taux projetés de changement climatique par 2070, l'équipe dirigée par Alice Cang et Wiens a constaté que le taux de changement climatique pourrait dépasser les capacités des graminées à changer leur niches et survivre.

En termes de température, l'écart entre les taux passés et projetés était souvent aussi élevé que 5,000 fois. L'étude est publiée dans Lettres de biologie.

En plus des implications pour l'agriculture et l'approvisionnement alimentaire, les prairies naturelles couvrent environ un quart de la superficie terrestre et sont des habitats pour de nombreuses espèces végétales et animales qui en dépendent.

"Une grande partie du monde est couverte de graminées, donc ce n'est pas un type de paysage où nous voudrions avoir des extinctions à grande échelle", dit Wiens.

"Disons que le climat se réchauffe de deux degrés dans une zone où pousse une population locale d'herbes", dit Wiens. "Si la population survit à ce changement, elle a pu changer de créneau climatique.

"D'un point de vue évolutionniste, nous constatons que les niches changent très lentement et souvent pas beaucoup. Les taux de changement de niche parmi les espèces de graminées ne sont souvent que de quelques degrés par million d'années. Mais maintenant, les espèces peuvent avoir besoin de faire des changements similaires en moins de cent ans. "

Les agriculteurs dans les pays en développement

Quand une espèce est confrontée à un changement rapide de son climat local, trois résultats sont probables, selon l'article: Elle peut se déplacer vers des altitudes et des latitudes plus élevées pour rester dans ses conditions de niche d'origine; déplacer son créneau pour englober les nouvelles conditions; ou disparaître.

Les conséquences des extinctions locales ou des déclins des graminées en raison du changement climatique peuvent être les plus graves dans les pays en développement.

"Par exemple, beaucoup d'agriculteurs de subsistance dans le monde en développement ne peuvent pas simplement déplacer leurs cultures vers de nouveaux endroits avec un climat plus approprié ou accélérer l'irrigation à grande échelle", dit Wiens.

Pour estimer les taux passés des changements de niche climatiques, les chercheurs ont reconstruit les valeurs ancestrales de chaque variable climatique pour l'ancêtre de chaque paire d'espèces étroitement apparentées. Ils ont ensuite examiné la différence entre la valeur de niche estimée actuelle pour chaque espèce et celle de son ancêtre commun le plus récent, ce qui donne le changement de niche que chaque espèce a subi au cours de son histoire évolutive.

Ils ont ensuite comparé le rythme de ces changements de créneau au rythme du changement climatique à partir de trois scénarios projetés représentant les niveaux minimum, maximum et intermédiaire de changement futur. Les taux de changement de niche dans les variables de température se situent généralement entre 1 et 8 degrés Celsius par million d'années, tandis que les taux de variation future sont d'environ 0.02 degrés par an, et environ 3,000 à 20,000 fois plus rapide.

Des recherches antérieures du laboratoire de Wiens ont révélé que les espèces de vertébrés sont encore plus susceptibles d'être dépassées par le changement climatique, les taux de changement climatique projetés dépassant souvent les taux de changement de niche climatique par 100,000 fois. Bien que l'étude n'ait pas spécifiquement étudié cela, les espèces cultivées domestiquées peuvent être moins résistantes au changement climatique que leurs homologues sauvages car la reproduction au cours des millénaires les a forcées à traverser un goulot d'étranglement génétique de variation génétique réduite.

"Ces différents éléments de preuve suggèrent que de nombreuses espèces peuvent ne pas être capables d'évoluer seules hors de danger."

Cang, Wiens et le coauteur Ashley Wilson ont averti que leurs résultats ne peuvent pas montrer directement ce qui se passera à l'avenir en raison de la difficulté inhérente à prédire l'effet du changement climatique sur les espèces et les populations. Par exemple, les quarts de niche pourraient être beaucoup plus rapides sur des périodes plus courtes. Cependant, la quantité de changement de niche nécessaire pour faire face aux changements climatiques projetés pourrait être encore trop pour de nombreuses espèces.

D'autres sources de données appuient les conclusions, indiquant que les changements de créneaux pourraient être trop lents pour sauver les populations locales et les espèces de l'extinction sous le changement climatique. Par exemple, des expériences sur le terrain ont révélé que les individus d'une espèce de plante des prairies ne se portent pas bien lorsqu'ils sont transplantés dans des endroits plus chauds et plus secs. En outre, de nombreuses espèces végétales montrent déjà des extinctions locales dans les parties les plus chaudes de leur aire de répartition géographique.

"Ces différents éléments de preuve suggèrent que de nombreuses espèces peuvent ne pas être capables d'évoluer seules hors de danger", dit Wiens. "Considérant que les graminées sont l'un des groupes les plus importants de plantes pour les humains, il peut y avoir des conséquences graves."

La source: Université de l'Arizona

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