Pollinisateurs colibris. Shutterstock / Ondrej Prosicky

Les fleurs des plantes pollinisées par les animaux présentent certaines des variations les plus étonnantes de la nature en termes de couleur, d'odeur et de forme. Mais comment cette diversité exceptionnelle a-t-elle évolué?

Une grande partie de l'histoire est l'adaptation aux animaux dont ils dépendent pour se reproduire. On pense que de nombreux traits floraux sont des adaptations pour attirer et «adapter» leurs pollinisateurs pour un transfert de pollen optimal.

Pour comprendre le moment et le comment de l'évolution de ces caractéristiques florales, les biologistes doivent souvent s'appuyer sur la reconstruction du passé, en déduisant les conditions qui ont conduit aux changements évolutifs. Mais une alternative intéressante consiste à utiliser les changements récents.

Quand mes collègues et moi avons regardé en détail, dans une nouvelle étude, nous avons trouvé que les fleurs naturalisées de la digitale - apportées aux Amériques il y a environ 200 ans - ont changé par rapport aux indigènes d'Europe. Ce changement est cohérent avec l'ajout des colibris comme pollinisateurs, en moins de 85 générations depuis l'introduction.

Les digitales sont familières et les fleurs sauvages bien-aimées dans leur aire de répartition d'origine, à l'origine restreintes à l'Europe. Au cours du 19ème siècle, ils ont été introduits dans de nombreuses régions du monde, très probablement par des jardiniers anglais passionnés.

En déplaçant des plantes à travers le monde, nous, les humains, avons commencé par inadvertance des expériences transcontinentales, testant les rôles cruciaux des pollinisateurs dans le succès de la reproduction des plantes et l'évolution des fleurs. Lorsque les plantes sont introduites dans de nouvelles zones et élargissent leur gamme, elles sont souvent confrontées à un nouvel environnement sans pollinisateurs.

Dans d'autres cas, comme la digitale commune ou Digitalis purpurea, de nouveaux pollinisateurs peuvent être ajoutés. Dans ce cas, les colibris, un tout nouveau groupe de pollinisateurs, ont été ajoutés au catalogue des visiteurs de fleurs dans certaines parties de la nouvelle gamme élargie.

En Europe, les digitales sont exclusivement pollinisées par des bourdons à longues langues - les seuls insectes capables d'atteindre la récompense de nectar produite à la base du tube floral. Mais une fois que les digitales ont été naturalisées dans les Amériques, les colibris sont entrés en scène.

Digitales hostiles

Dans leur pays d'origine, les digitales ont une gamme de stratégies qui les rendent spécialisées pour leurs pollinisateurs de bourdons. Même si les fleurs semblent accessibles à tous les visiteurs, les petits insectes et même les bourdons à langue courte ne peuvent pas accéder au nectar. Elle est dissimulée par un tube, appelé corolle, qui se resserre de plus en plus vers le nectar à la base.

Les fleurs sont également équipées d'une série de longs poils qui agissent comme une barrière pour les petites abeilles et les mouches lorsqu'elles essaient de marcher dans la fleur, car elles s'emmêlent et abandonnent.

Ces caractéristiques florales n'empêchent cependant pas les colibris de se rendre. À bien des égards, les digitales sont parfaites pour la pollinisation des colibris. Chaque fleur produit une grande quantité de nectar et, en poussant dans de grands peuplements, elle offre l'approvisionnement dont les colibris ont besoin pour répondre à leurs besoins énergétiques élevés.

 Les bourdons à longues langues peuvent atteindre le nectar au plus profond des digitales. Shutterstock / Ian Dyball

Évolution de la digitale

Pour notre étude, nous nous sommes concentrés sur les populations de digitales en Colombie, au Costa Rica et indigènes au Royaume-Uni. Dans les régions tropicales, les populations sont confinées à des altitudes de plus de 2,200 mètres (7,200 pieds) d'altitude, où il fait frais et humide toute l'année. Les bourdons sont encore les visiteurs floraux les plus fréquents, mais les colibris peuvent faire jusqu'à 27% des visites. Nous avons testé si les colibris étaient des pollinisateurs efficaces des digitales, et avons constaté qu'ils étaient encore plus efficaces que les abeilles pour transférer le pollen aux fleurs.

En étudiant les fleurs, nous avons trouvé le tube où s'accumule le nectar est maintenant considérablement plus grand dans les populations où les colibris sont présents, par rapport aux populations indigènes du Royaume-Uni. Nous avons également constaté que les plantes avec des fleurs avec des tubes plus grands ont un succès reproducteur plus élevé dans toutes les populations naturalisées où nous avons examiné - une indication que les fleurs plus longues sont favorisées par la sélection naturelle.

Cela était constant dans les populations colombiennes et costariciennes - ce qui est important car elles représentent deux introductions indépendantes de digitales d'Europe autour des années 1850. Nous avons des preuves préliminaires de marqueurs moléculaires que les digitales des deux pays sont génétiquement distinctes. L'Amérique du Sud et l'Amérique centrale sont séparées par une forêt pluviale dense de plaine qui est impénétrable pour les digitales, il est donc extrêmement improbable que les plantes puissent avoir colonisé d'une région à l'autre.

Le fait que nous voyons les mêmes changements floraux et la même direction de sélection dans les deux régions après l'ajout des colibris montre clairement que nous assistons à une adaptation rapide au nouvel environnement des pollinisateurs. Dans notre prochaine étude, nous espérons confirmer que la sélection que nous voyons est en fait imposée par les colibris.

Le cas des digitales suggère que dans certains cas, les plantes pourraient être résistantes aux changements de leurs pollinisateurs, si on leur donne suffisamment de temps dans un monde où les plantes et les animaux sont forcés de se déplacer, de s'étendre ou de se retirer. Cependant, dans de nombreux cas, les plantes perdent leurs pollinisateurs au lieu d'en gagner de nouveaux. L'étude de tous les cas nous aide à mieux comprendre l'évolution des plantes.

A propos de l'auteur

Maria Clara Castellanos, Maître de conférences en évolution, comportement et environnement, Université du Sussex

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Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.