Pourquoi certaines crises environnementales débouchent-elles sur des extinctions massives, alors que d'autres sont surmontées par les espèces ? Des chercheurs du MIT et de l'université de Leicester apportent un élément de réponse dans la revue Physical Review Letters après avoir étudié les grandes crises biologiques survenues au cours des 450 derniers millions d'années.
À l'aide d'un modèle mathématique comparé aux données géologiques, ils montrent que les épisodes d'extinction les plus importants surviennent lorsque les transformations de l'environnement sont plus rapides que la capacité d'adaptation du vivant. Ce décalage entre la vitesse du changement et celle de l'évolution constitue un facteur déterminant dans les grandes crises de biodiversité.
Les chercheurs se sont notamment appuyés sur les variations du cycle du carbone, un indicateur des bouleversements climatiques passés, afin d'estimer la vitesse à laquelle différentes espèces sont capables d'évoluer. Leur constat est sans appel : si certaines peuvent s'adapter à des changements très lents ou très rapides, la majorité d'entre elles ne le peuvent qu'à un rythme intermédiaire. Au-delà de ce seuil, leurs chances de survie diminuent fortement.
Les animaux modifient déjà leur comportement
Le changement climatique affecte déjà profondément le calendrier biologique de nombreuses espèces. Hibernation, reproduction, migration ou alimentation : tous ces cycles sont progressivement bouleversés par la hausse des températures.
Les hivers plus doux raccourcissent les périodes d'hibernation de plusieurs mammifères. Chez les oiseaux migrateurs, certains départs sont avancés tandis que d'autres espèces migrent moins loin, voire cessent totalement leurs déplacements lorsque les conditions deviennent suffisamment favorables toute l'année.
Le printemps arrivant de plus en plus tôt, les périodes de reproduction sont également avancées. Les oiseaux pondent désormais leurs œufs près de deux semaines plus tôt qu'au début du XXe siècle. Cette adaptation leur permet de faire coïncider la naissance des oisillons avec l'abondance de nourriture, notamment les chenilles qui apparaissent plus précocement avec le réchauffement.
Une adaptation qui ne suffit pas
Si ces changements témoignent d'une certaine capacité d'adaptation, ils restent insuffisants pour suivre le rythme actuel du réchauffement climatique.
Un rapport publié en juillet dans Nature Communications a compilé des milliers d'études portant sur les oiseaux, mammifères, amphibiens, reptiles et insectes. Les chercheurs ont observé que plusieurs espèces ajustent effectivement leur calendrier de reproduction sous l'effet du réchauffement.
Mais cette évolution demeure trop lente. Même des espèces réputées très adaptables, comme la mésange charbonnière ou la pie, ne modifient pas suffisamment rapidement leur comportement pour compenser l'accélération du changement climatique.
Pour certaines populations, le décalage est lourd de conséquences. Si les oisillons éclosent après le pic d'abondance des chenilles dont ils se nourrissent, leur taux de survie chute fortement. Des espèces comme le chevreuil ou certains écureuils terrestres connaissent déjà ce type de désynchronisation.
Les événements extrêmes aggravent la situation
Au-delà du réchauffement moyen, les événements climatiques extrêmes constituent une menace supplémentaire.
À Montpellier, lors de la vague de chaleur exceptionnelle de juin 2019, des chercheurs du CNRS ont retrouvé plusieurs nichées de mésanges charbonnières entièrement décimées. Les températures, supérieures à 43 °C, ont provoqué la mort de tous les oisillons dans certains nichoirs.
Ces épisodes de chaleur intense pourraient devenir de plus en plus fréquents avec le changement climatique. Or, lorsqu'une canicule élimine l'ensemble d'une population locale, la sélection naturelle ne peut plus jouer son rôle : aucun individu résistant ne survit pour transmettre ses caractéristiques à la génération suivante.
Certaines espèces sont particulièrement vulnérables
Les effets du réchauffement concernent une grande diversité d'espèces.
Les hérissons, par exemple, voient leur hibernation perturbée par des hivers plus doux, ce qui augmente leurs besoins énergétiques alors que les ressources alimentaires restent limitées. Les coccinelles, essentielles au contrôle naturel des pucerons, pourraient elles aussi être fragilisées par des températures trop élevées qui perturbent leur cycle de vie.
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Même dans l'Arctique, des oiseaux marins comme le guillemot à miroir avancent leur période de reproduction pour suivre la fonte précoce de la banquise. Toutefois, les recherches montrent que cette adaptation repose davantage sur une réponse comportementale que sur une véritable évolution génétique, ce qui limite leur capacité à faire face à des changements toujours plus rapides.
Les leçons des grandes extinctions
Les chercheurs rappellent que ce mécanisme n'est pas inédit dans l'histoire de la Terre. Lors de l'extinction du Permien, il y a environ 252 millions d'années, plus de 80 % des espèces marines auraient disparu, notamment parce que l'acidification des océans progressait plus vite que leur capacité à développer des mécanismes de protection.
Aujourd'hui, le rythme d'augmentation du dioxyde de carbone dans les océans atteint, une fois rapporté aux échelles géologiques, des niveaux comparables à ceux observés avant certaines grandes crises biologiques.
Les scientifiques ne prédisent pas une extinction massive imminente. En revanche, ils estiment que le monde vivant s'approche progressivement d'un seuil où les capacités naturelles d'adaptation risquent de ne plus suffire. Si les espèces ont toujours évolué face aux changements de leur environnement, la rapidité du réchauffement actuel pourrait dépasser les limites de cette faculté d'adaptation.
