Les plantes à fleurs n'apparaissent que dans les archives fossiles il y a environ 100 millions d'années, et pourtant elles représentent 90% du règne végétal. Pendant ce temps, environ 75% des espèces animales connues sont des insectes. Dans L' origine des espèces, Charles Darwin a expliqué cette diversité étonnante: la pollinisation. Les plantes et leurs insectes pollinisateurs, a-t-il supposé, doivent évoluer conjointement en suivant un processus qu'il a appelé la "co-évolution" jusqu'à ce qu'elles s'épanouissent en un éventail éblouissant de formes.
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Mais dans le vaste monde des plantes et de leurs pollinisateurs, Darwin a cité un exemple dans «une affaire de fertilisation jamais publiée» dans une lettre au botaniste Joseph Dalton Hooker. C'était le cas curieux de Joshua Tree et de la teigne du yucca.
Nous allons commencer par l'arbre Joshua, la plante la plus emblématique du désert de Mojave. Avec ses frondes épineuses et ses touffes de gourdins surmontées de fleurs épineuses et cireuses tournoyant vers le ciel du désert, cet arbuste adapté au désert a la réputation d'être d'un autre monde. Tous ceux qui traversent le désert se souviennent du majestueux Josué; son nom a inspiré des artistes, des cinéastes et de nombreux visiteurs en quête de transcendance.
Cependant, peu de voyageurs se disent poétiques sur son partenaire évolutif, le yucca. Le petit bogue dun est modeste au début, mais à y regarder de plus près, il s’agit d’un match tout aussi extraterrestre pour l’iconique arbre de Josué. Au lieu d'un embout buccal ordinaire, il porte des frondes bizarres, semblables à des tentacules, qui sont uniques parmi les insectes et servent un objectif essentiel dans l'écosystème du désert.
Sans nectar pour attirer les pollinisateurs, les arbres de Josué dépendent uniquement de ce papillon sans prétention pour la pollinisation. Les teignes du yucca utilisent leurs appendices à la mâchoire adroits pour collecter le pollen des fleurs de Joshua Tree et le déposer sur les parties femelles de chaque fleur lorsque celui-ci se déplace entre les fleurs. À son tour, la mite pond ses œufs avec son mince ovipositeur en forme de lame sur les graines des fleurs.
Lorsqu'elles éclosent, les chenilles de la teigne du yucca mangent les graines - leur seule source de nourriture - avant de ramper jusqu'au sol pour former des cocons. Et le cycle recommence.
Selon Christopher Smith, biologiste à la Willamette University, qui étudie les relations entre les pollinisateurs, la relation entre les teignes du yucca et les arbres de Josué ne ressemble à rien d’autre dans le monde naturel. Il devrait savoir: Smith étudie depuis longtemps les relations diverses entre les insectes et les plantes dans le désert. Ses recherches précédentes portaient sur les longicornes des cactus et les espèces de plantes épineuses avec lesquelles ils interagissent dans le désert de Sonora. Mais rien, dit-il, ne se compare au joshua tree et au yucca.
La plupart des pollinisateurs assistent accidentellement les plantes qu’ils pollinisent. Les abeilles et les oiseaux se frôlent le pollen pendant qu’ils se nourrissent du nectar d’une fleur et le propagent d’une plante à l’autre tout au long de la journée. Pas la teigne du yucca: parce que leurs chenilles dépendent de l’existence continue d’arbres de Josué et de leurs graines délicieuses, la pollinisation de la teigne du yucca est un acte actif de survie. De plus, ce partenariat existe depuis des millions d'années.
Les arbres de Josué font plus que fournir une inspiration artistique: ils créent un soutien environnemental essentiel pour l'écosystème du désert sans compromis. Ces arbustes d'une beauté affreuse fournissent nourriture et abri aux animaux dans les garrigues de Mojave, où les ressources sont notoirement rares. Au printemps, ses fleurs sont l’une des seules sources de nourriture humide pour les insectes, les corbeaux et les écureuils terrestres.
Pourtant, leur partenariat de longue date risque aujourd'hui de se rompre, car l'habitat naturel de l'arbre de Josué est confronté à de nouvelles menaces.
La teigne du yucca, à l’air peu banal, est la moitié d’un partenariat évolutif vieux de plusieurs millions d’années. (Will (Tad) Cole) Le bon papillon pour le travail
Il existe deux types distincts d'arbres de Josué, divisés par les bas bassins intérieurs de la vallée de la Mort et du désert d'Amargosa: les arbres de Josué touffus à feuilles courtes de l'est (Yucca brevifolia jaegeriana) et les arbres de Josué de l'ouest arborés à feuilles longues (Y. b. brevifolia). Les deux sont si différents que les scientifiques ont même préconisé de scinder le Yucca brevifolias en deux espèces. Mais quelle raison évolutive est responsable de cette divergence?
Ceci, dit Smith, est la «question de plusieurs millions de dollars».
Les papillons peuvent contenir la réponse. Les écologistes ont longtemps pensé qu'une espèce de teigne du yucca (Tegeticula synthetica) pollinise les deux types d'arbres de Josué. Mais en 2003, une équipe de scientifiques a découvert qu’un parasite du yucca (T. antithetica) génétiquement distinct pollinise exclusivement les arbres de l’Est. Comme les arbres de Josué eux-mêmes, ce papillon était plus court que son homologue occidental. Encore plus inquiétant, la différence de distance entre le stigmate et l'ovule entre les deux types d'arbres était la même que la différence de taille du corps, de la tête à l'abdomen, entre les deux papillons.
«J'ai pensé: cela ne peut pas être une coïncidence», déclare Smith.
Pour déterminer si la co-évolution a provoqué cette spéciation suspecte, Smith a dirigé une équipe de citoyens scientifiques en 2013 et 2014 pour collecter des données morphologiques dans le seul endroit où les deux espèces d'arbres de Josué et leurs papillons correspondants vivent en harmonie: Tikaboo Valley.
Smith et son équipe ont observé que les papillons de yucca déposaient leurs œufs plus efficacement dans leurs arbres respectifs, le joshua, et que les arbres de joshua offraient plus d'espace pour les œufs lorsqu'ils étaient pollinisés par le papillon préféré. Les résultats préliminaires de Smith montrent également que les papillons se reproduisent plus efficacement lorsque leur taille correspond à la taille de la tige entre le stigmate et l'ovaire de la fleur, appelé style.
Bien que les papillons pollinisent les fleurs dont les styles sont trop longs, ils ne pondent presque jamais avec succès des œufs qui éclosent en chenilles. Lorsque les styles sont trop courts, les papillons peuvent endommager les fleurs avec leur ovipositeur.
Smith souligne que ces correspondances ne prouvent pas nécessairement la co-évolution. Les arbres de Joshua pourraient évoluer en réaction à quelque chose dans leur environnement naturel, et les papillons de nuit pourraient réagir, ce qui démontre l'évolution à mesure qu'une espèce change en réponse aux stress environnementaux (puis que l'autre évolue en fonction de la première espèce subsistant) - mais pas la co-évolution, où les deux espèces changent mutuellement en réponse.
Pour éliminer tout risque d’aléatoire, Smith envisage maintenant de cartographier le génome des arbres de Joshua par le biais d’une collaboration baptisée Joshua Tree Genome Project, lancée en mars dernier par Smith et six autres scientifiques et financée par une combinaison de crowdsourcing et de soutien du Living Desert. . Outre les recherches de Smith, l'un des principaux objectifs du projet est d'identifier les gènes impliqués dans l'adaptation au climat de Joshua Tree afin de planifier la crise climatique à venir.
Une fois qu'il aura les génomes des deux arbres de Josué, Smith les comparera aux génomes de plantes bien étudiées pour déterminer quels gènes correspondent à la morphologie de la fleur, à la longueur de la branche et à d'autres caractéristiques. À partir de là, il peut comparer les génomes des deux espèces d’arbres de Josué et déterminer la variation moyenne entre leurs allèles, c’est-à-dire la variation due à l’évolution. Les gènes qui présentent une variation dramatique par rapport à cette ligne de base sont marqués pour la sélection naturelle.
Un élément clé de cette stratégie réside peut-être dans sa relation avec les teignes du yucca. Les recherches démontrent déjà que les différences de longueur et de taille des ovipositeurs dans les génomes des yuccas sont plus prononcées, ce qui suggère que la sélection naturelle a été à l'origine de la divergence. Smith espère trouver la même chose pour la morphologie des fleurs de Joshua Tree.
Smith et son équipe collectionnent les teignes du yucca pour étudier leur morphologie. (Christopher Smith) Course de l'horloge
Mais le temps presse. Les arbres de Josué sont gravement menacés par le changement climatique: à mesure que le réchauffement climatique évapore les précieuses eaux du sol et que la fréquence des pluies diminue, les plants de Josué ont moins de chances de survivre pendant de longues périodes de sécheresse que leurs homologues bien développés.
«Bien souvent, lorsque les gens regardent un endroit comme le parc national Joshua Tree où l’on voit beaucoup d’arbres matures, ils pensent qu’il a l’air en bonne santé», déclare Cameron Barrows, écologiste au Center for Conservation Biology de l’University of California. Riverside. "Mais si vous ne voyez pas les juvéniles, cela signifie que l'espèce ne se remplace pas."
Alors que moins de plants d'arbres de Josué survivent et parviennent à maturité, la population diminue, de même que la diversité du désert. Comme le joshua tree est une espèce clé dans le Mojave, de nombreux insectes, lézards et oiseaux perdront d’importantes sources d’habitat dans, sur et sous leurs branches.
Selon les modèles climatiques de Barrows, le désert de Mojave pourrait perdre jusqu'à 90% des arbres de Josué avant la fin du siècle. Même dans les cas les plus défavorables, il existe des endroits que Barrows appelle «refuges» où les arbres de Josué pourraient se propager et prospérer - s’ils ne sont pas envahis par les mauvaises herbes envahissantes et les incendies de forêt - mais la portée diminue considérablement.
Comme beaucoup d'organismes, les arbres de Josué migrent en réponse au réchauffement de leurs habitats en déposant leurs graines plus au nord. À l’heure actuelle, les semis poussent à moins de 100 mètres de leurs plantes mères; pour atteindre des régions suffisamment fraîches pour survivre, ils devront peut-être parcourir des milliers de kilomètres. Les graines de Joshua Tree doivent encore démontrer leur capacité à se répandre si rapidement.
Peut-être plus essentiellement, n’ont pas non plus de teignes du yucca. «Nous n'avons aucune idée de la réaction de la teigne du yucca lors du déplacement de milliers de kilomètres au nord», admet Smith. En raison de la brève durée de vie de la teigne du yucca et de sa courte interaction avec les arbres de Josué, il est difficile d’étudier comment ils réagiront à de tels changements dans leur environnement. Sans leurs seuls pollinisateurs, les arbres de Josué périront, que leurs graines puissent faire le trajet ou non.
Comprendre ces relations symbiotiques devient encore plus essentiel lors de l’élaboration de stratégies pour faire face au changement climatique. Certains scientifiques ont suggéré des espèces physiquement menacées menacées par le changement climatique, mais cela pourrait perturber des systèmes qui ne sont pas encore bien compris.
«Les biologistes de la conservation considèrent souvent les communautés de masse comme statiques», déclare Smith. «En élaborant des stratégies de conservation, nous devons réfléchir non seulement à ce qu'est le système aujourd'hui, mais également à la manière dont il évoluera à l'avenir en fonction de l'évolution du monde.»
Une chose est sûre: la perte de l’arbre de Josué modifierait radicalement l’image du désert de Mojave dans la conscience collective. Maintenant, le sort de ces arbres - et notre capacité à les défendre - réside dans les pièces buccales d'un minuscule papillon gris.
