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Voix Smithsonian Musée national d’histoire naturelle
Pourquoi les plantes sèment les études climatiques
Pour beaucoup, les mois à venir promettent d’être encore plus chauds que l’an dernier. Mais le réchauffement climatique interrompt plus que des projets d’été amusants. Il affecte également les plantes.
«Le changement climatique affecte les plantes de différentes manières – où elles peuvent vivre, quand elles fleurissent et même des changements dans la forme des feuilles», a déclaré Gary Krupnick, botaniste dans l’unité de conservation des plantes du Département de botanique du Smithsonian’s National Museum of Natural History.
En étudiant les plantes vivantes et leurs prédécesseurs feuillus, des scientifiques comme Krupnick peuvent voir comment les plantes se sont adaptées aux fluctuations environnementales au cours du siècle dernier. Leur recherche trouve ses racines dans les 5 millions de spécimens de plantes de l’herbier national des États-Unis.
«Tous ces spécimens viennent avec un lieu et un moment où ils ont été collectés. Nous utilisons ces informations pour tracer la manière dont les apparences et la répartition des espèces ont changé », a déclaré Krupnick.
Un terrain fertile pour la recherche
Bien que fondé en 1848, l’herbier abrite des plantes récoltées il y a des siècles à nos jours. La plupart de ces spécimens ont été pressés et placés dans des dossiers systématisés pour que les botanistes puissent continuer à étudier au fil du temps.
L’herbier national des États-Unis a été créé il y a environ 200 ans. Depuis sa création, ses collections ont été utilisées pour montrer la recherche botanique, comme lors de cette exposition au Smithsonian Institution Building. (Archives de la Smithsonian Institution)
«Ce sont des instantanés préservés du passé. Ils sont la preuve de la façon dont les choses étaient », a déclaré Erika Gardner, botaniste au sein de l’équipe de gestion des collections de l’herbier. «Sans avoir ces informations physiques, ce que nous savons ne serait que du ouï-dire.»
Lorsque les scientifiques du musée ont commencé à ajouter à l’herbier il y a environ 200 ans, ils ont pris des notes soigneuses sur les caractéristiques physiques des plantes et les gammes d’habitats. Aujourd’hui, les botanistes peuvent regarder en arrière pour voir comment ces notes correspondent à l’augmentation des gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone.
«Nous pouvons corréler bon nombre de ces changements avec les changements des niveaux de dioxyde de carbone de notre atmosphère», a déclaré Krupnick.
L’utilité foliaire du pollen
Krupnick et son collègue Lew Ziska, physiologiste des plantes à l’Université de Columbia, recueillent des informations sur les réactions des plantes au changement climatique grâce aux feuilles et au pollen de la plante.
Les pollinisateurs, comme les abeilles, utilisent le pollen comme une source nutritive de nourriture remplie de protéines à base d’azote. Mais l’azote joue également un rôle important dans la photosynthèse. Les plantes l’utilisent pour décomposer le dioxyde de carbone, qui, combiné à la lumière du soleil et à l’eau, crée des sucres et des glucides. Ainsi, à mesure que le dioxyde de carbone augmente, la plante doit utiliser plus d’azote pour la photosynthèse. Cela signifie que moins d’azote est disponible pour les parties de la plante comme les feuilles et le pollen.
Les pollinisateurs, comme les abeilles, mangent du pollen pour sa protéine riche en azote. Mais à mesure que les concentrations d’azote dans le pollen diminuent, les pollinisateurs ne reçoivent pas le même niveau de nutriments qu’il y a un siècle. (Rosa Pineda, Smithsonian)
«Les recherches de Lew ont révélé qu’il y a beaucoup moins d’azote dans les grains de pollen de l’herbier aujourd’hui qu’il y a 100 ans. Les abeilles qui se nourrissent de grains de pollen avec moins d’azote ou de protéines reçoivent des aliments beaucoup moins nutritifs que leurs ancêtres », a déclaré Krupnick.
Krupnick analyse également les étiquettes des spécimens pour savoir si une espèce végétale est devenue en danger. Étant donné que les étiquettes indiquent les lieux et la date de collecte d’un spécimen, elles peuvent indiquer si une espèce était commune ou rare dans la nature.
«Cette information entre dans un algorithme pour déterminer si la plante est suffisamment rare pour que nous devions faire plus de travail sur le terrain pour recueillir plus de données», a déclaré Krupnick. «Faire cela nous aide à éliminer les espèces sûres afin que notre énergie, notre argent, notre temps et notre force humaine puissent être concentrés sur la préservation des plantes potentiellement menacées.»
Planter des graines pour les générations futures
Le département de botanique du Musée national d’histoire naturelle conserve 5 millions de spécimens dans l’herbier. (Chip Clark, Smithsonian)
L’herbier du Musée national d’histoire naturelle aide les botanistes à faire des recherches sur les changements climatiques des plantes, leur biologie et leur abondance. Pour maintenir une collection à jour, le personnel du musée reçoit et stocke toujours les nouveaux arrivants.
Une source de nouveaux ajouts est le programme Seeds of Success du US Bureau of Land Management. Le programme recueille des graines de plantes indigènes pour réhabiliter les écosystèmes touchés par des catastrophes naturelles comme les incendies – qui sont de plus en plus fréquents et plus graves à cause du changement climatique. L’herbier stocke des spécimens de référence des espèces de graines.
«Afin de collecter des graines auprès des populations de plantes, vous avez besoin d’une plante pressée physiquement, ou spécimen de bon, pour montrer d’où proviennent les graines que vous avez collectées», a déclaré Gardner.
Les spécimens de référence font partie intégrante de l’herbier. Ce sont des ressources pour la recherche sur le climat, par des scientifiques comme Krupnick, d’une manière que leurs collectionneurs d’origine n’auraient jamais pu imaginer. Les botanistes du musée espèrent que les générations futures les surprendront de la même manière.
«Ce qui est précieux pour moi, c’est de travailler avec ces spécimens pour les préserver à perpétuité. J’adore réfléchir à ce que les gens pourront apprendre d’eux à l’avenir », a déclaré Gardner. «Qui sait quelles découvertes nous attendent plus tard.»
Restez à l’écoute pour la prochaine histoire dans le Climat en évolution série du 13 mai. Nous vous montrerons comment les scientifiques du département d’entomologie du musée utilisent des fourmis vivantes et préservées qui se nourrissent de champignons pour découvrir comment les espèces co-dépendantes de la Terre réagissent au changement climatique.
Climat en évolution: Le Smithsonian est bien plus que ses expositions et artefacts de renommée mondiale. C’est une organisation vouée à comprendre comment le passé informe le présent et l’avenir. Une fois par semaine, nous vous montrerons comment les sept départements de recherche scientifique du Muséum national d’histoire naturelle tirent les leçons des changements climatiques passés et les appliquent au 21e siècle et au-delà.
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Abigail Eisenstadt est assistante de communication au Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian. Elle apporte la science au public via le Bureau des communications et des affaires publiques du musée, où elle suit la couverture médiatique, coordonne les activités de tournage et écrit pour le blog du musée, Smithsonian Voices. Abigail a obtenu sa maîtrise en journalisme scientifique de l’Université de Boston. Pendant son temps libre, elle est à l’extérieur ou dans la cuisine.
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