Phénologie printanière et changement climatique mondial

Alors que le printemps arrive, nous remarquons le changement des saisons par la météo, mais aussi par une multitude d'événements naturels. Selon l'endroit où vous vivez, les crocus peuvent pénétrer dans la neige, le killdeer peut être de retour ou les cerisiers peuvent fleurir. Il y a une séquence ordonnée d'événements qui semblent se produire, avec diverses fleurs printanières apparaissant dans l'ordre, des bourgeons d'érable rouge faisant irruption dans de nouvelles feuilles, ou le vieux lilas par la grange parfumant l'air. Ce cycle saisonnier de phénomènes naturels est appelé phénologie. Le changement climatique mondial semble interférer avec la phénologie de nombreuses espèces, au cœur même des interactions entre espèces.

Qu'est-ce que la phénologie?

Dans les régions tempérées comme la moitié nord des États-Unis, il y a relativement peu d'activité biologique en hiver. La plupart des plantes sont dormantes, tout comme les insectes qui s'en nourrissent. À leur tour, les animaux qui dépendent de ces insectes tels que les chauves-souris et les oiseaux hibernent ou passent les mois froids dans des endroits plus au sud. Les ectothermes comme les reptiles et les amphibiens, qui tirent leur chaleur corporelle de leur environnement, ont également des phases actives liées aux saisons. Cette longue période hivernale limite toutes les activités de croissance, de reproduction et de dispersion des plantes et des animaux à une courte fenêtre favorable. C'est ce qui rend le printemps si vibrant, avec des plantes en fleurs et en croissance, des insectes qui émergent et se reproduisent, et des oiseaux qui reviennent pour profiter de cette prime de courte durée. Les débuts de chacune de ces activités représentent autant de marqueurs phénologiques.

Ce qui déclenche les événements phénologiques?

Différents organismes répondent à différents signaux pour lancer des activités saisonnières. De nombreuses plantes recommenceront à faire pousser des feuilles après une période de dormance définie, ce qui dicte très approximativement la fenêtre de sortie. Un indice qui détermine plus précisément quand les bourgeons se cassent peut être la température du sol, la température de l'air ou la disponibilité de l'eau. De même, les indices de température peuvent favoriser le début de l'activité des insectes. La durée du jour elle-même peut être le déclencheur opérationnel de certains événements saisonniers. Ce n'est que lorsqu'il y a un nombre suffisant d'heures de clarté que les hormones de reproduction seront produites chez de nombreuses espèces d'oiseaux.

Pourquoi les scientifiques sont-ils préoccupés par la phénologie?

La période la plus exigeante en énergie dans la vie de la plupart des animaux, c'est quand ils se reproduisent. Pour cette raison, il est à leur avantage de coïncider avec l'élevage (et pour beaucoup, l'élevage de jeunes) pendant une période où la nourriture est la plus abondante. Les chenilles doivent éclore au moment où les jeunes feuilles tendres du chêne émergent, avant qu'elles ne durcissent et deviennent moins nutritives. Les oiseaux chanteurs nicheurs doivent chronométrer l'éclosion de leurs petits juste au cours de ce pic d'activité des chenilles, afin de pouvoir profiter de cette riche source de protéines pour nourrir leur progéniture. De nombreuses espèces ont évolué pour exploiter les pics de disponibilité des ressources, de sorte que tous ces événements phénologiques apparemment indépendants font en effet partie d'un réseau complexe d'interactions précises. Les perturbations des événements saisonniers peuvent avoir des effets profonds sur les écosystèmes.

Comment le changement climatique affecte-t-il la phénologie?

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, dans un rapport de 2007, a estimé que le printemps était arrivé plus tôt de 2,3 à 5,2 jours par décennie au cours des 30 années précédentes. Parmi des centaines de changements observés, l'abattage des ginkgos au Japon, la floraison des lilas et l'arrivée des parulines ont tous changé plus tôt dans l'année. Le problème est que tous ces changements ne se produisent pas au même rythme, voire pas du tout. Par exemple:

• Les papillons d'hiver ont été programmés pour éclore au moment où les jeunes feuilles de chêne éclatent de leurs bourgeons. Avec le changement climatique, les deux se sont produits plus tôt dans l'année, mais beaucoup plus pour l'éclosion d'hiver. Les jeunes chenilles émergentes meurent de faim et meurent.
• Certains oiseaux chanteurs migrateurs d'Amérique du Nord ont avancé leurs données d'arrivée. Cependant, au moins l'une des principales espèces d'arbres sur lesquelles ils se nourrissent a déplacé ses feuilles encore plus tôt. Les oiseaux pourraient alors manquer le pic de disponibilité des insectes qui se trouvent sur ces arbres et fournir l'énergie et les protéines dont les oiseaux ont besoin au début de leur saison de nidification..

Ces types de désalignement d'événements importants dans la nature sont appelés désadéquations phénologiques. De nombreuses recherches sont en cours pour reconnaître où ces disparités pourraient se produire.