Dans son dernier exercice de prospective scientifique sur l'écologie et l'environnement, le CNRS souligne parmi les pistes de recherche à soutenir l'analyse des écosystèmes créés par les humains, afin de mieux comprendre les interactions rapides entre évolution et écologie. Une préconisation qui devrait concerner au premier chef le grand orphelin des travaux sur l'eau en France, à savoir le riche réseau des milieux aquatiques anthropisés (mares, étangs, fossés, biefs, canaux, retenues, lacs), à ce jour souvent considéré par le gestionnaire public comme sans intérêt car de toute façon "dégradé" par rapport à un milieu "naturel" sans humain. Cette cécité, assez absurde étant donné l'importance de ces milieux sur tous les territoires, nous prive de connaissances et de pratiques utiles pour une meilleure gestion des environnements hybrides formant la réalité des bassins versants.
Tous les quatre ans, CNRS Écologie & Environnement organise des journées de réflexion commune, avec sa communauté scientifique, afin de présenter les grandes avancées des recherches menées au sein de ses laboratoires et d'identifier les nouvelles disciplines et thématiques à soutenir dans les cinq années à venir. La synthèse du dernier exercice vient de paraître (lien en bas d'article).
Nous publions un extrait d'un des chapitres de cette prospective (dédié à la nécessité de rapprocher davantage écologie et évolution), prenant comme exemple l'analyse des milieux créés par les humains comme source d'éco-évolution rapide.
Applications de l’éco-évolution aux environnements anthropisés
Les systèmes anthropisés peuvent représenter des modèles d’étude pertinents pour comprendre les interactions éco-évolutives rapides sous forte pression environnementale, et donc fortes pressions de sélection (...). En effet, leur dynamique se fait à l’échelle de quelques (à quelques dizaines de) générations, ce qui permet de les suivre « en temps réel », avec des caractéristiques communes et un grand nombre de réplicas. En outre, ils offrent des contextes suffisamment différents pour mener des études comparatives. Trois cas d’étude ont été discutés au cours de l’atelier : la domestication et culture d’espèces sauvages, les invasions biologiques et les milieux artificiels ou urbanisés.
Cas d’étude
Dans le premier cas, le principal processus évolutif est la domestication impliquant souvent une forte sélection sur quelques traits d’intérêt comme le taux de croissance ou la biomasse produite. La sélection est soit centrée sur la production de lignées ou cultivars, soit relâchée (dite « inconsciente »), basée sur la sélection de géniteurs en fonction de leur phénotype lors de leur mise en culture. D’autres forces évolutives peuvent jouer comme les flux de gènes entre populations cultivées et sauvages, ou l’évolution des souches de pathogènes dans les fermes et élevages. Les populations cultivées vont affecter les caractéristiques physico-chimiques de l’environnement ou les chaînes trophiques, mais peuvent aussi constituer des réservoirs importants de maladies. Dans ce contexte, les interactions éco-évolutives concernent notamment le rôle de la diversité génétique et des traits phénotypiques sélectionnés des populations cultivées sur la diversité du microbiome associé, et sur la diversité de ses fonctions (ex. cycles biogéochimiques au sein des cultures et habitats naturels voisins).
Le deuxième cas d’étude concerne les invasions biologiques. Sur le court terme, de fortes pressions de sélection peuvent s’exercer sur les espèces exotiques envahissantes pour tout ce qui touche à leur dispersion et à la compétition dans les communautés réceptrices, impliquant des effets fondateurs ou de « allele surfing », dépendant en particulier de la pression de propagules dispersantes. Les caractéristiques génétiques de la population introduite peuvent moduler l’effet sur l’écosystème, tandis que les caractéristiques de l’écosystème récepteur peuvent affecter la performance de la population introduite. Sur le long terme, les changements sont plus complexes, avec différents scénarios possibles comme l’émergence de l’atténuation de ces effets après la phase initiale (par exemple, des extinctions de populations bien installées). Les processus sous-jacents peuvent être multiples, comme des changements démographiques endogènes qui modifient l’intensité de la compétition ou des modifications des communautés locales ou des réorganisations des réseaux trophiques. Un enjeu considérable est alors de capter la complexité des rétroactions éco-évolutives, tant sur le plan fondamental que pour la gestion des impacts des espèces introduites (pour éviter d’aboutir à des conséquences plutôt négatives, ou en tout cas mal contrôlées).
De manière analogue aux invasions biologiques, les milieux urbanisés ou artificialisés constituent des modèles intéressants pour l’étude des interactions éco-évolutives, parce qu’il s’y exerce de très fortes pressions de sélection dans des gradients environnementaux forts. De nombreuses études ont documenté des changements de traits d’histoire de vie (ex. comportements, reproduction, alimentation), des adaptations spécifiques et des processus de rétroactions éco-évolutives dans ces habitats particuliers (par ex., des boucles démo-environnementales positives conduisant à des explosions de populations et de nouvelles adaptations spécifiques aux milieux anthropisés). Se pose aussi la question de l’influence de ces milieux sur les populations et communautés présentes dans les écosystèmes plus « naturels » avoisinants, par exemple via des processus de maladaptation génétique induits par des flux de gènes asymétriques, depuis les milieux anthropisés.
Enjeux et perspectives
Ces cas d’étude interrogent sur la construction de nouveaux écosystèmes, ou d’écosystèmes hybrides comprenant une proportion importante d’espèces ou de génotypes, importés ou modifiés par les activités humaines, dans lesquels de nouveaux réseaux d’interactions interspécifiques se créent. Par exemple, quelle sera leur résilience vis-à-vis de perturbations, quels services écosystémiques maintenus ou nouveaux pourront-ils fournir, ou encore, quelles adaptations particulières peuvent émerger et avec quelles rétroactions sur les dynamiques des populations et des communautés qui les occupent ?
Les systèmes anthropisés conduisent donc à de nouveaux écosystèmes, incluant des espèces/ communautés qui peuvent être largement modifiées par les activités humaines. Cela pose de nombreuses questions éco-évolutives, en particulier pour ce qui concerne la résilience de ces systèmes ou les services écosystémiques rendus, et donc plus généralement des propriétés qui peuvent émerger de l’anthropisation. Au-delà des cas d’études considérés ci-dessus, il semble important d’identifier ces propriétés de manière générique, et de croiser les facteurs d’anthropisation. Cela paraît critique si l’on souhaite développer une bonne capacité de prédiction et d’intervention (ou de laisser-faire). Il est donc nécessaire d’inclure une vision éco-évolutive dans le domaine des « solutions fondées sur la nature » ou d’ingénierie écologique, de façon à renforcer la durabilité des solutions mises en place comme réponses à l’anthropisation. Une approche socio-écosystémique devient alors plus que nécessaire, et donc un recours à des approches d'intérêt transdisciplinaires. Un point de vigilance doit être soulevé : cette gestion de l’anthropisation attire naturellement des financements, en particulier liés aux politiques publiques, soutenant des projets qui peuvent vite être très finalisés et ne permettant alors pas d’aborder suffisamment les questions de dynamiques éco-évolutives plus éloignées des objectifs des financeurs.
Source : CNRS, Prospectives CNRS Écologie & Environnement 2023, 292 pages
