Les marques de piqûres d’insectes montrent les premières preuves fossiles du repliement nocturne des feuilles des plantes

“Nos découvertes révèlent que des plantes éteintes ont développé des mouvements nyctinastiques foliaires à un stade aussi précoce de l’évolution des plantes, ce qui me surprend”, a déclaré Zhuo Feng de l’Université du Yunnan à Kunming, en Chine.

“Notre découverte est basée sur une approche peu orthodoxe”, a ajouté Stephen McLoughlin du Musée suédois d’histoire naturelle de Stockholm. “Puisqu’il est impossible de dire si une feuille pliée trouvée dans les archives fossiles a été fermée parce qu’elle a connu un comportement de sommeil ou parce qu’elle s’est ratatinée et pliés après la mort, nous avons recherché des schémas de dommages causés par les insectes qui sont propres aux plantes à comportement nyctinastique. Nous avons trouvé un groupe de plantes fossiles qui révèle une origine très ancienne pour cette stratégie comportementale.”

Feng s’intéresse depuis longtemps aux interactions fossiles plantes-insectes et à leur coévolution, trouvant des preuves de dommages causés par les insectes de différents types dans les archives fossiles. En 2013, il a découvert un schéma intéressant de dommages causés par les insectes dans les plantes vivantes : des trous symétriques percés à travers les feuilles, dont il s’est rendu compte plus tard qu’ils ressemblaient à cela parce que les insectes se nourrissaient des feuilles pendant qu’elles étaient pliées. Comme ce type de dommage est courant chez les plantes nyctinastiques, il s’est demandé s’il pouvait le trouver dans les plantes fossiles comme preuve des mouvements de sommeil.

L’étude montre maintenant qu’en effet, ils le pourraient. Les chercheurs se sont penchés sur les gigantoptérides, un groupe éteint de plantes productrices de graines caractéristiques des flores permiennes cathaysiennes d’il y a environ 300 à 250 millions d’années. Ils pensaient que ces plantes étaient le meilleur endroit où regarder parce que les plantes sont connues pour subir de fréquentes attaques d’insectes phytophages (herbivores). Leurs larges feuilles à nervure médiane robuste facilitent également la détection des dommages causés par les insectes. La première feuille fossile de gigantoptéride montrant le motif symétrique qu’ils recherchaient est apparue en 2016.

“J’ai été surpris par le schéma distinctif des dégâts causés par les insectes et j’ai pensé que cela pourrait représenter une nyctinastie foliaire dans la plante fossile”, a déclaré Feng. “Mais pour être sûr, j’ai cherché plus de preuves fossiles pour renforcer mon hypothèse. Le deuxième spécimen fossile – une espèce différente du même groupe de plantes – a révélé les mêmes dommages causés par l’alimentation des insectes que ceux conservés dans la feuille collectée deux ans plus tôt. . J’ai alors commencé à réfléchir à la signification scientifique des spécimens.”

Il a ensuite examiné des centaines d’échantillons et de photos dans le jardin botanique tropical de Xishuangbanna pour trouver des preuves encore plus convaincantes de la nyctinastie. Les découvertes contribuent à la compréhension de l’écologie et de l’évolution de ce groupe énigmatique de plantes, selon les chercheurs.

“Ces dernières années, certains [gigantopterids] ont été trouvés pour posséder des crochets sur leurs feuilles et ont des cellules conductrices d’eau spécialisées qui indiquent qu’au moins certaines étaient des grimpeurs dans les premiers écosystèmes de type forêt tropicale”, a déclaré McLoughlin. “A cela, nous pouvons maintenant ajouter que certaines de ces plantes ont replié leurs feuilles sur une base quotidienne.”

“Il est maintenant clair que le comportement de sommeil a évolué indépendamment dans divers groupes de plantes et à différents moments au cours de l’histoire de la Terre, il doit donc avoir des avantages écologiques pour la plante mère”, a poursuivi McLoughlin.

Les résultats montrent qu’il est possible de déduire non seulement les structures mais aussi les caractéristiques comportementales des plantes et des animaux fossilisés. Les chercheurs affirment que les caractéristiques biologiques des organismes anciens pourraient être déchiffrées à l’avenir à partir de spécimens fossiles grâce à des observations plus détaillées des interactions animales avec les plantes fossiles et modernes.

“Les preuves de dommages causés par des insectes fossiles sur les feuilles peuvent fournir beaucoup plus d’informations sur le “comportement” et l’écologie des plantes que sur l’herbivorie”, a déclaré McLoughlin. “Les archives fossiles des interactions plantes-animaux constituent une banque de données écologiques riche et largement intacte.”

Nous savons maintenant que “l’histoire évolutive des ‘mouvements de sommeil’ des feuilles remonte aux plantes gigantoptérides du Paléozoïque tardif il y a plus de 250 millions d’années”, a déclaré Feng. Dans de futures études, il espère explorer combien d’autres lignées végétales peuvent avoir eu un comportement similaire.