Comment reconnaître un insecte pollinisateur dans les archives fossiles ? —
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La pollinisation par les insectes est un processus décisif pour la survie et l’évolution des plantes angiospermes (à fleurs) et, dans une moindre mesure, des gymnospermes (sans fleur ni fruit visibles). Il existe un intérêt croissant pour les études sur les origines de la relation entre les insectes et les plantes, notamment dans le contexte actuel de déclin progressif des insectes pollinisateurs à l’échelle mondiale et son impact sur la production alimentaire. Les insectes pollinisateurs peuvent être reconnus dans les archives fossiles, bien qu’à ce jour, il n’y ait pas eu de protocole pour leur différenciation. Des pollinisateurs fossiles ont été trouvés dans des dépôts de roche et d’ambre, et c’est dans des dépôts de roche que la première preuve de la pollinisation des plantes par les insectes est étudiée à travers le monde. Mais comment déterminer lequel était un véritable insecte pollinisateur dans le passé ?
Une étude publiée dans la revue Tendances en écologie et évolution détermine les critères permettant de différencier un insecte pollinisateur d’un pollinisateur présumé dans les archives fossiles. Cette nouvelle étude, qui facilitera l’analyse correcte de l’origine et de l’évolution de la pollinisation par les insectes, a été dirigée par la doctorante Constanza Peña-Kairath, première auteure de l’article et membre de la Faculté des sciences de la Terre et de l’Institut de recherche sur la biodiversité ( IRBio) de l’Université de Barcelone. Peña-Kairath travaille sur la thèse sous la direction du professeur Xavier Delclòs (UB-IRBio) et du chercheur David Peris (Institut Botanique de Barcelone, CSIC — Mairie de Barcelone), qui sont également co-auteurs du travail.
D’autres experts de l’UB-IRBio, de l’Institut espagnol de géologie et des mines (CN-IGME CSIC), de l’American Museum of Natural History de New York (États-Unis) et de l’Université de Northampton (Royaume-Uni) ont également participé à l’article.
Quand les “gymnospermes” dominaient les écosystèmes terrestres
Aujourd’hui, les angiospermes dominent la plupart des écosystèmes terrestres de la planète, mais cela n’a pas toujours été le cas : les plantes à fleurs sont apparues au cours du Crétacé inférieur et se sont diversifiées au cours du Crétacé supérieur, il y a environ 100 millions d’années, remplaçant les forêts dominées par les “gymnospermes” (conifères, ginkgo, cycas, etc.).
“Les angiospermes sont considérés comme ayant interagi avec les insectes pollinisateurs (une relation mutualiste, avec des avantages mutuels) depuis leur apparition sur la planète. Leurs premiers pollinisateurs étaient probablement des insectes généralistes (coléoptères, thrips, mouches, etc.) qui avaient auparavant pollinisé des ‘gymnospermes’. En fait, plusieurs fossiles sont connus dans l’ambre du Crétacé dans lequel des agents pollinisateurs étaient probablement déjà présents », explique Constanza Peña-Kairath, membre du département UB de dynamique de la Terre et des océans.
Comment classer un insecte comme pollinisateur ?
Étudier un processus aussi complexe que la pollinisation par les insectes à travers les archives fossiles est un défi en paléontologie. Afin d’identifier une espèce pollinisatrice ayant habité des écosystèmes passés, il n’est pas possible d’effectuer les analyses actuellement appliquées aux organismes présents dans le milieu naturel (ex. analyse de l’augmentation de la fructification de certaines plantes si visitées par certains insectes, etc.) .
“Par conséquent, il est nécessaire de définir quand un insecte fossile peut être considéré comme un agent pollinisateur et ainsi d’établir tout un ensemble de caractéristiques clés qui peuvent également être observées de manière générale dans les fossiles”, explique Peña-Kairath.
L’étude a identifié 193 familles d’insectes de dix ordres différents qui sont considérés comme des pollinisateurs d’angiospermes et de «gymnospermes». Les auteurs ont également établi quand ils apparaissent dans les archives fossiles et ont produit une classification des insectes fossiles qui ont été décrits comme pollinisateurs à ce jour.
En combinant ces données scientifiques, l’équipe a développé une clé pour différencier les insectes fossiles en deux catégories – pollinisateurs et pollinisateurs présumés – et ainsi écarter ceux qui ne montrent pas suffisamment d’évidences de ce type de mutualisme avec les plantes. Ainsi, pour classer un insecte fossile comme pollinisateur, l’arthropode doit avoir des grains de pollen attachés à son corps et appartenir à un groupe d’insectes actuels considérés comme pollinisateurs, entre autres caractéristiques.
En utilisant l’analyse de l’ensemble des archives fossiles, il est clair que tous les ordres d’insectes actuels avec certaines espèces de pollinisateurs existaient avant l’apparition des angiospermes dans le Crétacé inférieur. Il existe même des exemples de groupes d’insectes qui étaient des pollinisateurs au Crétacé – comme les Mecoptera ou les scorpionflies – mais qui n’ont plus d’espèces pollinisatrices aujourd’hui.
La plus ancienne trace fossile de pollinisation
Les conclusions de l’étude suggèrent que le premier enregistrement de la relation mutualiste impliquant la pollinisation par les insectes concerne un groupe éteint d’insectes Neuroptera et qu’il est né au moins au Jurassique supérieur – il y a environ 163 millions d’années – bien avant l’émergence du premier plantes à fleurs.
“Cette information est très pertinente car elle révèle que les insectes entretiennent une relation étroite avec les gymnospermes depuis l’Antiquité. Il n’est donc pas surprenant que certaines de ces plantes continuent aujourd’hui cette relation bénéfique”, concluent les chercheurs Xavier Delclòs et David Peris.
