Une étude unique à long terme nous aide à comprendre les réponses biologiques aux changements climatiques
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Les spermophiles arctiques sont uniques parmi les mammifères. Leur capacité à ne pas geler même lorsque la température corporelle descend en dessous de cette marque sur le thermomètre leur permet de survivre à des climats hivernaux extrêmes. De nouvelles recherches publiées dans Science analyse plus de 25 ans de données climatiques et biologiques. Les résultats incluent des périodes d’hibernation plus courtes et des différences entre les périodes d’hibernation des mâles et des femelles. Alerte spoiler – les filles “se lèvent et brillent” un peu plus tôt en réponse au réchauffement, ce qui pourrait avoir des effets d’entraînement à la fois positifs et négatifs sur l’ensemble du réseau trophique de ces écosystèmes.
L’auteur principal Cory Williams, professeur adjoint au Département de biologie de l’Université d’État du Colorado, a commencé à étudier les spermophiles arctiques à l’Université d’Alaska Fairbanks il y a plus de 15 ans. “Je pense que ce qui rend notre étude unique, c’est que nous examinons un ensemble de données suffisamment long pour montrer les impacts du changement climatique sur un mammifère dans l’Arctique”, a déclaré Williams, qui a rejoint la faculté de la CSU en 2021. “Nous pouvons montrer un lien direct entre les changements de température et la physiologie et l’écologie de ces animaux.”
Helen Chmura, auteur principal de cette dernière recherche, a commencé l’analyse alors qu’elle était boursière postdoctorale à l’Université d’Alaska Fairbanks en 2018 et travaille maintenant comme chercheuse du Service forestier de l’USDA à la Rocky Mountain Research Station. “Nos données montrent que la couche active, la couche de sol au-dessus du pergélisol, gèle plus tard à l’automne, ne fait pas aussi froid au milieu de l’hiver et dégèle un peu plus tôt au printemps.” Elle a ajouté: “Ces changements, équivalant à une réduction d’environ 10 jours du temps de gel du sol à un mètre de profondeur, se sont produits en seulement 25 ans, ce qui est assez rapide.”
Les spermophiles arctiques survivent aux hivers rigoureux de l’Alaska en hibernant pendant plus de la moitié de l’année, ce qui ralentit considérablement leurs fonctions pulmonaires, cardiaques, cérébrales et corporelles. Ils doivent encore dépenser de l’énergie pour générer suffisamment de chaleur à partir des graisses stockées pour empêcher les tissus de geler. Ils refont surface de leurs terriers à plus de 3 pieds sous le sol chaque printemps, affamés et désireux de s’accoupler.
Chmura et Williams, ainsi que des co-auteurs, ont analysé les données à long terme sur la température de l’air et du sol sur deux sites de l’Alaska arctique en conjonction avec les données recueillies à l’aide de bioenregistreurs. Ils ont mesuré la température abdominale et/ou cutanée de 199 spermophiles vivant en liberté au cours de la même période de 25 ans. Ils ont constaté que les femelles changent lorsqu’elles terminent leur hibernation, émergeant plus tôt chaque année, mais pas les mâles. Les changements chez les femelles correspondent au dégel printanier plus tôt. L’avantage de ce phénomène est qu’ils n’ont pas besoin d’utiliser autant de graisse stockée pendant l’hibernation et peuvent commencer à chercher des racines et des pousses, des baies et des graines plus tôt au printemps. Les scientifiques pensent que cela pourrait conduire à des portées plus saines et à des taux de survie plus élevés.
L’inconvénient est que si les mâles ne modifient pas non plus les schémas d’hibernation, il pourrait éventuellement y avoir un décalage dans les “nuits de rendez-vous” disponibles pour les mâles et les femelles. Les écureuils terrestres sont également une importante source de nourriture pour de nombreux prédateurs, tels que les renards, les loups et les aigles. Une conséquence indirecte d’être actif au-dessus du sol plus longtemps est une plus grande exposition et un risque d’être mangé.
Ce qui arrivera à la population est une grande inconnue – il n’y a pas de gagnants ou de perdants clairs. Alors que l’hibernation nécessite moins d’énergie, ce qui pourrait aider à la survie hivernale, le nombre de spermophiles dépend également de la façon dont les prédateurs réagissent aux changements climatiques. Pour l’instant, conclut Williams, “notre article montre l’importance des ensembles de données à long terme pour comprendre comment les écosystèmes réagissent au changement climatique”. Chmura a accepté, ajoutant: “Il faut une grande équipe pour continuer un ensemble de données comme celui-ci pendant 25 ans, en particulier dans l’Arctique.”
Parmi les autres auteurs contributeurs, citons Brian Barnes, de l’Université d’Alaska Fairbanks, et Loren Buck de la Northern Arizona University, qui ont tous deux commencé cette étude dans les années 1990 pour apprendre comment les spermophiles arctiques survivent à des hivers aussi longs, froids et sombres et à quel point leurs taches d’hibernation sont froides. étaient. Ces questions les ont incités à installer les premiers moniteurs de température du sol et, à mesure que la technologie s’améliorait, ils ont pu mesurer ces températures tout au long de l’hiver. Cassandra Duncan et Grace Burrell ont participé à la recherche alors qu’elles étaient étudiantes à l’Université d’Alaska Fairbanks.
