Les interactions entre les plantes et les insectes pollinisateurs constituent l'un des piliers fondamentaux de la biodiversité terrestre. Longtemps perçues comme des organismes passifs, les plantes révèlent aujourd'hui des capacités sensorielles surprenantes, interagissant activement avec leur environnement sonore, mécanique et chimique. Cette étude explore en profondeur comment le nombre de fleurs, les signaux sonores et les structures paysagères influencent les pollinisateurs et, par extension, la productivité agricole.
La perception sonore : une révolution dans la compréhension des plantes
Selon une étude réalisée par le Prof. Lilach Hadany et le Dr. Yuval Sapir du Département de biologie moléculaire et d'écologie des plantes de l'Université de Tel-Aviv, en collaboration avec le Dr. Yossi Yovel du Département de zoologie, la concentration en sucre du nectar des fleurs d'onagre augmente presque instantanément lorsqu'elles sont exposées au bruit des ailes des papillons et des abeilles. Les plantes sont beaucoup moins passives qu'on ne pourrait le penser et elles se relient à leur environnement de différentes manières. Des études récentes ont montré comment elles réagissent à la lumière (sens de la vue), à la stimulation mécanique (sens du toucher) et à certains produits chimiques qui s'évaporent dans l'air (sens de "l'odorat").
D'après les chercheurs, la présente étude est la première qui montre la réaction quasi-immédiate des plantes aux sons : "la concentration en sucre du nectar des fleurs d'onagre augmente considérablement et en trois minutes seulement lorsqu'elles sont exposées au bruissement d'ailes des papillons et des abeilles, qui récoltent leurs grains de pollen et les disséminent d'une fleur à l'autre." L'étude dévoile également que la réaction de la plante dépend de la fréquence des sons de bourdonnement. Pour les chercheurs, cette capacité des plantes à réagir au bruit des insectes pollinisateurs a de nombreux effets : la production de nectar étant énergivore, les plantes sont ainsi capables d'investir leurs ressources avec précision et de se concentrer sur les périodes d'activité des pollinisateurs, laquelle a donc plus de "rendement" pour chaque unité de temps investie dans la fleur.
Mais cette découverte pourrait avoir des implications plus vastes, notamment sur l'évolution des plantes et des insectes. Selon les chercheurs, il se peut en effet que le développement de la forme des fleurs soit influencé par des facteurs affectant la capacité auditive de la plante, et pas seulement par sa fonction d'attraction des insectes. Il est de même possible que divers insectes se soient développés de manière à émettre des sons que les fleurs soient capables d'absorber. Enfin, selon eux, les résultats de l'étude suggèrent que les plantes peuvent également être affectées par d'autres sons, y compris ceux générés par l'homme. Selon l'étude, la partie de la plante la plus appropriée à l'absorption des vibrations produites dans l'air par les ailes des insectes pollinisateurs est la fleur elle-même, en particulier celles en forme de coupe. Pour s’assurer du rôle de la fleur dans ce phénomène, les chercheurs ont notamment enveloppé des fleurs d'un verre isolant, puis exposé la plante aux sons des pollinisateurs.
À quoi ressemble une vie de plante ? | 42 - La réponse à presque tout | ARTE
L'impact agronomique de la pollinisation entomophile
La pollinisation entomophile du tournesol est souvent mentionnée comme un facteur contribuant au rendement et à la qualité de cette culture. Alors que les rendements stagnent depuis une trentaine d’années en France, l’amélioration de la pollinisation des tournesols de consommation constitue une piste pour les relancer en conditions agricoles. Notre étude visait à évaluer l’impact d’un front d’insectes pollinisateurs (colonies d’abeilles domestiques installées dans une bande fleurie disposée sur une bordure de parcelles agricoles longue de plus de 550 m). Cet impact a été mesuré à différentes distances de ce front d’insectes pollinisateurs sur la fréquentation des capitules par les insectes floricoles, la charge en pollen des stigmates, le rendement et la teneur en huile des graines.
Nous avons bien observé un gradient négatif d’activité des abeilles domestiques en fonction de l’éloignement au front de colonies et aussi une diminution du rendement et de la teneur en huile chez le tournesol. Pour satisfaire les demandes alimentaires et industrielles en besoins croissants en huile et matières grasses, on se heurte à la stagnation de la production et à une baisse des stocks mondiaux en graines oléagineuses. Une des raisons de ce phénomène est l’absence de croissance des rendements du tournesol. Celle-ci peut avoir plusieurs causes, comme le changement climatique ou le raccourcissement des rotations. Le progrès génétique n’est toutefois pas mis en cause. En effet, on estime que la sélection variétale du tournesol s’est traduite par un gain moyen de 0,5 quintaux/ha/an par rapport aux anciennes variétés (GNIS, 2016). En conditions de culture optimale, on estime que les variétés actuelles peuvent produire de 60 à 70 quintaux par hectare. En comparaison, la moyenne nationale reste autour de 23-24 quintaux/ha. De fait, on observe que depuis les années 1980, le rendement en tournesol stagne (ONIDOL, 2012).
Méthodologie et dispositifs expérimentaux sur le terrain
Un total de cinq parcelles d’étude (parcelles d’agriculteurs) a été suivi en 2015 et six en 2016 dans la région située entre Toulouse et Castelnaudary. Sur chaque parcelle, un dispositif identique a été implanté. Les parcelles devaient mesurer environ 600 m de long, être le plus homogène possible, en évitant les parcelles en pente. Sur chaque parcelle, une bande fleurie est semée perpendiculairement à la plus grande longueur de la parcelle. Le tournesol est implanté par l’agriculteur. En 2015, une seule variété a été utilisée : Extrasol. En 2016, les agriculteurs étaient libres du choix de leur variété.
En juin avant la floraison du tournesol, des colonies d’abeilles domestiques sont disposées sur la bande fleurie et des zones de relevés (placettes) sont matérialisées à trois distances de ce front de colonies. Afin de relever un éventuel gradient d’insectes pollinisateurs, ces placettes sont espacées de 250 mètres à partir des colonies, soit à 30 m, 280 m et 530 m de celles-ci, respectivement. Les bandes nectarifères ont été implantées en début de saison (fin mars en général) quelques jours avant le semis du tournesol. La surface de ces bandes représentait 3 % de la surface de la parcelle de tournesol soit 300 m2 par hectare de tournesol.
Les dynamiques de fréquentation et le rôle des espèces
La fréquentation des fleurons de tournesol a été essentiellement réalisée par les abeilles domestiques, avec très peu de bourdons et d’abeilles sauvages. En 2015, les abeilles domestiques ont représenté environ 85 % des effectifs dans les capitules suivis, les bourdons 11 %, les 4 % restant se répartissant entre 2 % d’abeilles sauvages et 2 % de syrphes et autres insectes. Aussi bien en 2015 qu’en 2016 il n’a pas été possible d’observer un gradient de pollinisateurs sauvages en raison des faibles populations observées.
En 2015, on a observé un gradient significatif des densités d’abeilles domestiques butineuses de nectar entre 30 m et 530 m des colonies. Les densités ont varié de 60 abeilles pour 100 capitules à environ 40 abeilles à 250 m et un peu plus de 20 abeilles à 530 m. L’activité de butinage a aussi été réalisée sur des distances intermédiaires (80m, 150m). En 2016, un gradient n’a pu être observé que sur trois des six parcelles d’étude. L'immense diversité des caractéristiques florales (forme, taille et couleur des fleurs, odeurs florales) est communément expliquée par l'histoire évolutive commune entre plantes et pollinisateurs. Les nombreuses espèces de pollinisateurs auraient en effet largement contribué à façonner l'évolution de ces traits via leur comportement et leur morphologie.
La spécialisation et le généralisme dans les réseaux de pollinisation
La spécialisation se définit comme l'adaptation physique, biologique et/ou comportementale à un groupe restreint de partenaires. La bryone dioïque (Bryona dioica), une Cucurbitacée sauvage, fleurit au printemps dans les haies et les friches. Ses fleurs blanc verdâtre attirent divers butineurs. Parmi eux, une petite abeille noirâtre marquée de rouge, l’andrène de la bryone (Andrena florea), visite uniquement ses fleurs, malgré la masse d'autres plantes en fleurs en cette saison. Sans le figuier, la guêpe ne peut survivre. Mais sans la guêpe, le figuier ne peut pas se reproduire correctement. Ces deux espèces ont tissé entre elles des relations obligatoires.
Le généralisme, à l’inverse, se définit comme la faculté, ou la possibilité, de nouer des relations facultatives avec un grand nombre de partenaires. Parmi les insectes pollinisateurs, l’abeille mellifère (Apis mellifera) est un excellent exemple de butineur généraliste. Elle peut butiner des centaines d’espèces différentes de fleurs. Plantes autochtones ou plantes introduites, du moment que la fleur produit du nectar ou du pollen qui lui sont accessibles, elle peut venir les visiter. Ce généralisme a des limites, à cause notamment de la longueur modeste de sa langue, cinq à six millimètres. Chez les plantes, le généralisme se traduit par la faculté de permettre à de très nombreux animaux d’accéder à leur nectar ou à leur pollen, comme chez les Ombellifères.
L'érosion de la biodiversité et ses conséquences sur les interactions
En 2014, la dernière Liste rouge régionale de la flore vasculaire d’Île-de-France alertait sur la disparition progressive de nombreuses espèces dans la région. Connues pour leur rôle central au sein des écosystèmes terrestres, les plantes sont à la base des chaînes alimentaires et impliquées dans de multiples interactions, dont la pollinisation : près de 90 % des plantes à fleurs sauvages et 75 % des plantes cultivées dépendent totalement ou partiellement des insectes pour leur reproduction. Cependant, la crise de la biodiversité menace la stabilité de ces interactions. Si le déclin des insectes a été établi par de nombreuses études, les impacts sur les interactions entre plantes et pollinisateurs restent encore peu documentés.
En France, les travaux menés à partir de données de suivi participatif de la flore révèlent des changements en cours en défaveur des plantes dépendantes des pollinisateurs, ce qui interroge sur le devenir des interactions plantes-pollinisateurs. Le déclin des insectes pollinisateurs menace les écosystèmes : sans eux, les plantes à fleurs risquent de disparaître. Et tous les animaux qui en dépendent : les oiseaux qui mangent leurs graines, les amphibiens qui mangent les insectes, les herbivores qui s’en délectent, etc. Les zones tropicales seraient les plus affectées par la chute de leur biodiversité. L'émergence des angiospermes a structuré la biodiversité. La conséquence, comme dans toute interaction, c'est le risque de co-extinction : quand une plante ou un insecte disparaît, il y a un risque d'extinction de toutes les espèces qui lui sont liées.
Perspectives sur la restauration des habitats floraux
Pour savoir où et comment agir, il est d’abord nécessaire d’évaluer l’état de la biodiversité afin de comprendre les mécanismes responsables de ces changements. Pour cela, des programmes de suivi participatif de la biodiversité proposent d’apprendre à connaître les pollinisateurs et les plantes qui nous entourent tout en contribuant au développement d’indicateurs qui permettent de quantifier les variations des espèces dans le temps et dans l’espace, et d’en identifier les causes. À notre échelle, nous pouvons aussi agir en favorisant la présence de ressources florales pour les insectes pollinisateurs. Adopter des pratiques de gestion respectueuses de la biodiversité constitue un levier essentiel pour maintenir ou restaurer ces services écosystémiques.
Les bandes nectarifères implantées en début de saison, quelques jours avant le semis des cultures, permettent de fournir une zone de nidification et d’alimentation au printemps avant la floraison des cultures principales, augmentant ainsi les populations sur les parcelles d’étude. Il est impératif de concevoir des paysages agricoles qui intègrent ces zones refuges pour pallier les effets de l'agriculture intensive et du changement climatique. En conclusion, la compréhension fine des mécanismes de communication entre plantes et insectes, alliée à une gestion spatiale réfléchie des ressources florales, est la clé pour stabiliser les rendements agricoles et préserver la richesse de notre biodiversité.