Comprendre et prédire l'adaptation des espèces aux changements environnementaux chez les insectes – SPHINX

L’impact des changements globaux sur la biodiversité a atteint un niveau sans équivalent, et des prévisions alarmistes suggèrent que la moitié des espèces auront disparues d’ici à 2050. Pourtant, nous ne sommes pas capable de prédire de manière fiable l’impact de ces changements globaux sur la biodiversité. En effet, nous ne comprenons et ne connaissons pas bien la capacité des espèces à s’adapter à de nouvelles conditions environnementales. L’objectif de ce projet est donc de développer les bases théoriques et empiriques permettant de prédire le potentiel adaptatif des espèces en se basant sur les patrons macro-évolutifs observés.

Des études récentes, conduites principalement sur des vertébrés et des plantes, ont montré que le potentiel adaptatif des espèces est souvent contraint par leur histoire évolutive. Bien que les « invertébrés » représentent la majeure partie de la diversité biologique terrestre, ils sont largement ignorés par ce type d’études prospectives. Parmi eux les insectes, le groupe d’organismes terrestres le plus diversifié, montrent des biologies variées et sont impliqués dans de nombreux services et déséquilibres écosystémiques. Cependant, leur évolution – qui s’opère sous des contraintes très différentes de celles subies par les vertébrés et les plantes – est au mieux partiellement connue. En particulier, notre compréhension de la diversification spatiale et temporelle de groupes d’insectes diversifiés et largement répandus est pratiquement nulle.

Nous avons identifié un groupe d’insectes phytophages comprenant deux familles-sœurs de papillons de nuit (les Saturniidae et les Sphingidae) qui représente un modèle biologique sans équivalent pour étudier le potentiel adaptatif des insectes. Ce groupe est unique au sein des insectes car il est extrêmement bien documenté à l’échelle mondiale et offre l’opportunité de pouvoir étudier sa diversité et ses patrons de distribution, ainsi que les processus macro-évolutifs pour l’ensemble des espèces et à une échelle globale. Notre projet propose : (1) de construire une phylogénie intégrant environ 4500 espèces de ces papillons et conduire la première analyse de diversification quasi-exhaustive d’un groupe d’insectes à une échelle globale et intégrant le rôle de facteurs biotiques (ex. capacité de dispersion, diversité des plantes-hôtes) et abiotiques (ex. changements climatiques et géologiques) ; (2) d’analyser les dynamiques de l’évolution des niches écologiques et de développer des modèles macro-évolutifs combinant des variables phylogénétiques, biogéographiques et écologiques ; et (3) de tester de manière expérimentale la capacité de ces modèles à prédire les réponses des espèces aux changements environnementaux, en analysant des communautés de ces insectes dans des habitats naturels subissant des degrés différents d’impact anthropique, sur trois continents.

Notre projet est construit pour apporter des bases théoriques et empiriques à l’étude du potentiel adaptatif des espèces. Il doit non seulement permettre l’étude de ce sujet sur un groupe d’invertébrés à une échelle globale mais aussi montrer de façon générale comment l’histoire évolutive des espèces peut être utilisée pour prédire leurs réponses aux changements environnementaux actuels. Cette compréhension de la destinée des espèces soumises aux changements globaux est de première importance au moment où la perte de biodiversité est reconnue comme un problème sociétal majeur mettant en danger à court terme la durabilité des éco- et agrosystèmes terrestres. Cette étude contribuera à une formulation plus rationnelle des stratégies de gestion et de conservation dans un contexte de mutation environnementale.