Les bourdons accélèrent la floraison

Lorsque le pollen se fait rare, les bourdons endommagent les feuilles des plantes de manière à accélérer la production de fleurs, comme l'a démontré une équipe de recherche de l'ETH Zurich dirigée par Consuelo De Moraes et Mark Mescher.
Si les bourdons trouvent trop peu de pollen, ils percent les feuilles des plantes non fleuries afin de les forcer à produire des fleurs plus rapidement. (Photo : Hannier Pulido / ETH Zurich)

Cette année, le printemps est apparu plus tôt que jamais, accompagné de températures plus typiques du début de l'été. De nombreuses plantes étaient déjà en pleine floraison à la mi-avril, soit environ trois à quatre semaines plus tôt que la normale. Ce type d'anomalies saisonnières est de plus en plus fréquent en raison du réchauffement climatique, et l'incertitude qui en résulte menace de perturber le calendrier des relations mutualistes entre les plantes et leurs insectes pollinisateurs.

Une équipe de recherche dirigée par les professeurs de l'ETH Consuelo De Moraes et Mark Mescher a découvert qu'un comportement particulier des bourdons peut aider à surmonter de tels défis en facilitant la coordination entre les abeilles et les plantes qu'elles pollinisent. Le groupe a découvert que les bourdons utilisent leurs appareils buccaux pour pincer les feuilles des plantes qui n'ont pas encore fleuri, et que les dégâts qui en résultent stimulent la production de nouvelles fleurs qui fleurissent plus tôt que celles des plantes qui n'ont pas reçu ce «coup de pouce».

Leur étude vient d'être publiée dans la revue Science. «Des travaux antérieurs ont montré que divers types de stress peuvent inciter les plantes à fleurir, mais le rôle des dommages causés par les abeilles dans l'accélération de la production de fleurs était inattendu», explique Mark Mescher.

Le comportement surprenant des bourdons

Les chercheuses et chercheurs ont d'abord remarqué ce comportement lors d'autres expériences menées par l'une des autrices, Foteini Pashalidou : les pollinisateurs mordaient les feuilles des plantes tests dans la serre. «Lors d'une enquête plus approfondie, nous avons découvert que d'autres avaient également observé de tels comportements, mais que personne n'avait exploré ce que les abeilles faisaient aux plantes ou signalé un effet sur la production de fleurs», explique Mark Mescher.

Suite à leurs observations, les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich ont conçu plusieurs nouvelles expériences en laboratoire et ont également mené des études en plein air en utilisant des colonies de bourdons disponibles dans le commerce - généralement vendues pour la pollinisation des cultures agricoles - et une variété d'espèces végétales.

Sur la base de leurs études en laboratoire, les chercheuses et chercheurs ont pu montrer que la propension des bourdons à endommager les feuilles est en forte corrélation avec la quantité de pollen qu'ils peuvent obtenir : Les abeilles endommagent les feuilles beaucoup plus fréquemment lorsqu'elles n'ont pas ou peu de pollen à leur disposition. Ils et elles ont également découvert que les dommages infligés aux feuilles des plantes avaient des effets dramatiques sur le temps de floraison de deux espèces de plantes différentes. Les plants de tomates soumis aux piqûres de bourdons ont fleuri jusqu'à 30 jours plus tôt que ceux qui n'avaient pas été ciblés, tandis que les plants de moutarde ont fleuri environ 14 jours plus tôt lorsqu'ils ont été endommagés par les abeilles.

«Les dommages causés par les abeilles ont eu une influence considérable sur la floraison des plantes, une influence qui n'avait jamais été décrite auparavant», explique Consuelo De Moraes. Elle suggère également que le stade de développement de la plante lorsqu'elle est piquée par les bourdons peut influencer le degré d'accélération de la floraison, un facteur que les chercheuses et chercheurs prévoient d'explorer dans leurs travaux futurs.

Les chercheuses et chercheurs ont essayé de reproduire manuellement les dommages causés par les abeilles pour voir s'ils pouvaient reproduire l'effet sur le temps de floraison. Mais, si cette manipulation a permis une floraison un peu plus précoce des deux espèces de plantes, l'effet n'a pas été aussi fort que celui causé par les abeilles elles-mêmes. Cela conduit Consuelo De Moraes à suggérer qu'un produit chimique ou un autre indice pourrait également être impliqué. «Soit cela, soit notre imitation manuelle des dégâts n'était pas assez précise», dit-elle. Son équipe tente actuellement d'identifier précisément les causes de l'induction de la floraison et la caractérisation des mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse de la plante aux dommages causés par les abeilles.

Phénomène également observé sur le terrain

L'équipe de recherche de l'ETH Zurich a également pu observer le comportement nuisible des abeilles dans des conditions plus naturelles, la doctorante Harriet Lambert dirigeant des études de suivi sur les toits de deux bâtiments de l'ETH Zurich, en centre-ville. Lors de ces expériences, les chercheuses et chercheurs ont de nouveau observé que les bourdons affamés, dont les réserves de pollen sont insuffisantes, endommageaient fréquemment les feuilles des plantes non florissantes. Mais ce comportement nuisible a été réduit de manière constante lorsque les chercheurs ont mis davantage de fleurs à la disposition des abeilles.

De plus, ce ne sont pas seulement les bourdons élevés en captivité dans les colonies expérimentales des chercheuses et chercheurs qui ont endommagé les feuilles des plantes. Des abeilles sauvages d'au moins deux autres espèces de bourdons mordaient les feuilles des plantes dans les parcelles expérimentales. D'autres insectes pollinisateurs, tels que les abeilles domestiques, n'ont cependant pas montré un tel comportement : ils semblaient ignorer complètement les plantes non fleuries, bien qu'ils aient été des visiteurs fréquents des parcelles de plantes fleuries voisines.

Un équilibre délicat qui commence à basculer

«Les bourdons ont peut-être trouvé une méthode efficace pour atténuer les pénuries locales de pollen», explique Consuelo De Moraes. «Nos champs ouverts sont également envahis par d'autres pollinisateurs, qui pourraient également bénéficier des efforts des bourdons». Mais il reste à voir si ce mécanisme est suffisant pour relever les défis du réchauffement climatique. Les insectes et les plantes à fleurs ont évolué ensemble, partageant une longue histoire qui établit un équilibre délicat entre l'efflorescence et le développement des pollinisateurs. Cependant, le réchauffement climatique et d'autres changements environnementaux d'origine anthropique peuvent perturber le calendrier de ces interactions et d'autres interactions importantes sur le plan écologique entre les espèces. Un changement environnemental aussi rapide pourrait, par exemple, entraîner un décalage croissant du développement des insectes et des plantes. «Et c'est une chose dont les deux parties risquent de pâtir», déclare Mark Mescher.

Référence

Paschalidou FG, Lambert H, Peybernes T, Mescher MC, De Moraes CM. Les bourdons endommagent les feuilles des plantes et accélèrent la production de fleurs lorsque le pollen est rare. Science, publié en ligne le 21 mai 2020. DOI : 10.1126/science.aay0496