Sur l'origine des espèces riches en sodium

Les routes et le sel qui y est répandu stimulent l'évolution des espèces

Au fil des millions d’années, les pressions environnementales poussent les espèces à s’adapter, conduisant à une nouvelle forme de queue, à une palette de couleurs rayées ou à un goût pour les feuilles d’eucalyptus. Mais au cours des deux dernières décennies, les chercheurs ont découvert que l’évolution n’était pas simplement une lente main invisible transformant des dinosaures en oiseaux. « L’évolution contemporaine » se produit également à une échelle facilement observable au cours d’une vie humaine, et certains de ces changements sont en réalité provoqués par les humains. En fait, une nouvelle étude explore comment l'une des plus grandes empreintes de l'humanité, l'immense système de routes qui sillonnent la Terre, détermine l'évolution des plantes et des animaux qui vivent à proximité.

Cela ne veut pas dire que les routes créent de nouvelles espèces sous nos yeux. Au lieu de cela, ils conduisent à des adaptations localisées qui se produisent dans des populations relativement isolées. Par exemple, des recherches montrent que la sélection naturelle des populations végétales poussant dans les résidus miniers a conduit à des plantes tolérantes à certains métaux lourds ou polluants. Même les grenouilles se développant dans des étangs situés à quelques centaines de mètres les uns des autres peuvent développer des traits différents si l’un de ces étangs est principalement à l’ombre et l’autre au soleil.

Lorsque Steven Brady a rejoint le Skelly Lab de la Yale School of Forestry and Environmental Studies il y a dix ans, il s'est émerveillé à l'idée que l'évolution soit un processus se déroulant assez rapidement et qu'elle ait des impacts mesurables sur l'écologie animale et végétale. Lorsqu’il a commencé à envisager de mener un projet de recherche, il a découvert l’un des plus gros polluants environnementaux auquel peu de gens pensent : les 17 millions de tonnes de sel de déneigement répandues chaque année dans les rues, les autoroutes et les parkings aux États-Unis. Même lorsqu'il était enfant dans le Connecticut, il lui est venu à l'esprit que tout le sel gemme présent sur les routes et se déversant dans les ruisseaux et les étangs devait avoir un certain impact sur l'environnement. Il s’est rendu compte que le chlorure de sodium dissous pourrait en réalité être à l’origine de la sélection naturelle. « Il est démontré depuis des années que les masses d'eau douce sont salinisées par le sel de déneigement. Certains atteignent même des concentrations trouvées dans les eaux saumâtres », dit-il. « Je pensais que quelqu'un devait avoir étudié l'impact évolutif de cela auparavant. »

Heureusement pour lui, ce n’était pas le cas.

Brady a lancé un projet de recherche sur l'effet de tout ce sel sur les salamandres maculées, Ambystoma maculatum, et les grenouilles des bois, Rana sylvatica, dans des étangs en bordure de route dans le Connecticut. Dans une étude, il a transplanté les œufs de salamandres vivant dans des étangs salés en bordure de route, à moins de 30 pieds de la route, dans des étangs boisés beaucoup plus éloignés de l'autoroute. Ce qu'il a découvert, c'est que les salamandres des étangs salés et des étangs forestiers se sont développées jusqu'à l'âge adulte à des rythmes égaux dans l'eau douce. Lorsqu'il a inversé l'expérience et placé les deux types d'œufs de salamandre dans un étang au bord de la route, les deux populations ont eu des résultats pires, mais 25 pour cent d'œufs de plus des salamandres des étangs salés ont survécu. En d’autres termes, les salamandres salées étaient mieux adaptées à la vie dans les eaux saumâtres.

Lorsqu'il a mené la même expérience avec des grenouilles des bois, qui se reproduisent dans les mêmes types d'habitats, les grenouilles des étangs en bordure de route ont en réalité des résultats pires dans les étangs salés et frais. Ce que montrent ces expériences, c’est que les impacts humains sur les espèces peuvent entraîner des adaptations à la fois adaptatives et malaptives. Les conditions de pollution, par exemple, ont poussé la sélection naturelle des salamandres à favoriser les individus ayant une meilleure tolérance au sel. Chez les grenouilles, vivre au bord de la route a conduit à une inadaptation, ce qui rend plus difficile pour l'espèce de faire face aux changements environnementaux.

Depuis que Brady a commencé ses recherches il y a près de dix ans, d’autres chercheurs ont commencé à s’intéresser aux pressions évolutives produites par les routes. Dans un article du journal Frontières de l'écologie et de l'environnement, Brady rassemble certaines de ces découvertes. Des recherches ont montré qu'en plus de son effet sur les salamandres et les grenouilles, la vie près des routes a provoqué des populations d'herbe odorante, Anthoxanthum odoratum, développer une tolérance au sel et à d’autres polluants. Dans une autre étude sur les hirondelles des falaises, Petrochelidon pyrrhonota, au Nebraska, le nombre d'oiseaux tués par les voitures a diminué en 30 ans, même si le nombre d'oiseaux a augmenté. Il s’avère que les oiseaux tués par les voitures avaient des ailes plus longues que les autres hirondelles, ce qui indique que la route sélectionnait rapidement des hirondelles aux ailes plus courtes et plus maniables.

« Il est frappant de constater que, parmi des organismes aussi différents – graminées, hirondelles, amphibiens – les routes ont une capacité similaire à provoquer une évolution divergente au sein des populations locales », a déclaré Brady dans un communiqué. « Mais ce qui est peut-être le plus surprenant, c’est que certaines populations semblent évoluer de manière inadaptée aux côtés de populations qui évoluent de manière adaptative. Et d’après ce que nous pouvons dire, de tels résultats inadaptés pourraient devenir de plus en plus courants en réponse à des environnements modifiés par l’homme, tels que les habitats adjacents aux routes.

Michael Kinnison, professeur d'applications évolutives à l'Université du Maine qui étudie l'évolution contemporaine, affirme que l'étude de Brady, ainsi que d'autres études récentes sur l'évolution contemporaine, ont des implications sur la façon dont les humains gèrent les écosystèmes. « Historiquement, nous considérons l'évolution comme un processus passé, et l'écologie est quelque chose qui se produit aujourd'hui », dit-il. « Mais si l’évolution est quelque chose qui se produit en même temps que l’écologie, comment interagissent-elles ? C'est ce que j'étudie.

Par exemple, la pêche commerciale et récréative élimine souvent les individus les plus gros des populations de poissons, ce qui fait baisser la taille moyenne des poissons en quelques décennies. Cela peut avoir des conséquences inconnues sur l’ensemble de l’écosystème. « Cela pourrait affecter toute une communauté. Cela pourrait remodeler les relations entre les proies ou les taux de nutriments circulant dans un système. Si l’évolution et l’écologie interagissent presque continuellement, il y a alors une unification des deux domaines.

Brady, qui travaille actuellement comme écologiste évolutionniste pour le comté de King dans l'État de Washington, affirme que comprendre comment les impacts humains, l'évolution contemporaine et l'écologie interagissent pourrait aider les gestionnaires et les planificateurs des terres à atténuer certains impacts humains sur l'environnement. Il souhaite approfondir ses recherches sur les routes, car le sel n'est qu'un facteur possible. Les routes provoquent également la mortalité animale (c'est-à-dire la mortalité routière) et la fragmentation de l'habitat, et peuvent entraîner une contamination par le pétrole et les métaux lourds ainsi que produire beaucoup de bruit. En fait, les effets des routes peuvent s’étendre jusqu’à un kilomètre, ce qui est significatif étant donné que 80 % du territoire des États-Unis se trouve à un kilomètre ou moins d’une route.

« L'essentiel est que lorsque nous observons ces changements chez plusieurs espèces, cela reflète profondément les activités humaines dans le monde », explique Brady. « Nos actions ont des conséquences indirectes qui modifient les organismes sauvages. Cela se produit tout le temps, que vous vous rendiez au travail à 70 miles par heure ou que vous vous promeniez sur le trottoir.