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Le changement climatique provoqué par l’homme façonne de plus en plus les milieux de vie de la Terre. La hausse des températures, les changements rapides des précipitations et de la saisonnalité, ainsi que l’acidification des océans présentent des environnements altérés pour de nombreuses espèces animales. Comment les animaux s’adaptent-ils à ces nouvelles conditions, souvent extrêmes ?
Le système nerveux des animaux joue un rôle central en permettant et en limitant leur réaction aux changements climatiques. Deux de mes principaux intérêts de recherche en tant que biologiste et neuroscientifique consistent à comprendre comment les animaux s’adaptent aux températures extrêmes et à identifier les forces qui façonnent la structure et le fonctionnement du système nerveux animal, en particulier le cerveau.
L’intersection de ces intérêts m’a amené à explorer les effets du climat sur le système nerveux et la manière dont les animaux réagiront probablement à des environnements en évolution rapide.
Toutes les fonctions majeures du système nerveux – détection sensorielle, traitement mental et direction du comportement – sont essentielles. Ils permettent aux animaux de naviguer dans leur environnement de manière à permettre leur survie et leur reproduction. Le changement climatique affectera probablement ces fonctions, souvent pour le pire.
Des environnements sensoriels changeants
Les changements de température modifient l’équilibre énergétique des écosystèmes – des plantes qui produisent de l’énergie à partir de la lumière du soleil aux animaux qui consomment des plantes et d’autres animaux – modifiant ainsi les mondes sensoriels vécus par les animaux. Il est probable que le changement climatique mettra à l’épreuve tous leurs sens, de la vue au goût en passant par l’odorat et le toucher.
Les animaux comme les mammifères perçoivent la température en partie grâce à des protéines réceptrices spéciales dans leur système nerveux qui réagissent à la chaleur et au froid, faisant la distinction entre les températures modérées et extrêmes. Ces protéines réceptrices aident les animaux à rechercher des habitats appropriés et peuvent jouer un rôle essentiel dans la façon dont les animaux réagissent aux changements de température.
Le changement climatique perturbe les signaux environnementaux sur lesquels les animaux s’appuient pour résoudre des problèmes tels que la sélection d’un habitat, la recherche de nourriture et le choix des partenaires.
Certains animaux, comme les moustiques qui transmettent des parasites et des agents pathogènes, dépendent des gradients de température pour s’orienter dans leur environnement. Les changements de température modifient où et quand les moustiques recherchent des hôtes, entraînant des changements dans la transmission des maladies.
La façon dont le changement climatique affecte les signaux chimiques que les animaux utilisent pour communiquer entre eux ou nuire à leurs concurrents peut être particulièrement complexe, car les composés chimiques sont très sensibles à la température.
Des sources d’informations autrefois fiables, telles que les changements saisonniers de la lumière du jour, peuvent perdre de leur utilité à mesure qu’elles se découplent. Cela pourrait entraîner une rupture du lien entre la durée du jour et la floraison et la fructification des plantes, ainsi que des interruptions du comportement des animaux comme l’hibernation et la migration lorsque la durée du jour ne prédit plus la disponibilité des ressources.
Changer le cerveau et la cognition
La hausse des températures peut perturber le développement et le fonctionnement du cerveau des animaux, avec des effets potentiellement négatifs sur leur capacité à s’adapter efficacement à leur nouvel environnement.
Les chercheurs ont documenté comment les températures extrêmes peuvent altérer les neurones individuels aux niveaux génétique et structurel, ainsi que la manière dont le cerveau est organisé dans son ensemble.
Dans les environnements marins, les chercheurs ont découvert que les changements chimiques de l’eau induits par le climat, comme l’acidification des océans, peuvent affecter les performances cognitives générales et les capacités sensorielles des animaux, comme le suivi des odeurs chez les poissons de récif et les requins.
Perturbations du comportement
Les animaux peuvent réagir à l’adversité climatique en se déplaçant, depuis la modification des microhabitats qu’ils utilisent jusqu’à la modification de leur aire de répartition géographique.
L’activité peut également se déplacer vers différentes périodes de la journée ou vers de nouvelles saisons. Ces réponses comportementales peuvent avoir des implications majeures sur les stimuli environnementaux auxquels les animaux seront exposés.
Par exemple, les poissons des mers qui se réchauffent se sont déplacés vers des eaux plus froides et plus profondes qui ont une intensité lumineuse et une gamme de couleurs radicalement différentes de celles auxquelles leur système visuel est habitué.
De plus, comme toutes les espèces ne modifieront pas leur comportement de la même manière, les espèces qui se déplacent vers un nouvel habitat, une nouvelle heure de la journée ou une nouvelle saison seront confrontées à de nouveaux habitats, notamment des plantes alimentaires et des proies, des concurrents et des prédateurs, ainsi que des agents pathogènes.
Les changements de comportement provoqués par le changement climatique restructureront les écosystèmes du monde entier, avec des conséquences complexes et imprévisibles.
Plasticité et évolution
Le cerveau des animaux est remarquablement flexible et développé pour s’adapter à l’expérience environnementale individuelle. Ils sont même considérablement capables de changer à l’âge adulte.
Mais des études comparant les espèces ont constaté de forts effets environnementaux sur l’évolution du cerveau. Le système nerveux des animaux évolue pour s’adapter aux environnements sensoriels de l’espace d’activité de chaque espèce. Ces schémas suggèrent que les nouveaux régimes climatiques finiront par façonner les systèmes nerveux en les forçant à évoluer.
Lorsque la génétique a des effets importants sur le développement du cerveau, les systèmes nerveux finement adaptés à l’environnement local risquent de perdre leur capacité d’adaptation avec le changement climatique. Cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles solutions adaptatives. À mesure que la gamme et l’importance des stimuli sensoriels et des signaux saisonniers changent, la sélection naturelle favorisera ceux qui possèdent de nouvelles capacités sensorielles ou cognitives.
Certaines parties du système nerveux sont contraintes par des adaptations génétiques tandis que d’autres sont plus plastiques et sensibles aux conditions environnementales. Une meilleure compréhension de la manière dont le système nerveux des animaux s’adapte à des environnements en évolution rapide permettra de prédire comment toutes les espèces seront affectées par le changement climatique.
Sean O’Donnell, professeur de biodiversité, de sciences de la terre et de l’environnement et de biologie, Université Drexel
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.
