Comment reconnaître un insecte pollinisateur dans les archives fossiles ?

La pollinisation par les insectes est un processus décisif pour la survie et l’évolution des plantes angiospermes (à fleurs), et dans une moindre mesure, des gymnospermes (sans fleur ni fruit visible). On s’intéresse de plus en plus aux études sur l’origine de la relation entre les insectes et les plantes, notamment dans le contexte actuel de déclin progressif des insectes pollinisateurs à l’échelle mondiale et son impact sur la production alimentaire. Les insectes pollinisateurs peuvent être reconnus dans les archives fossiles, bien qu’il n’existait jusqu’à présent aucun protocole pour leur différenciation. Des insectes pollinisateurs fossiles ont été trouvés à la fois dans les lits rocheux et les lits d’ambre, et c’est précisément dans les lits rocheux que la première preuve de la pollinisation par les insectes des plantes à travers la planète est étudiée. Mais comment déterminer lequel était un véritable insecte pollinisateur dans le passé ?

Une étude est en train de déterminer les critères permettant de différencier un insecte pollinisateur d’un pollinisateur putatif dans les archives fossiles. Cette nouvelle recherche, qui facilitera l’étude correcte de l’origine et de l’évolution de la pollinisation par les insectes, a été dirigée par la doctorante Constanza Peña-Kairath, première signataire des travaux et membre de la Faculté des sciences de la Terre et de l’Institut de recherche sur la biodiversité. (IRBio) de l’Université de Barcelone (UB). Peña-Kairath prépare la thèse sous la direction du professeur Xavier Delclòs, de l’IRBio, et du chercheur David Peris, de l’Institut botanique de Barcelone, dépendant de la mairie de Barcelone et du Conseil supérieur espagnol de la recherche scientifique (CSIC). Delclòs et Peris sont également co-auteurs de l’ouvrage.

D’autres experts de l’IRBio, de l’Institut espagnol de géologie et des mines (IGME), du Musée américain d’histoire naturelle de New York (États-Unis) et de l’Université de Northampton (Royaume-Uni) ont également participé à l’étude.

Un spécimen de l’espèce Meioneurites spectabilis de la famille éteinte des Kalligrammatidae (neuroptera). (Image : Xavier Delclòs, UB-IRBio. CC PAR)

Quand les gymnospermes dominaient les écosystèmes terrestres

Actuellement, les angiospermes dominent la plupart des écosystèmes terrestres de la planète, mais cela n’a pas toujours été le cas : les plantes à fleurs sont apparues au cours du Crétacé inférieur et se sont diversifiées au cours du Crétacé supérieur, il y a environ 100 millions d’années, remplaçant ainsi les forêts dominées par les “gymnospermes” ( conifères, ginkgos, cycas, etc.).

« On considère que les angiospermes ont interagi avec les insectes pollinisateurs (une relation mutualiste, avec des avantages mutuels) depuis leur apparition sur la planète. Certes, ses premiers pollinisateurs étaient des insectes généralistes (coléoptères, mouches, etc.) qui avaient auparavant déjà pollinisé des gymnospermes. En fait, différents fossiles sont connus dans l’ambre du Crétacé dans lesquels des agents pollinisateurs existaient très probablement déjà », détaille Constanza Peña-Kairath, membre du Département de dynamique de la Terre et des océans à l’UB.

Comment classer un insecte comme pollinisateur ?

Étudier, à travers les archives fossiles, un processus aussi complexe que la pollinisation par les insectes est un défi en paléontologie. Pour identifier une espèce pollinisatrice ayant habité les écosystèmes dans le passé, il n’est pas possible d’effectuer les analyses actuellement appliquées aux organismes présents dans le milieu naturel (par exemple, l’analyse de l’augmentation de la formation de fruits dans certains plantes si elles sont visitées par certains insectes).

“Pour cette raison, il est nécessaire de définir quand un insecte fossile peut être considéré comme un agent pollinisateur et ainsi d’établir tout un ensemble de caractéristiques clés qui peuvent également être observées de manière générale dans les fossiles”, explique Peña-Kairath.

L’étude a identifié 193 familles d’insectes de dix ordres différents qui sont considérés comme des pollinisateurs d’angiospermes et de gymnospermes. Les auteurs de l’étude ont également établi quand ils apparaissent dans les archives fossiles et ont développé une classification des insectes fossiles qui ont jusqu’à présent été décrits comme des pollinisateurs.

En combinant ces données scientifiques, l’équipe a développé une clé pour pouvoir différencier les insectes fossiles en deux catégories – pollinisateurs et pollinisateurs probables – et ainsi écarter ceux qui ne présentent pas suffisamment d’indices de ce type de mutualisme avec les plantes. Ainsi, pour classer un insecte fossile comme pollinisateur, il est nécessaire que l’arthropode ait des grains de pollen attachés à son corps et appartienne à un groupe d’insectes actuels considérés comme pollinisateurs, entre autres caractéristiques.

De l’analyse de l’ensemble des archives fossiles, il est évident que tous les ordres actuels d’insectes avec certaines espèces pollinisatrices existaient déjà avant l’apparition des angiospermes dans le Crétacé inférieur. Il existe même des exemples de groupes d’insectes qui étaient pollinisateurs au Crétacé — comme les mécoptères ou les mouches scorpions —, mais qui actuellement n’ont plus d’espèces pollinisatrices.

La plus ancienne trace fossile de pollinisation

Les conclusions de l’étude suggèrent que le plus ancien enregistrement de la relation mutualiste que suppose la pollinisation des insectes est lié à un groupe éteint d’insectes neuroptères et trouve son origine, au moins, dans le Jurassique supérieur – il y a environ 163 millions d’années – bien avant l’apparition du premières plantes à fleurs.

« Cette information est extrêmement pertinente car elle révèle que les insectes entretiennent une relation étroite avec les « gymnospermes » depuis des temps très anciens. Il n’est donc pas surprenant que certaines de ces plantes continuent actuellement cette relation bénéfique », concluent les chercheurs Xavier Delclòs et David Peris.

L’étude s’intitule “La pollinisation par les insectes en temps profond”. Et il a été publié dans la revue académique Trends in Ecology & Evolution. (Source : UB)