De combien de pollinisateurs un écosystème a-t-il besoin ? Est-ce important si quelques pollinisateurs spécialisés sont perdus s'il y a suffisamment de généralistes pour continuer à parcourir de fleur en fleur ? Une simulation publiée par Alan Dorin et ses collègues dans Écologie théorique montre que les lorsque le pollen est en compétition pour les pollinisateurs, les plantes peuvent avoir beaucoup à perdre.
Il peut sembler évident que les plantes veulent des pollinisateurs spécialisés. Les fleurs produisent du pollen, mais s'il n'arrive pas à un partenaire approprié, il ne peut pas fertiliser une fleur d'une autre espèce. "Compte tenu de la plante qui a fourni le pollen, il s'agit potentiellement d'une opportunité de reproduction perdue puisque son pollen est apparemment perdu sans gain de reproduction", écrivent Doran et ses collègues. "Nos simulations révèlent, cependant, comment le pollen perdu peut en fait fournir un avantage concurrentiel en inhibant la reproduction des concurrents d'une plante, même si le concurrent occupe une zone refuge à l'abri de l'invasion physique par le donneur de pollen à ce moment-là."
Dans le monde réel, ce genre d'expérience serait incroyablement complexe à mener. Cependant, en utilisant la simulation à base d'agents, il devient possible d'exécuter la même expérience plusieurs fois pour tenir compte des effets aléatoires. Doran et ses collègues ont mis en place un paysage dans leur simulation de 200 × 200 carrés avec deux plantes en concurrence l'une avec l'autre. De chaque côté du paysage se trouvaient 40 × 200 bandes, c'étaient des refuges dans lesquels la plante adverse ne pouvait pas entrer. La zone centrale de 120 × 200 carrés était une région où l'une ou l'autre des plantes pouvait prendre le contrôle. C'est dans ce paysage que les pollinisateurs virtuels ont été lâchés.
Les pollinisateurs étaient assez simples. "Chaque pollinisateur suit sa position actuelle et son cap au fur et à mesure qu'il se déplace. Il transporte le pollen recueilli lors des visites de fleurs et conserve une mémoire de ses cinq dernières fleurs visitées. Il ne revisitera aucune fleur de cette liste, conformément aux données empiriques sur la mémoire à court terme des abeilles, le marquage olfactif et le comportement de recherche de nourriture… », écrivent Doran et ses collègues. Les pollinisateurs ont l'une des deux stratégies pour recueillir le pollen. Soit Fourrage le plus proche fleur ou Fourrage Quelconque fleur."
Les plantes ont été remplies de grains de pollen. Chaque fois qu'un pollinisateur leur rend visite pour un nombre fixe de grains d'anthère, il dépose quelques grains sur le stigmate de la fleur. Il est important de noter que le modèle permet de savoir si la plante reçoit des grains conspécifiques ou hétérospécifiques. Seuls les grains conspécifiques peuvent polliniser la plante. Ceci est crucial car une fois que le modèle a traversé la phase de pollinisation, il passe ensuite par une phase de reproduction.
Les plantes viables produisent des graines qui s'éparpillent légèrement. Ensuite, les plantes sont effacées de la simulation. Ensuite, les graines deviennent des plantes. Toute plante dans le refuge de l'adversaire est supprimée comme "non viable". Une nouvelle population de pollinisateurs est générée et assignée à des emplacements aléatoires et le cycle recommence. Après un certain nombre de boucles, vous pouvez voir ce qui se passe au fil du temps.
L'élément suivant de la simulation consiste à modifier les conditions. Doran et ses collègues l'ont fait en modifiant la façon dont le pollen se fait concurrence ou en supprimant les refuges. L'équipe a examiné trois manières dont le pollen pourrait rivaliser. Dans le premier scénario, ce n'était pas le cas. Dans les deuxième et troisième scénarios, un "colmatage" s'est produit.
Le colmatage est ce qui se produit lorsque le pollen d'une autre plante fait obstacle au pollen qui pourrait fertiliser un ovule. Ainsi, dans la simulation, si le pollen de la mauvaise plante arrivait en premier, un colmatage pourrait se produire. Dans un scénario, le colmatage était à sens unique, donc X pouvait colmater Y mais pas l'inverse. Dans l'autre scénario, le pollen des deux plantes pourrait se boucher, de sorte que les deux plantes pourraient perdre des opportunités de reproduction.
Lorsque l'équipe a exécuté les simulations, les résultats ont été saisissants.
Sans colmatage, les deux plantes coexistaient généralement. La plupart du temps, les deux plantes existaient après 1000 générations. Mais pas toujours. 14% du temps, une des plantes était malchanceuse et éradiquée. Cependant, même dans ces résultats, l'éradication a pris au moins 400 générations pour se produire. Lorsque le colmatage était autorisé, cela pouvait se produire beaucoup plus rapidement.
Lorsque la simulation a été mise en place pour que les pollinisateurs butinent sur n'importe quelle fleur, et le colmatage à sens unique, une espèce a toujours été éliminée. En moyenne, cela prendrait moins de 17 générations, et le perdant serait expulsé de son refuge, même si l'autre plante ne pouvait pas entrer. Dans le cas du colmatage bidirectionnel, il a fallu moins de 20 générations, en moyenne, pour qu'une plante disparaisse.
"Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle le dépôt de pollen hétérospécifique a le potentiel d'agir comme une "bombe d'infertilité". Dans certaines circonstances, cela peut conduire à l'exclusion d'un concurrent d'une région où les deux espèces végétales pourraient autrement potentiellement cohabiter. écrivent Doran et ses collègues. "Nos résultats de simulation suggèrent dans quelle mesure la mauvaise distribution du pollen pourrait devoir être prise en compte dans notre compréhension de la compétition végétale, même si les périodes disponibles pour les études écologiques typiques pourraient être trop courtes pour capturer directement la séquence complète des événements."
Doran et ses collègues notent qu'il existe toutes sortes de pressions évolutives sur les fleurs, il n'y a donc pas de motivation uniquement pour la compétition pollinique. Cependant, ils soutiennent que lorsqu'il y a un colmatage à sens unique, la compétition pollinique pourrait être importante. Leurs résultats ajoutent une certaine profondeur chronologique à une proposition d'Alexander Suárez‐Mariño et ses collègues dans un article du American Journal of Botany depuis l'année derniere. Ils se disputèrent le succès de certaines plantes envahissantes pourrait être dû au fait que leur pollen bloque les plantes indigènes. Leur étude a examiné la tolérance de Bidens pileux, black-jack, au pollen hétérospécifique par rapport aux plantes indigènes.
Ensemble, les deux études indiquent que la perte d'un pollinisateur spécifique pourrait être fatale pour une population végétale, même si à court terme elle peut partager un pollinisateur avec ses voisins.
Vous pouvez lire l'article gratuitement via ReadCube sur https://rdcu.be/cbmOE et si vous souhaitez exécuter la simulation vous-même, le code source est en libre accès via GitHub sur https://github.com/tim-taylor/evobee.
