La vie sur Terre change rapidement à cause de la crise climatique. Certaines espèces s'adaptent à de nouveaux environnements, d'autres disparaissent. En apprenant comment les plantes ont été impactées par les événements climatiques passés, nous pouvons préparer l'avenir. Les scientifiques peuvent « voyager dans le temps » en assemblant des énigmes composées de fossiles, de données historiques sur les plantes et le climat, et de génétique.

Les magnolias (famille des Magnoliaceae) sont l'une des premières plantes à fleurs survivantes, contenant environ 210 à 340 espèces qui poussent principalement dans régions tempérées du nord à tropicales et subtropicales d'Asie et d'Amérique. Leur système de classification complexe se compose de sous-familles, de genres, de sous-genres, de sections et de sous-sections. Cette complexité reflète la diversité morphologique et génétique des magnolias qui leur a permis de pousser dans de nombreuses régions du monde.

L'étude récente de Nan Zhao, Suhyeon Park et ses collègues suggère que un groupe d'espèces de magnolia (sous-genre Magnolia, Michelle) a connu deux changements évolutifs clés, il y a 8 et 3 millions d'années (Mya) potentiellement dus à des changements climatiques drastiques (moussons asiatiques, refroidissement global). Ce groupe de 37 espèces pourrait d'abord s'être déplacé des zones tropicales vers les zones subtropicales, puis s'être propagé des zones subtropicales vers les tropiques. Alors que ces mouvements ont mis des millions d'années à évoluer, c'est une histoire évolutive intéressante.

Liriodendron tulipifera de la sous-famille Liriodendroideae, magnolia champaca de la sous-section Michelle (tropiques), M. figo de la sous-section Michelle (subtropicales) et M. étoilé de la section Yulania. Images: canva.

Avant de plonger dans les détails de cette étude, commençons par un petit rappel des échelles de temps géologiques. Le Phanérozoïque (540 Mya à aujourd'hui) est divisé en Paléozoïque ("vie précoce"), Mésozoïque ("vie intermédiaire") et Cénozoïque ("nouvelle vie"). Les dinosaures se sont éteints au début du Cénozoïque (65 Mya). Cette ère est ensuite divisée en 3 périodes (Paléogène, Néogène et Quaternaire) et 7 époques (par exemple, du Paléocène, de l'Éocène à l'Holocène). Il y a eu de nombreux événements tectoniques et climatiques drastiques, y compris une tendance au refroidissement mondial.

Température de surface globale au cours de l'ère cénozoïque. Notez la période de refroidissement global de l'Éocène (50 Mya), lorsque l'Inde est entrée en collision avec l'Asie qui a conduit à la formation du plateau Himalaya-Tibétain. Image: Alpine Analytics.

En Asie, les systèmes de mousson auraient commencé à se former entre l'Éocène et le Miocène inférieur et ont varié en intensité, s'étant intensifiés à nouveau depuis env. 3 Ma. L'élévation du plateau himalayen-tibétain et la dynamique des systèmes de mousson ont probablement conduit à des taux de diversification rapides des animaux et des plantes. L'Asie du Sud (<32°N) possède des régions tropicales et subtropicales, de nombreux hotspots de biodiversité et abrite de nombreux magnolias.

Comme mentionné précédemment, les magnolias ont un complexe Système de classification. La famille des Magnoliaceae comprend deux sous-familles, les Liriodendroideae et les Magnolioideae. Ce dernier est composé de sous-genres Yulania, Gynopode, et Magnolia. Ce dernier comporte 9 sections, dont Magnolia et Michela. La section Michelle se caractérise par des feuilles persistantes et compte environ 73 espèces. La sous-section Michelle a encore 4 sous-sections (Elmerrillia, Maingola, Aromadendron et Michelia). Oui, les taxonomistes des plantes aiment regrouper les espèces dans de jolies boîtes bien rangées, mais confondent ensuite tout le monde en ce qu'est une espèce végétale et comment elles sont toutes liées les unes aux autres !

Sir David Attenborough lui-même a souligné l'histoire intéressante des magnolias qui poussaient à partir de graines vieilles de 2,000 XNUMX ans et avaient plus de pétales que les arbres qui poussent aujourd'hui dans le Série Vie privée des plantes. Les questions sur l'évolution de ces plantes sont innombrables.

Nan Zhao, Suhyeon Park et leurs collègues ont entrepris d'étudier la section Michelle et s'interrogent sur leur dynamique évolutive entre régions tropicales et subtropicales d'Asie du Sud. Plus précisément, les chercheurs se sont intéressés à savoir si les schémas évolutifs (diversification et dispersion) de ces plantes coïncidaient avec des événements climatiques passés.

Ils ont recueilli 96 échantillons de magnolia, dont 42 appartenaient à la Michelle Michelle sous-section. Sur la base des génomes des plastes, ils ont construit un arbre phylogénétique et estimé quand les différentes espèces se sont séparées (divergées) les unes des autres. Cette horloge moléculaire a été estimée à partir de fossiles de magnolia. La graine fossile la plus ancienne provenait de Liriodendroidea alata trouvé au Kazakhstan et avait environ 100.5 à 93.9 millions d'années ( Myo ).

Fossile de feuille de magnolia. Image: James St.John/Flickr.

La distribution ancestrale, la diversification et les événements de dispersion de ces plantes ont été estimés sur la base de leur distribution actuelle, de la phylogénétique et de divers modèles macroévolutifs.

Les scientifiques ont découvert que la famille des Magnoliacées remontait à 94.9 millions d'années, et que la sous-famille des Magnolioideae avait évolué il y a 36 millions d'années. Magnolia les sections Michelle et Yulania a divergé vers 25.5 Mya. Ensuite, la rubrique Michelle pourrait provenir des tropiques et diviser 16.3 Mya, au milieu du Miocène.

Ensuite, la sous-section Michelle séparé 10.8 Mya qui est également originaire des tropiques. Au sein de cette sous-section, la diversification a augmenté jusqu'à 8 Mya sous les tropiques, puis a diminué lentement. Dans les régions subtropicales cependant, ce pic s'est produit environ. 3 Ma. Ces «pics» coïncident avec l'affaiblissement brutal puis la variabilité de la mousson d'Asie de l'Est d'environ 7.5 Mya et 3 Mya, et aussi lorsque ces plantes pourraient avoir développé des traits résistants à la sécheresse.

"[L]'origine oligocène de M. Michelle suggère son adaptation divergente à un environnement de mousson humide / chaud en Asie du Sud, tandis que sa section sœur Yulania se serait adapté à un environnement aride/froid en Asie du Nord-Est », ont écrit Zhao et ses collègues.

La dispersion maximale par million d'années et les taux de diversification de Magnolia Michelle dans les tropiques et les sous-tropiques à travers le temps, et la température globale à la fin du Cénozoïque. Image : Zhao et al., 2022.

Les chercheurs ont conclu que les moussons asiatiques étaient fondamentales pour l'origine de M. Michelle sous les tropiques. L'équipe a également découvert que les événements de dispersion et de diversification se produisaient dans les tropiques avant les subtropicaux, selon un schéma asymétrique qui aurait pu être activé par une période de refroidissement.

Ces découvertes de Zhao et ses collègues montrent qu'un seul groupe de Magnolia espèces ont déjà été impactées par des événements climatiques. Le dernier rapport IPPC Cela laisse entendre que c’est « maintenant ou jamais » pour le monde d’empêcher un réchauffement climatique de 1.5 °C par rapport aux niveaux préindustriels. la moitié de tout Magnolia espèces ont été menacées d'extinction en 2007 et Les espèces asiatiques sont plus vulnérables au changement climatique.

« Globalement, nous avons fourni un exemple typique de plantes dont l'évolution reflète les changements climatiques passés en Asie du Sud. Ces informations pourraient fournir des informations uniques sur les effets du réchauffement climatique en cours (y compris la perte de biodiversité) et suggérer des méthodes possibles pour y faire face.

LIRE L'ARTICLE

Zhao, N., Park, S., Zhang, YQ, Nie, ZL, Ge, XJ, Kim, S. et Yan, HF, 2022. Empreintes digitales des changements climatiques à la fin du Cénozoïque dans la flore d'Asie du Sud : Magnolia Michelle (Magnoliacées). Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcac057