Le comportement de reproduction des insectes est influencé par l'exposition à l'ozone.
Il est couramment admis que l'ozone nuit au système respiratoire des humains, mais il représente également une menace substantielle pour les insectes. De nombreuses études et enquêtes suggèrent que les polluants contribuent à leur diminution significative. Les conséquences sont graves, allant même jusqu'aux articles trouvés dans les supermarchés.
Le changement climatique, la perte d'habitat et les pesticides sont souvent désignés comme les principales causes de la forte diminution des populations d'insectes. Cependant, les scientifiques découvrent constamment de nouvelles preuves des influences néfastes des polluants atmosphériques. Par exemple, l'ozone au niveau du sol et les oxydes d'azote affectent l'attraction des insectes vers les parfums floraux et les comportements d'accouplement des animaux, comme le montrent de nombreuses études.
Une analyse approfondie a conclu que les performances des insectes pollinisateurs dans la recherche de nourriture et leurs taux de reproduction ont diminué de manière significative lorsque les concentrations de polluants atmosphériques étaient élevées. Une équipe de 120 études, impliquant 40 espèces d'insectes de 19 pays différents, a été analysée pour cette méta-analyse récemment publiée dans la revue "Nature Communications". De manière surprenante, les polluants atmosphériques n'ont pas eu d'impact significatif sur les pucerons herbivores et autres nuisibles.
Parfum trompeur
"Nous sommes confrontés à une situation préoccupante où la pollution de l'air nuit aux insectes bénéfiques mais laisse indemnes les nuisibles", déclare James Ryalls, premier auteur de l'étude. Cela pourrait potentiellement "résulter en une augmentation des dommages aux cultures, une réduction des rendements et moins d'aliments dans les supermarchés". L'ozone a eu un impact particulièrement notable sur les pollinisateurs.
Les chercheurs de Jena ont approfondi les effets de l'ozone sur les insectes, en se concentrant particulièrement sur son impact sur leur attirance sexuelle.
"Les mouches fruitiers se marquent avec leurs phéromones sexuelles et s'en servent pour attirer les partenaires, comme les humains utilisent le parfum", explique Markus Knaden du Max Planck Institute for Chemical Ecology à Jena. Cependant, l'ozone peut détruire cette odeur, "rendant les mouches mâles moins attrayantes pour les femelles et entraînant la poursuite de mâles par d'autres mâles". La raison de ce comportement est que les mâles ne peuvent pas distinguer les mâles affectés par l'ozone des femelles qui ne utilisent pas de parfum en général. "Par conséquent, les mouches mâles doivent consacrer plus de temps et d'énergie pour rencontrer une femelle et s'accoupler avec elle", conclut Knaden.
"We were aware that elevated ozone levels could impact the mating systems of insects," says Knaden. "However, we were amazed at how even slightly increased ozone concentrations had such strong effects on fly behavior."
Most insect sexual pheromones contain carbon-carbon double bonds that can be easily split by oxidizing pollutants such as ozone or nitrogen oxides, explains Knaden.
Femmes désorientées
Dans une autre expérience, l'équipe de Knaden a présenté des femelles de la species Drosophila melanogaster à d'autres espèces de mouches fruitiers. Les mâles ont été exposés à un niveau d'ozone de 100 ppb (parts per billion), un niveau qui peut être trouvé dans les grandes villes, pendant deux heures. Après que leur odeur ait été détruite, les femelles responsables du choix d'un partenaire ont souvent échoué à identifier le meilleur candidat et se sont accouplées avec des mâles d'autres espèces. Cela a entraîné des hybrides de mouches qui ne pouvaient pas se reproduire.
"The males are less effective, and the females choose inappropriate mates," concludes Knaden. "The damages accumulate."
Knaden prédit que l'impact est également visible dans l'environnement naturel: "20 minutes de forte concentration d'ozone suffit à éliminer la couche de parfum des mâles de mouches fruitiers. Il leur faut deux jours pour restaurer leur couche d'odeur d'origine. Si les niveaux d'ozone augmentent quotidiennement en été, leur parfum s'estompe continuellement", dit Knaden. Des essais sur le terrain sont prévus.
L'ozone est produit par un soleil intense des pots d'échappement ou des solvants dans les peintures et vernis. Les oxydes d'azote sont libérés directement des pots d'échappement et formés, par exemple, lors de la combustion du charbon et du pétrole.
Parfums floraux méconnaissables
Les polluants atmosphériques peuvent également perturber l'attraction des fleurs vers les insectes de différentes manières. Une équipe américaine a démontré que l'ozone (O3) et le radical nitrate (NO3 radical) brisent certaines substances qui produisent des parfums floraux attrayants. Les chercheurs ont observé 300 fleurs de solanacées pendant un total de 200 heures et ont constaté que les fleurs étaient à peine perceptibles ou pas du tout pour certains papillons de nuit en raison de la perte de la substance odorante. Le nombre de visites de fleurs par les papillons de nuit a diminué d'environ 70 %, et la production de fruits de la solanacée d'environ 30 %.
Des chercheurs britanniques ont exposé du moutard noir, un membre de la famille des crucifères, à une concentration d'échappement diesel et d'ozone qui tombe sous les normes de qualité de l'air actuelles dans une étude de terrain. Le nombre d'insectes tels que les abeilles, les mouches, les papillons de nuit et les papillons a diminué de 62 à 70 % sur le champ d'essai, et leurs visites de fleurs de 83 à 90 %. Les chercheurs soupçonnent que les polluants n'attaquent pas seulement les parfums floraux, mais aussi le sens de l'odorat des insectes.
Recherches supplémentaires nécessaires
Les insectes pollinisateurs sont menacés de multiples côtés, notamment par le changement climatique, la perte d'habitat et l'utilisation accrue de pesticides, affirment Laura Duque et Ingolf Steffan-Dewenter de l'Université de Würzburg dans une méta-étude de 2024. Cependant, les effets de la pollution de l'air ont été examinés uniquement dans un nombre limité de systèmes plante-pollinisateur à ce jour, ils critiquent dans la revue "Frontiers in Ecology and the Environment". Des recherches supplémentaires sont nécessaires dans ce domaine.
En plus des effets sur la sélection du partenaire et la reconnaissance des fleurs, les polluants peuvent altérer les capacités d'apprentissage et la mémoire des insectes, leur orientation et leur fitness globale. Fréquemment, la pollution de l'air augmente le temps que les insectes passent à chercher de la nourriture, réduisant leur efficacité.
L'ampleur à laquelle les polluants atmosphériques contribuent à la diminution des populations d'insectes n'est pas encore claire en raison d'un nombre limité de recherches, selon Duque. Malgré la réduction de nombreux polluants en Allemagne, il existe des études suggérant des effets néfastes des polluants atmosphériques à des concentrations actuelles. Il est idéal de continuer à réduire nos émissions et de collaborer avec d'autres nations mondiales dans cet effort.
Des études récentes ont rapporté une baisse des populations d'insectes en Allemagne. En 2017, la Société entomologique de Krefeld a publié des données dans "PLOS One" indiquant une chute de plus de 75 % de la biomasse totale d'insectes volants de 1989 à 2016. Une étude de 2019 dirigée par des chercheurs de l'Université technique de Munich a montré une diminution de 67 % de la biomasse totale d'insectes et d'arthropodes dans les prairies et d'environ 40 % en forêt de 2008 à 2017.
Knaden suggère de réévaluer les limites de la pollution de l'air car de petites quantités de ces substances peuvent avoir des impacts importants sur la communication chimique des insectes. Compte tenu de la baisse actuelle significative des populations d'insectes en termes de biomasse et de biodiversité, il est important de mieux comprendre et de lutter contre tous les facteurs potentiels contribuant à cette baisse.
Les résultats de l'étude de l'Université de Reading suggèrent que les polluants atmosphériques tels que l'ozone et les oxydes d'azote ont un effet négatif sur l'attraction des insectes vers les parfums floraux et les comportements d'accouplement des animaux. Cela pourrait potentiellement entraîner une augmentation des dommages aux cultures, une réduction des rendements et moins de produits alimentaires dans les supermarchés (Sexe : comportements d'accouplement des insectes).
De plus, Markus Knaden du Max Planck Institute for Chemical Ecology à Jena explique que l'ozone peut détruire les phéromones sexuelles des mâles de la mouche fruitière, les rendant moins attirants pour les femelles et les incitant à poursuivre d'autres mâles. Ce comportement affecte le système de reproduction des insectes et nécessite plus de temps et d'énergie pour les mâles (Sexe : comportements d'accouplement des animaux).
