Les lampadaires allumés toute la nuit rendent les feuilles si dures que les insectes ne peuvent pas les manger, menaçant ainsi la chaîne alimentaire

La pollution lumineuse perturbe les rythmes circadiens et les écosystèmes du monde entier, mais pour les plantes, qui dépendent de la lumière pour la photosynthèse, ses effets pourraient être profonds. Des scientifiques écrivent aujourd’hui dans Frontières de la science végétale ils ont découvert que l’exposition à des niveaux élevés de lumière artificielle la nuit rend les feuilles des arbres plus résistantes et plus difficiles à manger pour les insectes, menaçant ainsi les chaînes alimentaires urbaines.

« Nous avons constaté que, par rapport aux écosystèmes naturels, les feuilles des arbres de la plupart des écosystèmes urbains ne présentent généralement que peu de signes de dégâts causés par les insectes. Nous étions curieux de savoir pourquoi », a déclaré le Dr Shuang Zhang, auteur correspondant de l’étude et membre de l’Académie chinoise des sciences. « Nous montrons ici que chez deux des espèces d’arbres les plus courantes à Pékin, la lumière artificielle nocturne a conduit à une augmentation de la résistance des feuilles et à une diminution des niveaux d’herbivorie des feuilles. »

Un peu de lumière

La lumière artificielle a augmenté la luminosité nocturne de près de 10 % : la majeure partie de la population mondiale subit chaque nuit une pollution lumineuse. Les propriétés des plantes ayant une incidence sur leurs interactions avec les autres plantes et animaux, tout changement causé par la lumière artificielle pourrait avoir un impact significatif sur l’écosystème.

« Les feuilles qui ne sont pas endommagées par les insectes peuvent être une source de réconfort pour les gens, mais pas pour les insectes », a déclaré Zhang. « L’herbivorie est un processus écologique naturel qui préserve la biodiversité des insectes. »

Les scientifiques ont supposé que les plantes exposées à des niveaux élevés de lumière artificielle se concentreraient sur la défense plutôt que sur la croissance, produisant des feuilles plus résistantes contenant davantage de composés chimiques de défense. Pour tester cela, ils ont sélectionné deux espèces courantes d’arbres de rue : le pagode japonais et le frêne vert. Bien que ces arbres soient similaires à bien des égards, le pagode japonais a des feuilles plus petites et plus douces que les herbivores préfèrent.

Les scientifiques ont identifié 30 sites d’échantillonnage espacés d’environ 100 mètres sur les routes principales qui sont généralement éclairées toute la nuit. Pour déterminer le niveau d’exposition à la lumière artificielle, ils ont mesuré l’éclairement de chaque site. Près de 5 500 feuilles ont été collectées et évaluées pour déterminer l’herbivorie des insectes et les caractéristiques qui pourraient être affectées par la lumière artificielle, comme la taille, la résistance, la teneur en eau et les niveaux de nutriments et de défenses chimiques.

Des feuilles plus grandes indiqueraient des ressources allouées à la croissance, tandis qu’une résistance et des niveaux plus élevés de défenses chimiques comme les tanins indiqueraient des ressources allouées à la défense. Parallèlement, des niveaux plus élevés d’eau et de nutriments indiquent une nutrition de meilleure qualité pour tenter les herbivores.

Dur à avaler

Pour les deux espèces d’arbres, des niveaux élevés de lumière artificielle ont entraîné des feuilles plus résistantes. Plus la feuille était résistante, moins les signes d’herbivorie des insectes étaient visibles. Plus la lumière était intense, plus les scientifiques rencontraient fréquemment des feuilles ne montrant aucun signe d’herbivorie.

« Le mécanisme sous-jacent à ce phénomène n’est pas encore totalement compris », a déclaré Zhang. « Il est possible que les arbres exposés à la lumière artificielle la nuit puissent prolonger la durée de leur photosynthèse. De plus, ces feuilles pourraient allouer une plus grande proportion de ressources aux composés structurels, tels que les fibres, ce qui pourrait conduire à une augmentation de la résistance des feuilles. »

Les pagodes japonaises exposées à davantage de lumière artificielle présentaient des niveaux plus faibles de nutriments comme le phosphore : là où les feuilles des pagodes japonaises contenaient plus de nutriments, il y avait plus d’herbivores. Mais les feuilles de frêne vert étaient plus fortement influencées par des niveaux de lumière plus élevés : elles présentaient des niveaux plus élevés d’azote, des feuilles plus petites et des défenses chimiques plus faibles.

Cela pourrait être dû au fait que les frênes verts sont moins appréciés par les herbivores, qui peuvent ainsi se permettre d’allouer des ressources à la croissance. En revanche, les sophoras japonais consacrent davantage de ressources à la défense, ce qui réduit leur teneur en nutriments.

Des insectes qui ont faim

« La diminution de l’herbivorie peut entraîner des effets trophiques en cascade dans l’écologie », a déclaré Zhang. « Des niveaux plus faibles d’herbivorie impliquent une abondance plus faible d’insectes herbivores, ce qui pourrait à son tour entraîner une abondance plus faible d’insectes prédateurs, d’oiseaux insectivores, etc. Le déclin des insectes est une tendance mondiale observée au cours des dernières décennies. Nous devrions prêter davantage attention à cette tendance. »

Bien que la résistance des feuilles constitue une défense mécanique contre la prédation, il est possible que d’autres facteurs contribuent à la diminution de l’herbivorie : par exemple, une plus grande quantité de lumière pourrait rendre les insectes plus visibles pour leurs prédateurs. Des recherches plus poussées seront nécessaires pour comprendre pleinement les effets de la lumière artificielle.

« Notre étude a été menée dans une seule ville et n’a porté que sur deux espèces d’arbres », a averti Zhang.

« Cette limitation entrave notre capacité à généraliser les conclusions à des échelles spatiales et taxonomiques plus larges. La recherche sur la façon dont l’urbanisation affecte les insectes et les processus écologiques liés aux insectes en est encore à ses balbutiements. »