Not all isotopes make good geolocators: trophic transfer reveals contrasting geolocation potential in eastern spruce budworm

Les scientifiques cherchent depuis longtemps un moyen de déterminer où un animal est passé simplement en observant son corps. L'idée repose sur une vérité simple : l'eau, le sol et l'air dans différents endroits contiennent des signatures chimiques uniques. Lorsque les plantes s'abreuvent de l'eau locale ou puisent des nutriments dans le sol local, elles absorbent ces signatures. Les animaux qui mangent ces plantes transportent ensuite ces mêmes marques chimiques dans leurs propres tissus. En mesurant ces marques, les chercheurs peuvent souvent retracer un insecte ou un oiseau jusqu'à son lieu de naissance ou sa voie de migration. Cette méthode, connue sous le nom de géolocalisation par isotopes stables, est devenue un outil standard pour le suivi de la faune, en particulier pour les créatures trop petites pour porter des balises électroniques. Cependant, toute cette approche repose sur une hypothèse critique : que les signaux chimiques passent de la plante à l'animal de manière prévisible et fiable. Si l'animal modifie trop le signal lors de la digestion de sa nourriture, ou si le signal se perd au cours du processus, la carte devient inutile.

Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de tester cette hypothologie en utilisant la tordeuse des bourgeons de l'épinette, un papillon de nuit qui se nourrit des arbres de l'est du Canada. Ils ont collecté des papillons et des aiguilles des arbres hôtes dans des lieux connus à travers la région. En laboratoire, ils ont mesuré cinq marqueurs chimiques différents, tant dans le feuillage que dans les papillons, pour voir comment chacun d'eux voyageait de la plante à l'insecte. Les résultats ont révélé que tous les marqueurs chimiques ne se valent pas. Certains se transféraient avec une précision remarquable, tandis que d'autres échouaient presque complètement.

L'étude a révélé que deux marqueurs spécifiques se distinguaient comme d'excellents outils pour le suivi de ces papillons. Un premier marqueur, lié à la façon dont le soufre se comporte dans la nature, passait des aiguilles de l'arbre au papillon avec presque aucun changement de sa valeur. Il présentait une correspondance quasi parfaite entre la plante et l'insecte, et comme les modèles de soufre à travers l'est du Canada sont déjà bien cartographiés, ce marqueur offre une voie claire pour localiser précisément l'origine d'un papillon. Un second marqueur, qui reflète l'âge des roches dans le sol local, a également bien fonctionné. Bien que certains papillons individuels aient parfois été trop petits pour donner une lecture claire seuls, lorsque les chercheurs ont combiné des échantillons de plusieurs papillons, le signal provenant des roches du sol est apparu clairement, correspondant à la géologie locale avec une grande précision.

Un autre marqueur, lié à l'azote, s'est également transféré très fidèlement de l'arbre au papillon. Les chercheurs ont observé un décalage constant de la valeur, ce qui signifie qu'ils pouvaient prédire exactement comment le corps du papillon modifiait le signal de la plante. Cela en fait un outil puissant, à condition que les scientifiques puissent d'abord cartographier les modèles d'azote dans les arbres à travers la région. Cependant, l'étude a également mis en évidence des limites importantes. Un marqueur basé sur le carbone n'a montré qu'une connexion modérée entre la plante et le papillon, avec trop de variations d'un endroit à l'autre pour être utile à un suivi précis. Plus surprenant encore, le marqueur basé sur l'hydrogène, qui est actuellement l'outil le plus couramment utilisé pour la géolocalisation des insectes, a très mal performé. Les valeurs d'hydrogène dans les papillons étaient à peine liées aux valeurs des arbres qu'ils consommaient, avec tellement de variations aléatoires que le signal était effectivement perdu.

Ces conclusions remettent en question l'idée qu'un marqueur chimique soit intrinsèquement bon ou mauvais pour le suivi des animaux. Au lieu de cela, l'étude montre que l'utilité d'un marqueur dépend d'un mélange complexe de facteurs : la façon dont l'environnement distribue le produit chimique, la façon dont la plante l'absorbe et la façon dont l'animal le traite. Pour la tordeuse des bourgeons de l'épinette, le soufre et le strontium offrent une carte fiable, tandis que l'hydrogène, malgré sa popularité, ne parvient pas à raconter l'histoire. Cela signifie que les scientifiques ne peuvent pas simplement appliquer une liste standard de marqueurs à chaque espèce. Pour suivre un animal avec précision, les chercheurs doivent d'abord comprendre comment cet animal spécifique interagit avec la chimie de sa nourriture et de son environnement local.