Rétro-observatoires de la biodiversité animale au cours de l'Anthropocène : comment les changements globaux ont-ils affecté les populations et les communautés ? – REPAST

Le projet REPAST adopte une approche innovante en utilisant les accumulations de guano comme archives naturelles pour reconstituer l’impact des pressions anthropiques sur les chauves-souris au fil du temps. Ces dépôts sédimentaires offrent une chronologie des conditions environnementales et biologiques, exploitée grâce à des méthodes issues de la paléoécologie, de la biologie moléculaire et de la chimie analytique.

Datation et reconstitution environnementale

Les carottes de guano prélevées dans plusieurs gîtes de Bourgogne-Franche-Comté sont datées par des méthodes radiochronologiques (carbone 14, isotopes du plomb et du césium). L’analyse des pollens contenus dans ces sédiments permet de reconstruire les paysages passés et d’identifier les changements dans les zones de chasse. En parallèle, des analyses chimiques évaluent l’exposition des chauves-souris à divers contaminants (métaux lourds, pesticides, polluants organiques persistants) sur plusieurs décennies.

Diversité génétique et régime alimentaire

L’ADN extrait du guano révèle l’évolution de la diversité génétique des chauves-souris. L’analyse de marqueurs génétiques permet de détecter des pertes de diversité, indicatrices d’événements démographiques critiques. L’ADN des insectes contenus dans le guano est également étudié pour reconstituer l’évolution du régime alimentaire des chauves-souris et comprendre l’impact des changements environnementaux sur leurs ressources trophiques.

Modélisation des interactions

Les données collectées sont intégrées dans des modèles statistiques pour identifier les liens entre les pressions environnementales et les réponses biologiques. Ces modèles permettent d’évaluer l’effet cumulé de la pollution, des changements d’habitat et du climat sur les populations de chauves-souris, en identifiant les périodes critiques de déclin.

Surmonter les défis techniques

L’un des principaux défis est l’analyse d’ADN ancien et fragmenté, issu de mélanges de plusieurs individus. Pour limiter les biais, des protocoles rigoureux de séquençage et d’authentification sont mis en place. De même, les analyses chimiques sont soigneusement calibrées pour garantir des résultats fiables.

Grâce à cette approche interdisciplinaire, REPAST offre une vision inédite des impacts des activités humaines sur la biodiversité et constitue un outil précieux pour mieux anticiper les menaces futures et adapter les stratégies de conservation.

Le projet REPAST a permis de retracer l’impact des activités humaines sur les chauves-souris européennes à travers l’analyse des carottes de guano accumulées dans leurs colonies. Ces archives naturelles ont révélé des transformations majeures de leurs habitats, de leur régime alimentaire et de leur diversité génétique, soulignant les effets cumulés des pressions anthropiques et de la pollution au fil des décennies.

Les résultats confirment une baisse drastique des populations de chauves-souris entre 1950 et 1970, une période marquée par l’intensification agricole, l’usage massif de pesticides et la destruction des habitats naturels. Si certaines espèces montrent une stabilisation depuis les années 1990, les effectifs restent largement inférieurs à ceux d’avant-guerre, témoignant de l’impact durable de ces perturbations.

L’analyse des polluants contenus dans le guano a révélé des concentrations élevées de substances toxiques comme le DDT, le lindane, les néonicotinoïdes et divers métaux lourds. L’accumulation de ces polluants coïncide avec les périodes de déclin des populations, suggérant un lien direct avec la baisse de survie et de reproduction des chauves-souris. Ces contaminants, bien que pour certains interdits depuis des décennies, restent présents dans l’environnement et continuent d’affecter la faune.

Les études palynologiques ont mis en évidence d’importants changements dans le paysage au cours du XXe siècle, avec une diminution des prairies au profit des cultures intensives et des forêts plantées. Parallèlement, l’ADN des insectes retrouvés dans le guano montre une raréfaction des coléoptères et orthoptères, principales proies des chauves-souris, remplacés par des diptères moins nutritifs. Cette modification des ressources alimentaires a probablement contribué à fragiliser les populations en réduisant la disponibilité de proies adaptées à leurs besoins énergétiques.

L’analyse génétique du guano a révélé une perte progressive de diversité génétique chez certaines populations. Plusieurs variants génétiques présents avant 1950 ont disparu, ce qui pourrait limiter la capacité d’adaptation des chauves-souris face aux nouvelles menaces, comme le changement climatique et l’émergence de nouvelles maladies. Cette érosion génétique souligne l’importance de préserver des effectifs viables pour garantir leur résilience à long terme.

Les résultats de REPAST apportent des données essentielles pour guider les politiques de conservation. Ils mettent en évidence la nécessité de préserver les habitats favorables aux chauves-souris, notamment les prairies et zones humides, de mieux réguler l’usage des pesticides et de protéger les gîtes de reproduction et d’hibernation. Ces travaux illustrent également l’intérêt des archives naturelles, comme le guano, pour reconstituer les impacts environnementaux passés et mieux anticiper les défis à venir.

Les perspectives ouvertes par le projet REPAST sont nombreuses et s’inscrivent à la fois dans la recherche fondamentale et appliquée. L’approche innovante développée au cours du projet, qui repose sur l’exploitation de dépôts naturels de guano comme archives écologiques et génétiques, ouvre la voie à de nouvelles investigations sur d’autres taxons et milieux. En élargissant cette méthodologie à d’autres espèces de chauves-souris, mais aussi à des oiseaux coloniaux ou des mammifères à gîtes fixes, il serait possible de reconstituer des dynamiques de populations à large échelle et sur des périodes longues, bien au-delà des suivis conventionnels.

D’un point de vue scientifique, REPAST constitue un référentiel temporel détaillé sur l’évolution des populations de chauves-souris en Europe, en documentant leur déclin, les facteurs environnementaux en cause et leurs impacts sur la diversité génétique. Ce cadre pourra être utilisé pour tester des hypothèses plus fines sur l’influence des changements environnementaux sur la biodiversité et affiner les modèles de prévision des déclins futurs. Par ailleurs, les bases de données générées seront précieuses pour la communauté scientifique, en permettant des analyses comparatives à l’échelle internationale et en facilitant le croisement avec d’autres indicateurs environnementaux.

L’un des axes majeurs de prolongement du projet est l’amélioration des méthodes de datation et de quantification des polluants dans les dépôts organiques, afin d’affiner encore la résolution temporelle et de préciser les liens de causalité entre pollution et déclin des populations. De futures recherches pourraient également explorer plus en détail la réponse physiologique des chauves-souris à l’accumulation de contaminants, notamment à travers des approches de biologie moléculaire pour étudier les signatures épigénétiques laissées par ces expositions.

Sur le plan de la conservation, les résultats du projet apporteront des arguments robustes pour renforcer la protection des chauves-souris et de leurs habitats. En mettant en évidence l’impact des pesticides, des modifications du paysage et du climat sur ces espèces, REPAST alimente le débat sur la nécessité de réguler plus strictement l’usage des produits chimiques et d’aménager des espaces favorables à la faune sauvage. Ces données seront mises à disposition des gestionnaires d’espaces naturels et des acteurs de la biodiversité pour appuyer les actions de protection.

Enfin, REPAST a démontré l’intérêt des archives biologiques pour documenter l’histoire écologique récente et sensibiliser le grand public aux enjeux de la préservation de la biodiversité. La poursuite des collaborations avec les gestionnaires de sites et les associations naturalistes permettra d’intégrer ces données dans des dispositifs participatifs et d’encourager la collecte et la conservation d’échantillons biologiques dans une optique de recherche à long terme.

Les menaces sur les écosystèmes ont atteint un niveau sans précèdent au point que beaucoup ont été endommagés de manière irréversible et que de nombreuses populations animales ont décliné depuis les années 50. Bien que les principales menaces aient été identifiées, les mécanismes (l’importance relative des différentes menaces, la temporalité de ces évènements…) sont encore mal connus. Une des raisons peut être le nombre limité de suivis de long terme des impacts des pressions anthropiques sur les populations et les communautés. REPAST propose une étude rétrospective pluridisciplinaire des impacts environnementaux sur les chauves-souris, en utilisant les accumulations de guano comme archive historique. Dans les grottes et les bâtiments, les crottes (guano) peuvent s’accumuler chronologiquement, atteignant parfois des épaisseurs considérables. Ces accumulations constituent des archives historiques contenant des informations chronologiques sur les populations de chauves-souris et le contexte environnemental environnant. REPAST testera l’hypothèse générale d’une association temporelle entre une ou plusieurs pressions anthropiques (changement d’habitat dans l’aire de chasse, changements climatiques, pollutions environnementales) et une ou plusieurs réponses biologiques mesurées chez les chauves-souris (prévalence de pathogènes, variations de régime alimentaire, diversité génétique, richesse spécifique). Sur 10 carottes de guano déjà prélevées en Bourgogne Franche-Comté, une chronologie robuste sera réalisée grâce à des marqueurs utilisés en paléo-écologie (concentrations en 14C, 137Cs, 210Pb). L’étude de faisabilité réalisé ces 2 dernières années a montré que les carottes dataient au moins des années 50. Les pollens permettront de reconstruire les caractéristiques d’habitat dans les zones de chasse. Les concentrations en certains polluants (~20 métaux, 17 polluants organiques persistants dont le DDT et les PCB, et les néonicotinoïdes) seront mesurées. Les changements climatiques seront étudiés grâce aux données météorologiques des 76 stations de la région, actives depuis les années 40. La richesse et la composition des communautés de chauves-souris, leur régime alimentaire étudié par metabarcoding, leur exposition à des pathogènes eucaryotes, et leur diversité génétique (étudiée dans le guano mais également dans des spécimens conservés dans des Musées) seront reconstruits dans le temps. Enfin, des archives documentaires, ainsi que les données d’associations de protection des chauves-souris, seront utilisées pour reconstruire les évolutions démographiques et les statuts de conservation des espèces depuis les années 40. Les pressions anthropiques mesurées pouvant agir directement ou indirectement sur les réponses biologiques, les données complexes acquises dans REPAST seront analysées par modélisation par équations structurelles. Des diagrammes causaux seront construits, basés sur les hypothèses liées aux mécanismes supposés à l’œuvre entre une ou plusieurs pressions anthropiques et une ou plusieurs réponses biologiques. La nature et le patron des associations mises au jour (quel(s) facteur(s) de stress est(sont) lié(s) à quelle(s) réponse(s), comment évolue ce lien au cours du temps) permettront de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le déclin des chauves-souris. Les associations et les gestionnaires concernés seront impliqués dans le projet, ils ont déjà participé à l’échantillonnage et partagent leurs données de comptage. En complément de la valorisation scientifique des résultats (congrès et articles internationaux), le grand public sera informé et appelé à participer (par exemple en signalant des colonies de chauves-souris avec accumulation de guano) grâce au site internet et aux conférences. REPAST permettra d’améliorer notre compréhension des mécanismes impliqués dans le déclin (et la résilience) des chauves-souris et leur temporalité, et pourrait permettre de mieux prédire et/ou prévenir des déclins futurs.