Comment suivre la perte de biodiversité ? Vérifiez les filtres à air, disent les scientifiques

Mar 12, 2023

Il n'est pas surprenant qu'en plus des cendres de feu de forêt, du pollen, de la poussière et d'autres particules flottant dans l'air que nous respirons, il existe également des fragments de matériel génétique de plantes et d'animaux.

Une nouvelle étude menée par des scientifiques canadiens et britanniques révèle une nouvelle façon d'exploiter ce matériau pour aider à suivre les changements dans l'environnement.

Ces fragments génétiques que les animaux et les plantes éliminent par la peau, les écailles, la fourrure ou l'excrétion sont connus sous le nom d'ADN environnemental (eDNA). Ils peuvent donner aux chercheurs des indices sur la biodiversité d'une zone en montrant quelles créatures y sont présentes plus facilement que d'autres méthodes.

L'eDNA peut être collecté en installant de petits filtres à air, similaires à ceux utilisés pour refroidir les ordinateurs et les imprimantes 3D, directement dans les habitats que les scientifiques souhaitent surveiller.

Mais alors que ceux-ci sont capables de collecter des données à petite échelle, des chercheurs de l'Université York de Toronto et de deux institutions au Royaume-Uni ont découvert qu'il existe des gadgets surveillant la pollution de l'air tout autour de nous qui collectent déjà par inadvertance de l'eDNA à grande échelle depuis des décennies.

Appelées stations de surveillance de l'air, elles sont utilisées par la plupart des pays pour mesurer la qualité de l'air. Le Canada en compte près de 260 installés à travers le pays, partout de St. John's à Mississauga, en Ontario, à Burnaby, en Colombie-Britannique.

Les chercheurs à l'origine de l'étude, publiée lundi dans Current Biology, ont prélevé des échantillons dans deux stations à l'automne 2021, l'une dans un parc à Londres et l'autre dans un champ au nord d'Édimbourg. Ils ont trouvé l'ADNe de 182 espèces différentes de plantes, de champignons, d'insectes, de mammifères, d'oiseaux, de poissons et d'amphibiens.

"C'était bien plus que ce à quoi nous nous attendions", a déclaré la co-auteure Elizabeth Clare, professeure adjointe de biologie à l'Université York de Toronto. "Ce fut l'un des plus grands chocs pour nous."

Les échantillons ont révélé la présence de tout, du chou au soja en passant parla chouette chevêche et le cerf élaphe.

Clare a déclaré qu'elle et ses collègues étaient surpris de constater qu'une telle mine d'informations était sous leur nez tout le temps.

"L'idée qu'il existe un système qui existe, qui le collecte quotidiennement encore et encore et encore, qui est fondamentalement semi-automatisé, et que nous n'avons jamais remarqué qu'il existe, c'est ce qui est si étonnant, c'est que ce les données sont déjà là », a-t-elle déclaré.

Alors que de nombreuses stations de surveillance de l'air n'auraient pas conservé leurs filtres à air au fil du temps, ont déclaré les chercheurs, certaines pourraient avoir des enregistrements remontant aux années 1970.

La collecte d'ADNe peut aider les chercheurs à identifier les types d'organismes vivant dans un écosystème, connu sous le nom de biodiversité, sans avoir à les observer directement et peut brosser un tableau de ce qui se passe avec certaines espèces au fil du temps.

Des traités internationaux comme la Convention sur la diversité biologique engagent le Canada et d'autres pays à surveiller la biodiversité afin d'évaluer et de comparer les taux de déclin des espèces.

Il existe de nombreuses façons de mesurer la biodiversité dans l'écosystème autres que l'eDNA. Ils varient d'une espèce à l'autre, a déclaré Clare, mais l'utilisation de réseaux de surveillance de l'air pour collecter l'ADNe est un moyen de normaliser cette surveillance.

"Nous n'avons pas une approche unique pour quoi que ce soit", a déclaré Clare. "Donc, l'un des plus grands défis que nous ayons est d'essayer de faire correspondre ces données à plus grande échelle, mais maintenant, nous pouvons collecter ces données au niveau mondial en une seule fois."

Christoph Deeg, chercheur à la Fondation du saumon du Pacifique et à Pêches et Océans Canada, s'appuie sur l'eDNA pour surveiller la biodiversité du saumon. Il a dit que bien qu'il recueille la plupart de ses informations dans l'eau, l'écosystème du saumon, il pourrait également apprendre beaucoup de l'eDNA dans l'air.

"En combinant ce que nous voyons dans l'air et dans l'eau, nous pouvons vraiment capturer tout ce qui se passe", a-t-il déclaré. "C'est donc là que l'étude est passionnante et nous permet vraiment d'avoir une vue holistique d'écosystèmes entiers à l'échelle continentale - un aperçu de la biodiversité."

Compte tenu de l'étendue du Canada et de la diversité de son climat, il est difficile d'obtenir une image complète de la biodiversité à travers le pays. Mais s'il existe des données historiques collectées par ces systèmes de surveillance de l'air et enregistrées, l'extraction de certaines des données historiques pourrait aider à étoffer cette image.

"Si vous deviez appliquer cela aux échantillons d'archives au Canada, vous verriez déjà un changement radical dans notre diversité", a-t-il déclaré.

"Nous perdons de la biodiversité plus rapidement que nous ne pouvons le cataloguer, nous ne savons pas vraiment ce que nous perdons."

Beaucoup de techniques en science de la biodiversité prennent beaucoup de temps et sont faites à la main, a déclaré Clare ; elles nécessitent des déplacements quotidiens sur le terrain et beaucoup d'efforts pour collecter les données.

Rebecca Rooney, professeure agrégée de biologie à l'Université de Waterloo, est l'une des personnes qui effectuent des travaux sur le terrain dans le cadre de ses recherches sur la biosurveillance et l'évaluation des terres humides. Elle a déclaré que bien que les données eDNA soient utiles, elles ne sont pas encore aussi précises que d'aller dans les habitats pour mesurer la biodiversité.

"Au moins, nous savons avec certitude que ces plantes sont là quand nous y sommes physiquement", a-t-elle déclaré.

La co-auteur Joanna Littlefair de l'Université Queen Mary de Londres convient qu'il reste encore un long chemin à parcourir pour garantir l'exactitude des données collectées.

"Cette étude ne fait que prouver l'existence de cette méthode", a-t-elle déclaré. "Et donc, oui, il y a des questions, mais il y a aussi beaucoup de potentiel, et c'est ce que nous espérons voir dans les prochaines étapes."

Par exemple, alors que l'eDNA révèle les types d'espèces dans un écosystème, il n'est pas en mesure de mesurer la population réelle de ces espèces ou les nuances entre les écosystèmes. Il est également difficile de déterminer l'emplacement exact des espèces, car le vent peut souffler des molécules sur de longues distances.

"Nous demandons:" La vache est-elle à 20 mètres ou est-ce un troupeau de vaches qui se trouve potentiellement à des centaines de kilomètres? "", A déclaré Littlefair.

Tous les échantillons de réseaux de surveillance de l'air ne sont pas stockés, et les auteurs espèrent que leur étude incitera les exploitants des réseaux à préserver les données qu'ils collectent.

Avoir une image historique ainsi qu'un instantané actuel est essentiel pour permettre aux scientifiques de comparer les écosystèmes et les points de l'histoire et de garder une trace de ce qui est perdu, a déclaré Deeg.

Les populations à risque au Canada, par exemple, ont diminué de près de 60 % au cours des 50 dernières années et les populations de mammifères ont diminué d'environ la moitié, selon Nature Canada.

"Nous devrions penser à des opportunités comme celle-ci et nous assurer vraiment de ne rien manquer", a déclaré Deeg.

Journaliste

Prapti Bamaniya est une boursière CBC Joan Donaldson. Elle a déjà travaillé à CBC New Brunswick et a récemment obtenu un baccalauréat en journalisme de l'Université métropolitaine de Toronto. Vous pouvez la joindre à [email protected]