Dépendance des cultures aux insectes pollinisateurs en Amérique latine

Dans le dernier numéro d'Ecological Economics, des chercheurs ont estimé le degré de dépendance des cultures aux insectes pollinisateurs en Amérique latine, et mis en évidence la vulnérabilité de ces agro-écosystèmes. Cinquante-trois espèces cultivées en Argentine, au Brésil, au Chili, au Mexique et en Uruguay ont été classées selon leur dépendance à la pollinisation entomophile : en cas d'absence d'insecte pollinisateur, les espèces les moins dépendantes subissent une baisse de rendement de moins de 10 %, et les plus vulnérables une perte supérieure à 90 %. Les rendements et prix de vente moyens de ces productions ont permis d'estimer le poids économique direct de cette vulnérabilité à près de 78 milliards de dollars par an, pour les cinq pays étudiés. En parallèle, le service rendu par les abeilles domestiques a été évalué à près de 23 milliards de dollars. Compte tenu du déclin des populations d'insectes sauvages, les auteurs insistent sur la fragilité des systèmes actuels.

Source : Ecological Economics

Conséquences des dynamiques des paysages agricoles sur la pollinisation

Soutenue en novembre 2021, la thèse de doctorat en biologie de l’environnement et des populations de Maxime Ragué s’intéresse aux conséquences de la dynamique spatiale et temporelle des paysages agricoles sur les interactions plantes-pollinisateurs et la pollinisation. Les successions culturales entraînent des variations importantes de ces paysages, jusqu’à présent peu étudiées. Cette recherche a porté sur un espace marqué par une grande diversité paysagère, la Zone atelier plaine et val de Sèvre (ZAPVS), située dans les Deux-Sèvres. Le chercheur a assuré le suivi des plantes adventices, des insectes pollinisateurs et de leurs interactions, ainsi que la quantification de la fonction de pollinisation sur plus d’une centaine de parcelles (figure ci-dessous).

Vue d'ensemble des observations et design expérimentaux mis en place dans la ZAPVS

Source : M. Ragué, CEBC-CNRS

Les résultats montrent que cette dynamique spatiale et temporelle conduit les pollinisateurs à visiter différents habitats et à butiner des ressources florales diverses (fleurs cultivées ou sauvages). Ainsi, les cultures à floraison massive sont très attractives pour ces insectes, en particulier les abeilles mellifères. Cette situation semble favoriser la compétition avec les pollinisateurs sauvages, exclus des fleurs cultivées : cette exclusion est compensée par l’existence de plantes adventices, avec un partitionnement des ressources. Ensuite, si les ressources florales de ces cultures sont limitées dans le temps, il existe une complémentarité spatio-temporelle des habitats qui permet de maintenir les populations de pollinisateurs. La dispersion spatiale et temporelle des ressources, les interactions trophiques et la compétition constitueraient donc des facteurs importants dans les interactions entre plantes et pollinisateurs.

À l’issue de ce travail, l’auteur propose notamment de maintenir la diversité des habitats pour assurer la conservation des pollinisateurs et la fonction de pollinisation, en favorisant les habitats semi-naturels ou les plantes adventices dans les cultures (figure ci-dessous). De plus, la réduction de la taille des parcelles favoriserait l’accessibilité des ressources pour les pollinisateurs sans que cette baisse n’impacte la production agricole.

Représentation d’un paysage agricole du printemps à l’été en milieu tempéré favorisant le maintien des pollinisateurs et de la fonction de pollinisation

Source : M. Ragué

Lecture : CFM : cultures à floraison massive ; HSN : habitats semi-naturels.

Johann Grémont, Centre d’études et de prospective

Source : CEBC-CNRS

Exposition passée aux insecticides, reproduction des abeilles et taux de croissance de la population

Un article paru fin novembre 2021 dans Proceedings of the National Academy of Sciences étudie les conséquences de l’exposition à l’imidaclopride (insecticide) sur la fertilité des osmia lignara. Présentes en Amérique du Nord, ces abeilles mégachilides sauvages et solitaires possèdent de remarquables performances pollinisatrices pour les arbres fruitiers, pour lesquelles elles peuvent être employées par les agriculteurs américains. Si les effets directs de l’exposition des abeilles aux pesticides sont bien documentés, il existe peu de recherches sur la persistance de ces effets d’une génération d’abeilles à l’autre, ou au cours des différentes étapes de leur vie. Pour pallier ce manque, les auteurs ont mené durant deux ans une expérience en environnement clos et contrôlé, à partir d'une plantation d’un mélange de trois fleurs sauvages offrant une nutrition de qualité pour ces abeilles. Ils ont ainsi joué sur l'exposition (ou non) de ces fleurs à l’imidaclopride, et n'ont exposé que les femelles pour analyser la transmission maternelle des effets de l’imidaclopride aux larves.

Schéma du protocole de l’expérimentation

Source : Proceedings of the National Academy of Sciences

Lecture : en (A), la progéniture (44) a été lâchée dans 16 cages. Durant la deuxième année, les cages ont été traitées avec (rouge) ou sans (bleu) imidaclopride et contenaient des butineuses ayant été exposées antérieurement ou non à de l’imidaclopride durant la première année. En (B), cage avec d’abondantes ressources florales (à gauche), une femelle O.lignaria sortant d’un nid (au centre), une butineuse marquée sur une Phacelia tanacetifolia (à droite).

Il ressort de l'étude que l’exposition des abeilles butineuses à cet insecticide, qu'elle soit directe ou résulte d'effets de report d’une exposition passée sur les générations futures, possède un impact significatif sur leurs performances. Sont affectés la reproduction, la nidification ou encore le ratio mâles/femelles entraînant un effet négatif sur la croissance de la population. À titre d’exemple, une exposition antérieure à l’imidaclopride se traduit par une baisse de 20 % du nombre de larves par rapport aux abeilles qui n’ont pas été exposées.

Pour les auteurs de cette étude, plusieurs générations d’abeilles pourraient être nécessaires pour retrouver un équilibre à la suite d'une seule exposition aux pesticides. Ils plaident donc pour la prise en compte de ces effets de report dans l’évaluation des conséquences des pesticides sur les pollinisateurs. Mener ce type d’étude en conditions de plein champ et sur plusieurs années permettrait de mieux appréhender l’ensemble des impacts de l’exposition aux pesticides.

Johann Grémont, Centre d’études et de prospective

Source : Proceedings of the National Academy of Sciences

Productivité des pollinisateurs et paysages agricoles

Publié en septembre 2021, un article de Plos One s'intéresse à l'affinité entre deux espèces d'insectes pollinisateurs (abeille domestique (Apis mellifera) et bourdon fébrile (Bombus impatiens)) et les paysages agricoles environnant leurs colonies. Considérant que le poids des insectes permet d'évaluer leur productivité (ressources stockées, nombre de larves et d'adultes), les auteurs ont pesé une fois par mois, pendant l'été 2017, des colonies des deux espèces, placées dans 12 sites du Michigan (États-Unis).

Il apparaît que les paysages dominés par des prairies et des pâturages sont plus favorables aux abeilles domestiques qu'aux bourdons fébriles. Inversement, ceux-ci sont plus productifs à proximité des vergers, vignes, surfaces maraîchères et autres cultures, hors soja et maïs. Les auteurs avertissent cependant sur le fait que la généralisation de leurs résultats nécessiterait de considérer des facteurs locaux, tels que la présence de résidus de pesticides, de maladies et de structures pour nidifier, ou encore les caractéristiques des paysages. 

Corrélation entre l'évolution du poids des colonies d'abeilles domestiques (kg) et les surfaces de prairies et pâturages (km²)

Source : Plos One

Source : Plos One

Effet de la simplification des paysages agricoles sur la pollinisation, le biocontrôle et les rendements

Plus de cent chercheurs ont participé à une méta-analyse, publiée en octobre dans la revue Science Advances, étudiant le lien entre la biodiversité présente dans les agrosystèmes et la provision des services de pollinisation et de biocontrôle. Ils ont également analysé les effets induits par la simplification des paysages agricoles sur la biodiversité, ces services et les rendements agricoles. Pour ce faire, ils ont utilisé des données de 89 études, regroupant 1 475 cas de terrain et portant sur : i) la diversité des pollinisateurs et des auxiliaires de cultures (richesse des espèces, abondance et régularité) ; ii) la production des services qui en découle ; iii) la part de la surface en cultures dans un rayon d'1 km autour du centre de chaque parcelle (indicateur de simplification des paysages) ; iv) les rendements.

Ils montrent que la richesse des espèces et l'abondance de pollinisateurs et d'auxiliaires des cultures sont corrélées à une production de services écosystémiques supérieure. De plus, la simplification des paysages (telle que mesurée par l'indicateur utilisé), aurait un impact négatif sur la richesse de ces espèces, entraînant des effets en cascade sur la pollinisation, le biocontrôle et, en conséquence, sur les rendements agricoles.

Effets de la simplification des paysages sur la biodiversité, les services de pollinisation (A) et de biocontrôle (B), et les rendements agricoles

Source : Science Advances

Lecture : les coefficients représentent la taille de l'effet observé. Un coefficient positif (respectivement négatif) représente une corrélation positive (resp. négative). Les flèches noires (resp. rouges) représentent les effets significatifs et positifs (resp. négatifs). Les flèches grises représentent les effets non significatifs.

Source : Science Advances

Pollinisation par les abeilles, pesticides et culture du colza

Dans un récent article publié dans la revue Proceedings of the Royal Society B, des chercheurs français ont analysé les interactions entre la pollinisation, les pratiques agricoles et les rendement et marge brute de la culture du colza. À cet effet, entre 2011 et 2016, diverses données ont été recueillies auprès de 142 agriculteurs de la zone « Plaine & Val de Sèvre », cultivant 294 parcelles de colza : abondance des abeilles, nombre de cultures et équipements des exploitations, pratiques agricoles (pesticides, engrais, nature et travail du sol, lutte mécanique contre les mauvaises herbes), rendements. Sur cette base, les meilleurs compromis entre pollinisateurs, pesticides et pressions parasitaires, pour optimiser les marges brutes, ont été explorés en testant plusieurs modèles linéaires.

Il ressort de ces travaux qu'une faible utilisation d'herbicides et insecticides permet une pollinisation accrue. Celle-ci augmenterait le rendement des cultures de colza et compenserait les pertes de rendement potentielles dues à des ravageurs plus abondants. Les résultats suggèrent en outre que ni les herbicides ni les insecticides n'ont d’effets significatifs directs sur le rendement : les insectes ravageurs sont certes moins abondants dans les champs où les apports d'insecticides sont élevés (par rapport aux parcelles ayant des apports faibles), mais l'abondance plus importante des insectes ravageurs ne semblerait pas se traduire par une baisse significative des rendements.

Relation entre insecticides (graphiques de gauche), herbicides (graphiques de droite), rendement (a, b) et marge brute (c, d)

Source : Proceedings of the Royal Society B

Lecture : les lignes pleines montrent des régressions significatives, les lignes en pointillé des régressions non significatives.

De manière générale, à l'exception du phosphore et des fongicides, tous les intrants conservés dans le modèle ont, en définitive, en pesant sur les coûts, une incidence négative sur les marges brutes, y compris l'azote et les herbicides. Les rendements et les marges brutes sont en revanche plus élevés dans les champs où les pollinisateurs sont plus abondants : il apparaît donc que les pesticides n’ont pas un effet positif sur les rendements physiques alors que leurs coûts diminuent les marges brutes. Pour les auteurs, ces résultats contredisent les arguments régulièrement avancés sur les compromis à faire entre rentabilité de la production agricole et conservation de la biodiversité : ils montreraient plutôt que des solutions préservant et utilisant les services écosystémiques peuvent être une stratégie gagnant-gagnant.

Effet combiné, sur le rendement (a) et les marges brutes (b), de l'interaction entre abondance des abeilles et fréquence de traitement pour les herbicides et insecticides

Source : Proceedings of the Royal Society B

Lecture : le gradient de couleur représente les variations du rendement (a) et de la marge brute (b), allant du plus bas (bleu) ou plus élevé (vert). Les points noirs représentent les valeurs prédites par le modèle. L'abondance des abeilles comprend celle de l'abeille domestique et du genre Lasioglossum. L’indicateur « pesticide IFT » est calculé à partir de la somme des taux de fréquence d’utilisation des insecticides et des herbicides.

José Ramanantsoa, Centre d'études et de prospective

Source : Proceedings of the Royal Society B

Comment favoriser la pollinisation en milieu agricole urbain ?

L'enjeu de la préservation des insectes pollinisateurs ne touche pas seulement les espaces agricoles marqués par l'usage des pesticides, mais également les zones d'agriculture urbaine, caractérisées par une forte artificialisation des sols. Dans un article publié en février 2019 dans la revue PLOS One, des chercheurs s'interrogent sur les stratégies d'urbanisme à mettre en place pour favoriser la diversité des espèces d'abeilles, cette diversité garantissant une meilleure résilience des systèmes agricoles urbains.

19 sites (jardins communautaires et fermes urbaines) ont été sélectionnés, dans la ville de Chicago, afin d'y effectuer des mesures de l'abondance et de la diversité spécifique des abeilles, au moyen de pièges et de comptages sur le terrain. Les résultats ont été croisés avec des variables caractérisant l'habitat environnant : diversité florale, pratiques culturales (biologiques ou conventionnelles), importance des surfaces fleuries, imperméables (routes, constructions, trottoirs, etc.) et pavées.

Les chercheurs montrent que les espèces d'abeilles sauvages nidifiant dans des cavités (Bombus et Hylaeus) s'adaptent aux environnements urbains très imperméables, et peuvent ainsi assurer la pollinisation en ville. Toutefois, une proximité avec les espaces fleuris est indispensable pour les espèces de petite taille (Hylaeus), celles-ci ne pouvant se déplacer pour s'alimenter que dans un rayon d'environ 300 mètres. L'abondance des espèces nidifiant dans le sol (Halictus) est au contraire impactée négativement par l'abondance des surfaces artificialisées. De plus, leur petite taille les contraint dans leurs déplacements entre nids et zones d'alimentation (limite de 90 à 370 mètres). Leur présence est corrélée positivement avec l'augmentation des surfaces fleuries, ainsi qu'avec des pratiques culturales biologiques.

Les auteurs concluent que, pour pérenniser le service écosystémique de pollinisation en favorisant la diversité spécifique des abeilles, une plus grande variété des types d'espaces verts et l’incorporation de massifs floraux doivent être planifiées à proximité des zones d'agriculture urbaine.

Variables explicatives de l'abondance selon les espèces d'abeilles : surfaces imperméables, surfaces fleuries, diversité florale, surfaces pavées, pratiques culturales

Source : Plos One

Lecture : un score élevé indique une plus grande importance de la variable pour expliquer l'abondance de l'espèce. IMP : surfaces imperméables, mesurées dans un rayon d'un kilomètre autour du site de mesure pour les grandes abeilles (Apis – abeilles domestiques – et Bombus), et 500 mètres pour les petites.

Aurore Payen, Centre d'études et de prospective

Source : PLOS One

La PAC peut protéger la biodiversité et générer des services écosystémiques en diversifiant les paysages agricoles

Un policy brief, publié par le réseau d'organismes de financement de la recherche BiodivERsA et rédigé par l'Institute for European Environmental Policy (IEEP), présente les résultats de 5 projets de recherche européens sur le rôle de la diversité des paysages sur la production de deux services écosystémiques clés, la pollinisation et le biocontrôle, notamment dans le contexte du changement climatique. Les chercheurs ont par exemple montré que les prédateurs naturels exercent un contrôle biologique plus efficace lorsque les paysages agricoles sont hétérogènes, c'est-à-dire lorsqu'ils comportent une forte proportion d'habitats semi-naturels (prairies, haies, parcelles forestières, rebords des champs et étangs).

Sur la base de ces résultats, les auteurs proposent 5 recommandations pour la réforme 2020 de la Politique agricole commune (PAC) : 1) garantir une proportion minimale de zones non cultivées, 2) conserver et restaurer les habitats semi-naturels agricoles, 3) augmenter le budget alloué aux mesures agro-environnementales et climatiques et améliorer leur ciblage, 4) modifier les règles et la pondération allouée aux zones d'intérêt écologique dans l'attribution des aides, et 5) utiliser la PAC pour maintenir des paysages agricoles mixtes malgré la pression de la spécialisation.

Source : BiodivERsA

Service de pollinisation : la contribution des pollinisateurs autres que les abeilles

Si le rôle de l'abeille (Apis mellifera L.) a fait l'objet de nombreux travaux, la contribution globale d'autres pollinisateurs a été peu étudiée jusqu'à présent selon une étude publiée dans PNAS en janvier 2016. Ces derniers regroupent par exemple mouches, coléoptères, papillons, guêpes, fourmis, oiseaux et chauves-souris. Les résultats obtenus s'appuient sur l'analyse de 480 travaux de terrain et 17 cultures à travers les 5 continents. Sur les 58 études initiales, 33 % ont été écartés du fait de l'absence de prise en compte des pollinisateurs autres que les abeilles ou la non distinction de leur contribution.

La contribution au service de pollinisation a été évaluée en multipliant la fréquence des visites de fleurs par l'efficacité observée par visite (dépôt de pollen, et participation à l'étape de nouaison qui est la phase initiale de la formation du fruit). Les auteurs concluent qu'il n'y a pas de différence significative entre les différents pollinisateurs. Les pollinisateurs autres que les abeilles réalisent entre 25 et 50 % des visites, des passages plus fréquents mais moins efficaces. Leur analyse met aussi en évidence que des visites plus fréquentes des pollinisateurs autres qu'A. mellifera sont associées à une augmentation du nombre de fruits et de graines formées. Les auteurs concluent que ces pollinisateurs répondent différemment à un changement de la structure des paysages par rapport aux abeilles (hors A. mellifera) – test sur l'isolation vis-à-vis d'espaces naturels et semi-naturels –, et seraient ainsi plus résistants à des changements d'usage des sols.

Une autre publication, datant aussi de janvier, s'est également penchée sur le service de pollinisation à travers plusieurs continents : 344 terrains d'études avec un protocole commun en Afrique, Asie et Amérique centrale. Ce travail relie diversité des pollinisateurs et productivité des cultures. Enfin, s'est tenue fin février la 4ème session de l'Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES), consacrée en particulier à la pollinisation et à la menace portant sur les pollinisateurs. Les experts estiment par exemple que la valeur annuelle de la production dédiée à l'alimentation et dépendante directement de la pollinisation représente entre 235 et 577 milliards de dollars. 75 % des cultures alimentaires seraient dépendants au moins en partie de la pollinisation.

Élise Delgoulet, Centre d'études et de prospective

Sources : PNAS, Science, IPBES

Mise en évidence d'une interdépendance entre intensification agricole et services de pollinisation au niveau national

Les travaux d'une équipe de chercheurs français révèlent l'existence, au niveau de la France métropolitaine, d'une interdépendance entre intensification agricole et services de pollinisation : une agriculture dite intensive permet d'augmenter les rendements des cultures qui ne dépendent pas ou peu des pollinisateurs, mais elle provoque des baisses significatives de rendements pour les cultures qui dépendent fortement des services de pollinisation par les insectes (abeilles, syrphes, coccinelles, papillons, etc.). Or, il a été estimé au niveau global qu'environ 35% des cultures destinées à l'alimentation humaine dépendaient des services de pollinisation.

L'étude s'est appuyée sur les données de rendements régionaux de 54 cultures pour la période 1989-2010. Le degré d'intensification agricole a été évalué au niveau régional via l'indicateur HVN (agriculture à haute valeur naturelle), reposant lui-même sur trois critères au niveau communal : la diversité des cultures, l'utilisation d'intrants et la présence d'éléments fixes du paysage.

Les résultats ont montré non seulement que les rendements moyens étaient liés au degré de dépendance des cultures aux services de pollinisation, mais également la variabilité de ces rendements. Ainsi, à l'inverse des cultures indépendantes des pollinisateurs, les rendements des cultures très dépendantes des services de pollinisation sont à la fois pénalisés et plus variables en agriculture intensive.

Les auteurs en concluent que l'intensification de l'agriculture ne permet pas toujours de maximiser la production agricole. Au sein du débat scientifique sur le land sharing vs. land sparing (une agriculture durable sur toute la surface vs. une agriculture intensive à côté de réserves naturelles), ce travail milite, pour les cultures dépendantes des pollinisateurs, pour le land sharing. Les chercheurs promeuvent ainsi le développement d'une agriculture assurant protection de la biodiversité et fourniture de services écosystémiques.

Cette étude va dans le même sens que celle menée par le Joint Research Centre au niveau européen l'an passé (cf. billet veille CEP novembre 2013) et fait écho à la conférence du 5 juin 2014 intitulée « Pour une agriculture respectueuse des pollinisateurs ».

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Source : Frontiers in Ecology and the Environment