Les insectes sont notoirement difficiles à suivre en raison de leur taille minuscule, de leur courte durée de vie et de leur tendance à être mangés par d’autres organismes. Un nouveau dispositif simple et peu coûteux mis au point par un étudiant diplômé pourrait permettre aux scientifiques de savoir quand la plupart des insectes sont actifs et comment les perturbations environnementales dues à la pollution lumineuse, au changement climatique et à l’urbanisation croissante affectent leur comportement. Crédit : photo du Florida Museum par Eric Zamora
Wvec un logiciel de sécurité domestique et un peu d’ingéniosité, des chercheurs ont mis au point un appareil peu coûteux qui leur permettra d’étudier le comportement et l’activité des insectes dans les régions du monde où ils sont les plus diversifiés.
Les insectes constituent facilement le plus grand groupe d’organismes de la planète, et avec des espèces habitant tous les continents, y compris l’Antarctique, ils sont également omniprésents. Pourtant, par rapport aux oiseaux et aux mammifères, les scientifiques savent très peu de choses sur les moments où la plupart des insectes sont éveillés et actifs, ce qui est particulièrement vrai pour les espèces nocturnes qui volent sous le voile obscur de l’obscurité.
“La plupart de ce que nous savons sur le comportement des insectes provient des espèces qui sont actives pendant la journée”, a déclaré Akito Kawahara, conservateur du McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity au Florida Museum of Natural History et co-auteur d’un livre sur les insectes. nouvelle étude décrivant le dispositif. “Nous étudions les papillons, les abeilles et les fourmis parce que nous pouvons les voir, mais il existe des centaines de milliers d’insectes nocturnes, qui étaient tous quasiment impossibles à suivre jusqu’à présent.”
Savoir quand les organismes sont les plus actifs est la base de la compréhension de leurs comportements et de leurs rythmes circadiens – des schémas qui déterminent quand ils cherchent de la nourriture, se reproduisent, pollinisent les fleurs, et plus encore. Sans cette information de base pour les insectes, il est plus difficile de prévoir ou de déterminer comment des changements dans l’environnement, comme une augmentation de la pollution lumineuse, pourraient les affecter.
Mais plus l’animal est petit, plus il est difficile à suivre. Les insectes sont généralement trop petits pour porter des dispositifs de repérage qui indiqueraient aux biologistes leurs mouvements. À la place, les chercheurs doivent les attirer avec des appâts ou des lumières, qui ne donnent qu’une image partielle de leur activité.
Les rideaux d’insectes fournissent un instantané de la diversité des insectes nocturnes dans une zone donnée, mais ils ne permettent pas d’étudier en détail les moments où les insectes sont les plus actifs et leur comportement. Crédit : Yash Sondhi
“Vous pouvez penser qu’un papillon de nuit est nocturne parce qu’il n’a été vu que la nuit, mais cela ne veut pas dire qu’il n’est pas dehors pendant la journée. Il se peut simplement qu’on ne l’ait pas vu”, a déclaré l’auteur principal, Yash Sondhi, étudiant en doctorat à la Florida International University, co-dirigé par Kawahara. “Nous voulions aller au-delà des catégories standard nocturnes ou diurnes qui pourraient être une simplification excessive”.
Pendant des années, Kawahara a essayé de trouver un appareil portable qui lui permettrait de suivre les insectes tout en travaillant sur le terrain avec son collaborateur Jesse Barber à l’Université d’État de Boise, essayant même parfois de sous-traiter le travail à des entreprises dans l’espoir qu’elles le construisent pour lui. Mais il s’est avéré difficile de concevoir un équipement suffisamment sensible pour mesurer les mouvements délicats des plus petits papillons de nuit, tout en étant suffisamment durable pour résister à des environnements difficiles et à des endroits reculés sans électricité ni Internet.
Aussi, lorsque Sondhi a proposé d’essayer de le créer lui-même, Kawahara a été ravi. “Nous avions mis le projet de côté, mais Yash a pu venir et construire l’appareil que nous avions toujours imaginé”, a-t-il déclaré.
Yash Sondhi installe le pLAM dans une station de terrain au Costa Rica, où les chercheurs ont testé l’équipement sur des papillons dans les forêts de nuages de Monteverde. Crédit : Yash Sondhi
Yash Sondhi a rassemblé un micro-ordinateur, un logiciel libre de suivi des mouvements, des capteurs, une caméra et les indispensables lumières infrarouges qui ne dérangent ni ne confondent les insectes. Il a logé le tout dans une cage grillagée qui ressemble à un panier à linge, et le moniteur d’activité de locomotion portable, appelé pLAM, est né.
Il peut être construit pour moins de 100 dollars, une fraction minuscule de la technologie de laboratoire qui coûte entre 1 000 et 4 000 dollars.
Après avoir utilisé le pLAM pour surveiller l’activité des insectes dans le laboratoire afin de s’assurer que l’équipement fonctionnait correctement, Sondhi et Kawahara l’ont testé lors d’un voyage de recherche au Costa Rica. Ils ont collecté 15 espèces, plaçant entre quatre et huit papillons de nuit de chaque espèce dans les moniteurs d’activité.
Sondhi dit que l’un des exemples les plus intéressants était une espèce de papillon de nuit tigré. On suppose que ces papillons toxiques aux couleurs vives ne sortent que pendant la saison des pluies.Le jour, car les prédateurs les évitent et ils peuvent se déplacer sans craindre d’être mangés. Cependant, les données des moniteurs d’activité ont révélé qu’ils sont également actifs au crépuscule. Après tout, ils doivent échapper à d’autres prédateurs qui sortent à la tombée de la nuit, comme les chauves-souris.
Les chercheurs peuvent installer le pLAM partout où ils ont besoin d’étudier le mouvement des insectes sur le terrain, et l’appareil est beaucoup moins cher que ses homologues plus volumineux conçus exclusivement pour être utilisés dans un laboratoire. Pour un schéma complet du dispositif, consultez la publication en ligne. Crédit : Yash Sondhi
“C’était tellement cool de voir les différents modèles d’activité”, a déclaré Sondhi. “Tout n’est pas aussi noir et blanc que nous le pensons. Maintenant, nous pouvons prédire et mieux comprendre ce qui motive les insectes à voler. L’objectif est de quantifier le moment où ils sont actifs, puis de l’associer à leurs caractéristiques – par exemple, si un papillon de nuit est de couleur terne, beige, cela signifie-t-il qu’il est strictement nocturne ?”
Kawahara est optimiste quant au fait que le nouveau dispositif contribuera à éclairer les efforts visant à enrayer la récente tendance mondiale au déclin et à l’extinction des insectes. “Les données de base dont nous avons besoin pour comprendre l’activité des petits insectes et autres organismes sont tellement limitées”, a-t-il déclaré. “Nous parlons de l’impact de la pollution lumineuse, de la pollution sonore et du changement climatique sur les insectes, mais nous ne savons rien de la façon dont cela affecte leur activité, car nous n’avons pas été en mesure de surveiller l’activité de la plupart des espèces d’insectes. Ce dispositif nous permettra de recueillir ces informations.”
Cette année, Sondhi utilisera ce nouvel outil pour poursuivre ses recherches financées par le National Geographic sur la façon dont les papillons de nuit réagissent à la pollution lumineuse. Il a recueilli des données sur les différents niveaux de lumière sur plusieurs sites en Inde. Il peut maintenant examiner comment la pollution lumineuse pourrait perturber les papillons de nuit, interférer avec leurs schémas circadiens naturels et avoir un impact sur leurs périodes d’activité.
La recherche a été publiée dans Méthodes d’écologie et d’évolution.
Référence : “Portable locomotion activity monitor (pLAM) : A cost-effective setup for robust activity tracking in small animals” par Yash Sondhi, Nicolas J. Jo, Britney Alpizar, Amanda Markee, Hailey E. Dansby, John Paul Currea, Samuel T. Fabian, Carlos Ruiz, Elina Barredo, Pablo Allen, Matthew DeGennaro, Akito Y. Kawahara et Jamie C. Theobald, 22 février 2022, Méthodes en écologie et en évolution.
DOI : 10.1111/2041-210X.13809
Le financement de cette étude a été assuré par la Florida International University Graduate School, la National Science Foundation, une bourse de conservation tropicale de la Susan Levine Foundation, une bourse d’exploration Lewis Clark de l’American Philosophical Society, une bourse d’exploration National Geographic et les Centers for Disease Control, Southeastern Center of Excellence in Vector-borne Disease.
