Les scientifiques ont déjà averti que le changement climatique aura probablement un impact sur les aliments que nous cultivons. De la hausse des températures mondiales aux phénomènes météorologiques « extrêmes » plus fréquents comme les sécheresses et les inondations, le changement climatique devrait affecter négativement notre capacité à produire de la nourriture pour une population humaine croissante.
Mais de nouvelles recherches montrent que le changement climatique devrait accélérer les taux de perte de récoltes en raison de l'activité d'un autre groupe de créatures affamées : les insectes. Dans un article publié le 31 août dans la revue Science , une équipe dirigée par des scientifiques de l'Université de Washington rapporte que l'activité des insectes dans les régions tempérées de culture d'aujourd'hui augmentera avec les températures. Les chercheurs prévoient que cette activité, à son tour, augmentera les pertes mondiales de riz, de maïs et de blé de 10 à 25 % pour chaque degré Celsius d'augmentation des températures de surface moyennes mondiales. Une simple augmentation de 2 degrés Celsius des températures de surface portera les pertes totales de ces trois cultures chaque année à environ 213 millions de tonnes.
‘Nous nous attendons à voir augmenter les pertes de récoltes dues à l'activité des insectes pour deux raisons fondamentales’, a déclaré le co-responsable et auteur correspondant Curtis Deutsch , professeur agrégé d'océanographie à l'UW. ‘Premièrement, des températures plus chaudes augmentent les taux métaboliques des insectes de façon exponentielle. Deuxièmement, à l'exception des tropiques, des températures plus chaudes augmenteront les taux de reproduction des insectes. Vous avez plus d'insectes, et ils mangent plus.
En 2016, les Nations Unies ont estimé qu'au moins 815 millions de personnes dans le monde ne mangent pas à leur faim. Le maïs, le riz et le blé sont des cultures de base pour environ 4 milliards de personnes et représentent environ les deux tiers de l'apport énergétique alimentaire, selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture.
‘Les impacts du réchauffement climatique sur les infestations de ravageurs vont aggraver les problèmes d'insécurité alimentaire et les dommages environnementaux causés par l'agriculture dans le monde entier’, a déclaré le co-auteur Rosamond Naylor , professeur au Département des sciences du système terrestre de l'Université de Stanford et directeur fondateur du Center on Food Security. et l'Environnement. « L'augmentation des applications de pesticides, l'utilisation d'OGM et les pratiques agronomiques telles que la rotation des cultures aideront à contrôler les pertes causées par les insectes. Mais il semble toujours que dans pratiquement tous les scénarios de changement climatique, les populations de ravageurs seront les gagnantes, en particulier dans les régions tempérées hautement productives, entraînant une hausse des prix réels des denrées alimentaires et des souffrances pour les familles en situation d'insécurité alimentaire.
Pour étudier comment l'herbivorie des insectes sur les cultures pourrait affecter notre avenir, l'équipe a examiné des décennies d'expériences en laboratoire sur les taux métaboliques et reproducteurs des insectes, ainsi que des études écologiques sur les insectes dans la nature. Contrairement aux mammifères, les insectes sont ectothermes, ce qui signifie que leur température corporelle suit la température de leur environnement. Ainsi, la température de l'air affecte la consommation d'oxygène, les besoins caloriques et d'autres taux métaboliques.
Les expériences passées que l'équipe a étudiées montrent de manière concluante que les augmentations de température accélèrent le métabolisme des insectes, ce qui stimule leur appétit, à un rythme prévisible. De plus, l'augmentation des températures augmente les taux de reproduction jusqu'à un certain point, puis ces taux se stabilisent à des niveaux de température proches de ce qui existe aujourd'hui sous les tropiques.
Deutsch et ses collègues ont découvert que les effets de la température sur le métabolisme et la démographie des insectes étaient assez constants pour toutes les espèces d'insectes, y compris les espèces nuisibles telles que les pucerons et la pyrale du maïs. Ils ont intégré ces effets métaboliques et reproductifs dans un modèle de dynamique des populations d'insectes et ont examiné comment ce modèle a changé en fonction de différents scénarios de changement climatique. Ces scénarios incorporaient des informations basées sur l'endroit où le maïs, le riz et le blé – les trois plus grandes cultures de base au monde – sont actuellement cultivés.
« Les régions tempérées sont actuellement plus froides que ce qui est optimal pour la plupart des insectes. Mais si les températures augmentent, ces populations d'insectes augmenteront plus rapidement », a déclaré le co-auteur Scott Merrill , chercheur au Collège d'agriculture et des sciences de la vie de l'Université du Vermont et au Gund Institute for Environment. «Ils devront également manger plus, car la hausse des températures augmente le métabolisme des insectes. Ensemble, ce n'est pas bon pour les cultures.
Pour une augmentation de 2 degrés Celsius des températures de surface moyennes mondiales, leur modèle prédit que les pertes médianes de rendement dues à l'activité des insectes seraient de 31 % pour le maïs, 19 % pour le riz et 46 % pour le blé. Dans ces conditions, les pertes annuelles totales de récoltes atteindraient respectivement 62, 92 et 59 millions de tonnes.
Les chercheurs ont observé différents taux de perte en raison des différentes régions de culture des cultures, a déclaré Deutsch. Par exemple, une grande partie du riz mondial est cultivée sous les tropiques. Les températures y sont déjà optimales pour maximiser les taux de reproduction et de métabolisme des insectes. Ainsi, des augmentations supplémentaires de la température dans les tropiques n'augmenteraient pas l'activité des insectes dans la même mesure qu'elles le feraient dans les régions tempérées – comme la « ceinture de maïs » des États-Unis.
L'équipe note que les agriculteurs et les gouvernements pourraient essayer de réduire l'impact de l'augmentation du métabolisme des insectes, comme le déplacement des cultures ou la sélection de cultures résistantes aux insectes. Mais ces modifications prendront du temps et auront leurs propres coûts.
‘J'espère que nos résultats démontrent l'importance de collecter plus de données sur l'impact des ravageurs sur les pertes de récoltes dans un monde qui se réchauffe – car collectivement, notre choix maintenant n'est pas de savoir si nous allons ou non permettre au réchauffement de se produire, mais de combien de réchauffement nous sommes prêts. à tolérer », a déclaré Deutsch.
Le co-auteur principal est Joshua Tewksbury , directeur de Future Earth à l'Université du Colorado à Boulder. Les co-auteurs supplémentaires sont Michelle Tigchelaar , chercheuse scientifique à l'UW au Département des sciences atmosphériques ; David Battisti , professeur de sciences atmosphériques à l'UW; et Raymond Huey , professeur émérite de biologie à l'UW. La recherche a été financée par la National Science Foundation et la Gordon and Betty Moore Foundation.