Et avec des centaines d’espèces migrant vers le sud pour l’hiver et vers le nord pour la reproduction estivale, les modèles de fonctionnement de l’écosystème des oiseaux changent dans l’espace et dans le temps, ce qui crée un sérieux défi analytique.

Mais deux scientifiques de l’Ohio State University ont établi ce qui pourrait être considéré comme une carte de référence des modèles annuels de diversité fonctionnelle et des espèces aviaires aux États-Unis, enregistrant 11 000 heures d’exécution de code au Ohio Supercomputer Center pour produire leurs conclusions.

Et ce qu’ils ont trouvé était stupéfiant : les schémas de diversité fonctionnelle dans l’Ouest, où la richesse en espèces et la richesse fonctionnelle sont les plus élevées pendant la saison de reproduction, sont à l’opposé de ce que l’on voit à l’Est, où la diversité fonctionnelle est la plus faible lorsque la richesse en espèces est élevée. . Ce schéma à l’Est est particulièrement déroutant car cela signifie que la diversité globale des contributions des oiseaux à l’écosystème est la plus élevée lorsqu’un grand nombre d’espèces migratrices ont disparu.

« Cela nous indique que, probablement, les oiseaux migrateurs de l’Est par rapport à l’Ouest ont des contributions fonctionnelles très différentes aux assemblages », a déclaré l’auteur principal Marta Jarzyna, professeur adjoint d’évolution, d’écologie et de biologie des organismes à l’Ohio State.

« Cela suggère que les oiseaux résidents à l’Est ont un plus large éventail de caractéristiques fonctionnelles que les oiseaux migrateurs, et à l’Ouest, c’est le contraire : les oiseaux migrateurs contribuent davantage à la richesse fonctionnelle que les oiseaux résidents. »

Jarzyna, également membre du corps professoral principal de l’Institut d’analyse de données translationnelles de l’Ohio State, a terminé l’étude avec James Stagge, professeur adjoint d’ingénierie civile, environnementale et géodésique à l’Ohio State. L’étude a été publiée le 22 février dans la revue Biologie actuelle.

Les chercheurs ont utilisé les données de 2019 du Cornell Lab of Ornithology’s eBird Status and Trends, qui ont fourni des estimations d’abondance saisonnière pour plus de 800 espèces. Au-delà de la quantification de la richesse spécifique, Jarzyna et Stagge ont également intégré quatre caractéristiques pour dériver des estimations de la diversité fonctionnelle : la masse corporelle des oiseaux, leur régime alimentaire (allant des insectes et des rongeurs au nectar et aux graines), la niche d’alimentation (dans ou près de l’eau ou du sol, ou dans espaces entre ou au-dessus des arbres) et le temps d’activité, la nuit ou le jour.

La collaboration avec Stagge a été essentielle pour intégrer le passage du temps, a déclaré Jarzyna : En tant qu’hydrologue étudiant les données climatiques, il maîtrisait les techniques de recherche utilisées pour analyser les variations saisonnières.

Les scientifiques savent depuis un certain temps que la connaissance de la richesse fonctionnelle que les oiseaux apportent à leurs communautés nous en dit beaucoup plus sur la biodiversité qu’un simple décompte des espèces résidentes et migratrices, a déclaré Jarzyna.

« Les différentes espèces ont évidemment des caractéristiques et des traits différents, et contribuent de différentes manières à la composition de la communauté et au fonctionnement de l’écosystème », a-t-elle déclaré.

« Vous pouvez avoir 10 espèces dans une communauté qui ne mangent que des graines, ou 10 espèces dans une communauté, dont cinq mangent des graines et cinq qui mangent des insectes. La communauté avec des attributs plus diversifiés aura une plus grande diversité fonctionnelle, même si en termes de richesse en espèces, ils pourraient être exactement les mêmes. »

À ce jour, les efforts pour décrire la diversité fonctionnelle aviaire ont eu tendance à se concentrer uniquement sur une saison de reproduction à la fois – un été dans l’hémisphère nord. Cette étude est la première à prendre en considération les différences entre les espèces et leurs caractéristiques à mesure que leur abondance change à travers le pays au cours des 12 mois d’une année.

En déterminant que les modèles de diversité fonctionnelle à l’Est et à l’Ouest diffèrent de manière si spectaculaire, les chercheurs ont maintenant une bien meilleure idée de ce qui se passe au fil des saisons – mais de nombreuses questions subsistent quant aux raisons.

« Pourquoi est-ce à l’Est qu’en hiver, alors que nous voyons tant d’espèces quitter ces régions, nous voyons une augmentation de la richesse fonctionnelle ? Cela n’avait pas beaucoup de sens que vous acquériez cette autre dimension de la diversité tout en perdre quelque chose d’autre », a déclaré Jarzyna. « Ce n’est pas le cas dans l’Ouest, où nous constatons à la fois la richesse en espèces la plus élevée et la richesse fonctionnelle la plus élevée en été. »

Bien que l’on puisse supposer que la topographie ou le climat ont quelque chose à voir avec ces différences, Jarzyna a déclaré qu’il n’y avait aucun moyen de savoir avec certitude sans une étude plus approfondie.

« Nous ne savons même pas encore quelles sont les contributions des espèces individuelles à la diversité fonctionnelle et s’il existe effectivement une différence entre les oiseaux migrateurs et résidents », a-t-elle déclaré.

Avoir une meilleure compréhension de la façon dont la diversité fonctionnelle des oiseaux – et d’autres espèces – change dans l’espace et, ont noté les chercheurs, du temps, en particulier, est nécessaire pour éclairer les prévisions, la conservation et la gestion de la biodiversité.

« Je dirais que nous ne pouvons rien conserver si nous ne comprenons pas où il se trouve et ce que c’est », a déclaré Jarzyna. « C’est la première étape pour nous dire, ‘c’est ce que nous avons, et c’est comme ça que ça change.’ Ce que nous allons faire à ce sujet est la prochaine étape. »

Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation et le Byrd Polar and Climate Research Center de l’Ohio State.