L'affaire des grenouilles disparues

David Green, alors boursier postdoctoral, à un site de la Sierra Nevada voisine que Wake savait être abondant en Rana muscosa, une grenouille marbrée jaune et brune que Green étudiait en raison de ses schémas de distribution inhabituellement brisés. Mais lorsque Green a atteint l'emplacement désigné, il n'a pas pu trouver un seul spécimen.

Intrigué par le récit de Green, Wake a décidé de l'accompagner sur le site, supposant qu'il l'avait simplement manqué la première fois. Mais quand ils sont arrivés, Wake a également été surpris de constater que tous les adultes avaient disparu et qu'il ne restait que quelques têtards.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mai 1997

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Wake et ses autres étudiants ont rapidement commencé à remarquer des disparitions similaires dans d'autres localités populaires de grenouilles du centre et du nord de la Californie. Wake se demanda s'il était tombé sur une énigme plus importante : ce déclin des populations d'amphibiens se produisait-il uniquement en Californie, ou s'inscrivait-il dans un schéma plus large ?

Par coïncidence, le premier congrès mondial d'herpétologie devait avoir lieu plus tard cette année-là à Canterbury, en Angleterre. Alors Wake a saisi l'occasion pour discuter de ses observations troublantes avec d'autres herpétologues. Ce qu'il a découvert, à sa grande consternation, c'est que de nombreux participants avaient été témoins du même phénomène dans des zones dispersées à travers le monde.

Wake a apporté leurs rapports et le sien à la prochaine réunion du Conseil de biologie de l'Académie nationale des sciences, à laquelle il appartenait, et a convaincu ses membres de réunir un groupe d'experts internationaux de premier plan sur les amphibiens pour évaluer les preuves. Le groupe, qui s'est réuni en février 1990 à Irvine, en Californie, a rapidement conclu que même si la plupart des preuves du déclin des amphibiens étaient anecdotiques, le grand nombre de rapports informels largement dispersés indiquait que la situation pouvait être une urgence environnementale et qu'un groupe de travail devrait mener une enquête scientifique complète.

À la fin de l'année, après avoir approché plusieurs sponsors potentiels, Wake a créé le Declining Amphibian Populations Task Force (DAPTF) sous l'égide de la Species Survival Commission de l'Union mondiale pour la nature, une organisation internationale comprenant plus de 500 groupes environnementaux, dont les États-Unis. Fish and Wildlife Service et le National Park Service des États-Unis. Basé à l'Open University de Milton Keynes, en Angleterre, le groupe de travail a recruté plus de 1 200 scientifiques pour déterminer si les populations d'amphibiens en déclin rebondiront simplement dans le cadre d'un cycle normal ou si elles disparaissent vraiment de la surface de la terre.

Pourquoi nous nous soucions des victimes

L'une des raisons pour lesquelles tant de biologistes des amphibiens étaient impatients de rejoindre le groupe de travail était simplement parce qu'ils craignaient de perdre leurs objets d'étude. Mais ils étaient encore plus inquiets pour d'autres raisons que tout le monde peut apprécier. Le premier est la considération éthique que les amphibiens ont le droit d'exister. Si des personnes sont responsables de disparitions d'amphibiens, elles ont alors l'obligation morale de les empêcher. La plupart des traditions religieuses attribuent une valeur à tous les organismes vivants. Même le judéo-christianisme, qui soutient que les humains sont une création spéciale de Dieu et qu'ils ont la domination sur le reste des organismes vivants sur terre, enseigne que cette relation devrait être une gestion, pas un massacre.

Deuxièmement, les amphibiens sont des organismes fascinants qui interagissent de manière complexe les uns avec les autres et avec leur environnement. Considérez l'histoire de la vie de la grenouille venimeuse aux fraises d'Amérique centrale Dendrobates pumilio. Au début de leur cycle de reproduction, les mâles appellent les femelles depuis des perchoirs sur le sol de la forêt tropicale. Après l'accouplement, la femelle pond ses œufs dans la litière de feuilles de la forêt. Le père revisite ensuite les œufs et les maintient humides avec de l'eau de la vessie. Lorsque les œufs éclosent en têtards, la mère les porte sur son dos et les dépose chacun dans une minuscule flaque d'eau, souvent de la rosée qui s'accumule à la base des feuilles de broméliacées. Parce qu'il y a rarement assez de nourriture pour ne serait-ce qu'un seul têtard dans ces mares, la mère revisite chacun d'eux tous les quelques jours et pond un œuf non fécondé pour que sa progéniture puisse le manger. À mesure que les grenouilles grandissent, elles synthétisent des toxines empoisonnées dans leur peau aux couleurs vives à partir de composés trouvés dans les arthropodes indigènes dont elles se nourrissent. Si de telles espèces de grenouilles disparaissent, nous perdons des informations précieuses sur la vie sur terre.

Troisièmement, les amphibiens peuvent apporter des avantages directs aux humains. Un exemple est la grenouille couveuse gastrique, Rheobatrachus silus, du Queensland, en Australie. Une fois que les œufs de la femelle sont fécondés, elle les avale et utilise son estomac comme poche à couvain, éteignant en quelque sorte ses enzymes digestives pendant la période d'incubation. La connaissance d'un tel mécanisme de suppression enzymatique aurait pu s'avérer utile
aux personnes souffrant d'ulcères gastriques. Malheureusement, alors que ces aspects biologiques et d'autres de R. silus étaient à l'étude, l'espèce a disparu de son environnement naturel et tous les spécimens du laboratoire sont morts. Pour avoir une idée approximative de ce qui nous manquerait si beaucoup de ces espèces disparaissaient, considérons certains avantages qui ont déjà été réalisés, notamment un analgésique récemment dérivé de toxines de grenouille venimeuse et une crème vaginale non irritante à base de peau de grenouille qui empêche la grossesse et protège contre les maladies sexuellement transmissibles ( voir Toute la protection naturelle contre le SIDA ? TR août/septembre 1996 ).

La quatrième et principale raison pour laquelle le groupe de travail a été créé est que les amphibiens sont des indicateurs importants de la santé environnementale générale. Étant donné que la plupart des amphibiens ont un cycle de vie biphasique - ils passent leurs premiers stades dans l'eau et leur vie adulte sur terre - et ont une peau extrêmement fine et perméable, tout changement dans les environnements aquatiques ou terrestres peut affecter de manière significative ces créatures. Ainsi, les amphibiens peuvent fournir des avertissements précoces de la détérioration des environnements qui semblent inchangés à la perception humaine.

Recueillir des preuves

Un effort concerté des scientifiques enrôlés nous a fourni une documentation bien plus importante sur le déclin des amphibiens que ce que nous avions en 1990 lorsque le groupe de travail a été formé. Un soupçon que les chercheurs ont confirmé est que la plupart des déclins et des disparitions d'amphibiens sont directement liés à la modification de l'habitat. De plus, lorsque le changement d'habitat est dramatique, les effets le sont aussi. Par exemple, au Royaume-Uni, où de nombreux étangs de reproduction (dans certaines régions, 80 pour cent) ont été comblés au cours des 50 dernières années, les six espèces d'amphibiens indigènes ont subi des déclins de population dramatiques. Ailleurs, le long d'une zone bien étudiée sur le volcan Tajumulco, la plus haute montagne du Guatemala, seule 1 des 8 espèces de salamandres a pu survivre après que les éleveurs de bétail ont converti la zone supérieure de la forêt nuageuse en pâturages. Les herpétologues ont également découvert que des changements apparemment modestes dans les habitats peuvent également avoir des effets profonds. Par exemple, pour l'observateur occasionnel, il semblerait que le crapaud arroyo (Bufo microscaphus californicus), dont l'habitat existe désormais entièrement dans des parcs inhabités de Californie, soit bien protégé. Mais les principaux cours d'eau qui alimentaient les meilleurs sites de reproduction ont été endigués et ce qui reste des plaines du lit des cours d'eau est maintenant envahi par des véhicules de sport tout-terrain. Parce que les larves ne peuvent pas vivre dans les conditions limoneuses qui résultent de ces modifications, les populations de crapauds ont diminué de façon alarmante.

La découverte peut-être la plus troublante, cependant, est que des déclins d'amphibiens se produisent à divers endroits dans des habitats relativement peu perturbés. Considérez les cas suivants :

En Australie, les herpétologues savent depuis la fin des années 1970 que les populations de R. silus, la grenouille couveuse gastrique, étaient en déclin dans des sites vierges. Après avoir appris lors du premier Congrès mondial d'herpétologie que le déclin pourrait être symptomatique d'un problème mondial, les Australiens ont lancé une campagne pour recenser toutes les localités connues d'amphibiens dans leurs forêts tropicales humides et pour lancer des programmes de surveillance à long terme dans certaines zones clés. Les chercheurs avaient depuis dénombré 14 espèces de grenouilles dans des habitats éloignés dont les populations autrefois abondantes avaient complètement disparu ou avaient été réduites à quelques grenouilles seulement.

En Californie, les biologistes Charles Drost et Gary Fellers, tous deux membres du U.S.Geological Survey, ont mis au point une approche intelligente pour évaluer l'état des populations d'amphibiens dans le parc national de Yosemite. En utilisant de nombreuses notes de terrain des biologistes Joseph Grinnell et Tracy Storer, qui ont enregistré des descriptions détaillées des sites de reproduction d'amphibiens de la région entre 1915 et 1919, Drost et Fellers ont pu réévaluer les populations d'amphibiens sur les mêmes sites. Le fait que les chercheurs aient pu déplacer chaque site a prouvé qu'aucun changement évident ne s'était produit dans l'habitat au cours des 75 années intermédiaires. Malheureusement, ils ont également constaté que la plupart des amphibiens avaient disparu : alors que Grinnell et Storer ont dénombré 7 espèces d'amphibiens différentes sur 70 sites, Drost et Fellers ne pouvaient désormais en trouver que 4 sur 26 sites.

Les forêts d'elfes sur la crête de Monteverde, au Costa Rica, ont été témoins de la disparition peut-être la plus notoire d'une population d'amphibiens d'un habitat intact - celui de Bufo periglenes, le crapaud doré. Parmi les amphibiens les plus colorés du monde, les mâles dorés brillants diffèrent considérablement des femelles noires, rouges et jaunes tout aussi flamboyantes. En grande partie à cause de leur beauté spectaculaire, les crapauds dorés - connus de la science seulement depuis les années 1960 (bien que les Quakers qui ont colonisé la région de Monteverde aient été conscients de leur existence avant cette date) - ont fait l'objet d'efforts concertés pour conserver l'habitat local. En fait, un crapaud doré est représenté sur le même panneau avec un panda pour marquer l'entrée d'une réserve de 328 hectares établie en 1972 par le Tropical Science Center du Costa Rica et le World Wildlife Fund for Nature. Les efforts ultérieurs d'autres groupes de conservation ont triplé la taille de la réserve à 10 500 hectares et l'ont finalement plus que doublée en la jouxtant à la forêt tropicale internationale des enfants de 16 000 hectares.

Malgré ces efforts de conservation, la population de crapauds dorés s'est effondrée en 1988. En avril et mai 1987, plus de 1 500 crapauds se sont rassemblés pour s'accoupler dans des mares temporaires à Brillante, le principal site de reproduction connu, rapportent les biologistes Martha Crump et Alan Pounds, dans le Numéro de mars 1994 de Conservation Biology. Mais en 1988 et encore en 1989, un seul crapaud est apparu à Brillante, et quelques autres se sont rassemblés à 4 à 5 kilomètres [au sud-est]. De 1990 à 1992, les chercheurs notent, malgré nos relevés intensifs, aucun crapaud doré n'a été trouvé. On n'en a pas non plus revu depuis.

À Porto Rico, des chercheurs ont découvert que deux espèces, dont Eleutherodactylus jasperi - l'une des rares espèces de grenouilles vivipares au monde (qui, comme les mammifères, produisent des jeunes vivants au lieu d'œufs) - ont apparemment disparu bien que leur habitat semble toujours approprié.

En Équateur et au Venezuela, huit espèces ont été signalées absentes des forêts de nuages ​​des montagnes des Andes. Un genre en particulier, l'Atelopus, était autrefois incroyablement abondant (les chercheurs pouvaient en collecter des centaines en une heure). Mais en 1990, Enrique LaMarca, un biologiste de l'Université des Andes au Venezuela, après avoir passé plus de 300 heures au cours de 34 voyages sur le terrain à la recherche des grenouilles, a déclaré n'avoir trouvé qu'un seul spécimen d'A. mucabajiensis et deux A. soriani. Une autre espèce du genre, A. oxyxrhynchus, que LaMarca a signalé avoir observé marchant par dizaines sur le sol de la forêt, n'a pas été vue depuis 1978.

Dans les forêts atlantiques du sud-est du Brésil, en particulier sur un site bien étudié à Boraceia, à So Paulo, sept espèces d'amphibiens communes ont disparu en 1979. Le site a depuis été revisité à plusieurs reprises par plusieurs herpétologues, dont Jaime Bertolucci, doctorant à l'Université de So Paulo, qui a mené une étude intensive d'un an sur l'écologie des têtards. Mais aucune des espèces disparues en 1979 n'a jamais été retrouvée.

De même, des études bien documentées ont révélé des disparitions ou des déclins d'amphibiens dans des habitats relativement peu perturbés ailleurs dans ces régions et dans d'autres, notamment les montagnes Rocheuses américaines et la chaîne de montagnes Cascade à Washington, en Oregon et en Californie.

Suspects possibles

Bien que davantage de travail doive être fait pour combler les lacunes dans nos connaissances sur le déclin des amphibiens, ces études nous permettent de tirer une conclusion importante : les populations d'amphibiens, dans des endroits éloignés, disparaissent en effet même dans des environnements apparemment vierges. Le défi n'est donc plus seulement de préserver l'habitat, même si cela reste une tâche vitale. Nous devons également découvrir et traiter les raisons les moins évidentes de la disparition de ces créatures ainsi que déterminer quel destin elles pourraient présager pour d'autres espèces, y compris nous-mêmes.

Parmi les suspects considérés comme responsables du déclin des populations d'amphibiens, au moins dans des endroits spécifiques, figurent les produits chimiques agricoles et les pesticides. Dans de nombreuses régions du monde, certaines espèces d'amphibiens ont prospéré dans les zones agricoles, profitant des plans d'eau artificiels utilisés pour l'irrigation et l'abreuvement du bétail. Mais les produits chimiques trouvés dans les sites de reproduction des terres agricoles interfèrent avec le développement normal des amphibiens. Michael Tyler, biologiste à l'Université d'Adélaïde en Australie et membre du conseil d'administration du groupe de travail sur le déclin des populations d'amphibiens, explique que le problème avec certains herbicides n'est pas l'ingrédient actif lui-même, par exemple le glyphosate, mais plutôt un additif détergent qui agit comme un dispersant ou un agent mouillant. Le détergent brise la tension superficielle à la surface de la feuille pour permettre aux gouttelettes de pulvérisation de recouvrir complètement la feuille. Cependant, l'agent interfère également avec la respiration des grenouilles par la peau et encore plus avec la respiration des têtards par les branchies. Michael Lannoo, biologiste à la Ball State University, souligne également que certains pesticides tels que le méthoprène (utilisé pour lutter contre les moustiques) se décomposent en un composé ressemblant à de l'acide rétonique, dont il a été démontré en laboratoire qu'il produisait de graves déformations des membres des amphibiens qui rendraient individus incapables d'échapper aux prédateurs.

D'autres polluants à l'étude sont blâmés pour des déclins plus régionaux des amphibiens. Parmi les principaux coupables de ces pertes peuvent être les pluies acides. En fait, les chercheurs ont découvert que presque tous les œufs ou larves d'amphibiens testés jusqu'à présent ne peuvent pas survivre dans une eau avec un pH inférieur à 4,5. Pourtant, les pluies acides, généralement de l'ordre de 3,5, peuvent abaisser le pH des étangs et des cours d'eau d'une moyenne normale d'environ 7,0 à des niveaux mortels. En fait, les pluies acides ont été identifiées comme une cause du déclin des amphibiens dans les lacs et les étangs au Canada, en Scandinavie et en Europe de l'Est.

Le principal parmi les candidats susceptibles d'être responsables du déclin des amphibiens sur une base encore plus large, peut-être mondiale, est l'appauvrissement de la couche d'ozone. Des études récentes en Oregon ont montré que l'augmentation des niveaux de rayonnement ultraviolet B (UV-B) résultant de l'appauvrissement de la couche d'ozone de la Terre a compromis le succès d'éclosion des œufs chez certaines espèces d'amphibiens indigènes. Les chercheurs suggèrent que les autres amphibiens les plus susceptibles d'être affectés par l'augmentation du rayonnement UV-B - qui, à des niveaux élevés, décompose la molécule d'ADN - sont ceux qui vivent à des altitudes plus froides et plus élevées et à des latitudes extrêmes, où la couche d'ozone est la plus mince mais où les amphibiens doivent se prélasser au soleil pour réguler la température corporelle.

Les œstrogènes environnementaux peuvent également être responsables des déclins mondiaux. Les chercheurs pensent que ces polluants, qui résultent de la décomposition chimique de pesticides tels que le DDT, sont susceptibles d'affecter gravement la biologie de la reproduction des amphibiens, comme cela a été démontré dans d'autres organismes aquatiques, tels que les poissons et les alligators. En fait, dans des études en laboratoire, Tyrone Hayes, endocrinologue à l'Université de Californie à Berkeley, a découvert que ces œstrogènes environnementaux masculinisaient les rainettes japonaises femelles, Buergeria buergeri, et les rainettes mâles féminisées des pins, Hyla femoralis, provoquant la transformation des deux populations stérile. Ces œstrogènes, dont les molécules se dégradent difficilement dans l'environnement, s'accumulent dans le limon au fond des étangs et des lacs, où ils sont ingérés par les larves d'amphibiens qui se nourrissent de fond. Certains de ces agents sont efficaces à de très faibles concentrations et sont facilement transportés par le vent, ce qui en fait une menace mondiale quel que soit leur point d'origine.

Preuve non concluante

Nous devons mener plus de recherches pour déterminer lesquels, le cas échéant, de ces facteurs sont responsables du déclin des populations d'amphibiens dans des habitats relativement vierges. Une approche consisterait à comparer les sites non perturbés où les populations d'amphibiens sont en bonne santé à des habitats similaires où les populations sont en grave déclin. Un tel groupe existe dans les montagnes des Andes en Équateur, en Colombie et au Venezuela. Alors que les amphibiens continuent de prospérer dans les habitats de haute altitude en Colombie, ils ont disparu d'habitats pratiquement identiques en Équateur et au Venezuela. Est-ce que quelque chose d'aussi simple que d'introduire des prédateurs tels que la truite dans les eaux de l'Équateur et du Venezuela, mais pas de la Colombie, pourrait être responsable ? Ou le transport atmosphérique des produits chimiques agricoles appliqués dans les régions de plaine de l'Équateur et du Venezuela pourrait-il poser des problèmes ? Un ensemble élégant d'études et d'expériences comparatives pourrait être conçu pour répondre à ces questions sur ces groupes prometteurs de sites non perturbés dans les habitats de forêts de plaine et de nuages ​​d'Afrique, d'Amérique du Sud, d'Asie du Sud-Est et de Madagascar.

Une autre approche comprendrait des études visant à rejeter les facteurs régionaux ou mondiaux comme causes du déclin des amphibiens. La plupart des recherches ont tenté de vérifier le lien entre les populations réduites de grenouilles et des facteurs tels que les concentrations élevées d'UV-B. Mais certaines études suggèrent que les UV-B, en tant que facteur unique, ne sont pas responsables de tous les déclins des amphibiens, puisque plusieurs espèces, comme le crapaud doré du Costa Rica, ne sont jamais exposées aux rayons ultraviolets du soleil. En effet, les crapauds dorés vivaient sous terre toute l'année, sauf quelques jours à la fin de la saison sèche lorsqu'ils sortaient pour se reproduire. Mais même alors, ils étaient protégés sous la canopée de la forêt elfique de Monteverde, qui (même si elle est courte selon les normes des basses terres tropicales) filtre efficacement le rayonnement ultraviolet. De plus, comme les femelles ont choisi de pondre leurs œufs dans des bassins bien ombragés, les crapauds dorés, aujourd'hui disparus, n'ont jamais été exposés aux UV-B, même sous forme d'œufs ou de larves.

Une telle analyse ne signifie pas que l'augmentation des niveaux d'UV-B ne tue pas les amphibiens ailleurs. En fait, des études sur les amphibiens exposés à de tels rayonnements sont en cours dans les montagnes du Chili et de l'Argentine. Cependant, cela suggère qu'aucun facteur unique ne peut être responsable de tous les déclins. Peut-être plus important encore, l'analyse soulève également la possibilité que plus d'un facteur puisse être en jeu à chaque emplacement. Par exemple, si une population d'amphibiens est soumise à des stress sublétaux dus à la fragmentation de l'habitat et aux pluies acides, pourrait-elle être plus susceptible de succomber à un stress supplémentaire causé par un facteur régional ou mondial tel que le changement climatique ou l'imitation des œstrogènes ?

Certaines recherches montrent que de tels scénarios sont possibles. Une étude du crapaud de l'ouest Bufo boreas, commun aux monts Elk et West Elk du Colorado, en est un exemple. Cynthia Carey, biologiste à l'Université du Colorado, qui a commencé à étudier ces crapauds en 1974, a découvert qu'ils avaient contracté la maladie des jambes rouges, une maladie normalement non mortelle causée par Aeromonas hydrophila, une bactérie naturelle. Au cours des huit années suivantes, Carey a découvert que les crapauds, autrefois communs dans les montagnes, avaient presque complètement disparu. Sa conclusion était qu'un facteur environnemental, ou les effets synergiques de plusieurs facteurs, peuvent avoir poussé les crapauds à sécréter des niveaux élevés d'hormones qui ont compromis leur système immunitaire et conduit à leur infection et à leur mort.

Des études comme celles-ci démontrent que les causes sous-jacentes du déclin des amphibiens peuvent être beaucoup plus complexes que quiconque ne l'avait imaginé à l'origine. Ainsi, les études qui examinent les effets synergiques possibles et nous aident à déterminer la contribution relative de chacun doivent faire partie de nos priorités de recherche.

Recommandations provisoires

Bien que de nombreuses recherches soient à venir, nous pouvons prendre immédiatement des mesures pratiques pour arrêter le déclin des populations d'amphibiens. Le plus évident est peut-être de préserver les habitats des amphibiens restants. Une approche novatrice consisterait à tenir compte de la santé des amphibiens dans les évaluations d'impact environnemental. En fait, cette pratique s'est avérée très fructueuse sur un chantier de construction routière en Colombie-Britannique récemment. En règle générale, chaque fois que des routes sont construites dans la province boisée du Canada, les travailleurs créent des fossés en bordure de route et les nettoient de toute végétation. Mais dans ce cas, grâce à un herpétologue inclus dans l'équipe d'étude d'impact environnemental, les constructeurs de routes ont ajouté des parties d'arbres tombés dans les fossés, permettant aux amphibiens indigènes de les utiliser comme sites de reproduction.

Une autre étape simple mais précieuse serait de considérer les amphibiens dans les programmes d'évaluation environnementale comme des bioindicateurs de la santé globale de l'écosystème. Étant donné que les œufs de nombreux amphibiens n'ont pas de revêtement protecteur et sont pondus à la surface ou près de la surface d'un plan d'eau, ils sont très sensibles aux polluants atmosphériques et hydriques. De plus, étant donné que les facteurs climatiques déterminent généralement le début, la durée et l'intensité de l'activité d'accouplement des amphibiens, une surveillance attentive des populations reproductrices peut fournir une analyse extrêmement sensible du changement climatique.

Enfin, les dernières découvertes concernant les causes du déclin des amphibiens doivent être communiquées à la fois aux décideurs internationaux, qui sont en mesure de fixer des priorités de recherche et de financer des études supplémentaires, et au grand public, qui peut influencer leurs décisions. Les Américains sont maintenant beaucoup plus conscients des problèmes concernant les amphibiens qu'ils ne l'étaient il y a dix ans à peine, grâce en grande partie à un certain nombre d'excellents documentaires télévisés qui se sont concentrés sur la diminution des populations d'amphibiens. Mais les scientifiques et les médias doivent continuer à faire passer le mot pour convaincre les gens du monde entier que ces précieuses créatures méritent leur attention.

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