Le développement des insectes est généralement lié à la température. Par conséquent, les changements climatiques pourront accentuer les dommages aux cultures causés par certains insectes en influençant la croissance de leurs populations, en permettant à certaines espèces de développer une génération supplémentaire, d’étendre leur aire de répartition ou encore en réduisant leur mortalité hivernale.
Crédits: Dominique Plouffe, Collaborateurs: Anne Blondlot, Gaétan Bourgeois, Julien Saguez, Christiane Allen
Les changements climatiques augmenteront la pression exercée sur les cultures par certaines mauvaises herbes, maladies ou insectes ravageurs, qu’il s’agisse d’espèces déjà présentes au Canada ou d’espèces exotiques envahissantes. Depuis plusieurs années, des études sont réalisées au Québec pour identifier les problèmes phytosanitaires potentiels en lien avec l’évolution du climat et les solutions possibles afin d’aider les acteurs du secteur agricole à se préparer. La punaise marbrée (Halyomorpha halys) est un des insectes ravageurs qui a suscité le plus d’intérêt et qui est le plus documenté.
Au cours des dernières années, des changements ont déjà pu être observés sur certaines espèces végétales et animales en lien avec les variations de températures et de précipitations, favorisant ainsi la dissémination et la propagation de plusieurs maladies et insectes ravageurs. Certaines espèces disparaissent, d’autres apparaissent ou étendent leur distribution dans des environnements différents de leur aire de répartition d’origine. Couplés à l’intensification des échanges commerciaux, les changements climatiques représentent des facteurs de risque dans un contexte agricole. Ainsi, dans l’hémisphère nord, les changements climatiques ont conduit depuis quelques années à l’extension de l’aire de répartition de plusieurs espèces vers le nord, pouvant causer d’importants changements dans le cadre de la phytoprotection. Ces espèces qui sont parfois déjà dommageables pour les cultures pourraient causer, dans un avenir rapproché, des dommages plus importants qu’elles n’en causent actuellement.1 La punaise marbrée est une de ces espèces exotiques envahissantes qui représentent une menace pour l’environnement et l’économie d’une région, d’un pays ou d’un continent. Elle a le potentiel d’envahir des écosystèmes différents de son aire de répartition d’origine, de s’y reproduire, de les coloniser et ainsi de modifier la biodiversité et l’équilibre des écosystèmes. Elle peut s’adapter et s’imposer rapidement dans son nouvel environnement. Dans un contexte agricole, elle peut entrer en compétition avec des espèces indigènes, entraînant le déclin de ces dernières. De plus, sa capacité d’adaptation peut lui permettre de coloniser efficacement de nouveaux territoires alors que ses ennemis naturels ne sont pas encore présents ou ne sont pas adaptés aux conditions environnementales.
Originaire d’Asie, la punaise marbrée a été introduite accidentellement sur plusieurs continents tels que l’Europe, l’Océanie et l’Amérique du Nord. Depuis son apparition en Pennsylvanie en 1996, cette punaise a connu une expansion rapide de son aire de distribution et l’espèce est maintenant présente dans plus de 40 états américains. Au Canada, elle est considérée comme largement répandue en Colombie-Britannique dans le Lower Mainland et la région de l’Okanagan, bien que les populations semblent très irrégulières, quoiqu’abondantes par endroit. En Ontario, on l’a retrouvée sur des arbres ou des hangars à proximité de cultures, mais aucune infestation n’est encore rapportée. Au Québec, elle a été identifiée pour la première fois en 2014, d’abord dans un verger de la région de Franklin puis dans la région de Montréal en 2016 où depuis, des nymphes et des adultes sont capturés chaque année.2 La dispersion de l’espèce en Amérique du Nord est constante et facilitée par les déplacements humains et les échanges commerciaux (transport de plantes contaminées, entre autres). Durant l’hiver, elle se réfugie dans la litière présente dans les champs et vergers. En s’introduisant également à l’intérieur des maisons, elle représente une nuisance pour les habitants. 1,3
La punaise marbrée s’attaque à de nombreuses espèces végétales, dont le soya, le maïs, l’érable à sucre et une grande variété de fruits (pommes, pêches, petits fruits, citrus, tomates…). À l’arrivée du printemps, la combinaison de températures plus élevées et l’allongement de la photopériode favorise l’émergence et la réactivation des adultes qui sortent de leur site d’hivernation. En forêt, ces sites peuvent être des arbres morts, alors qu’en milieu urbain, la punaise marbrée hiverne dans les habitations.
La punaise marbrée est un insecte qui possède plusieurs stades de développement, de l’œuf à l’adulte en passant par différents stades larvaires (nymphes).
Pour modéliser le développement de la punaise marbrée, des données climatiques de température jumelées à des observations terrain et des études en laboratoire effectuées aux États-Unis, ont été utilisées pour calculer le nombre de degrés-jours (DJ) nécessaire pour que l’insecte atteigne des stades de développement définis. Un modèle cumulant ces degrés-jours à partir du 1er mars pour une température de base de 14 °C a été adapté à partir des travaux effectués par Nielsen et coll.4 Le tableau ci-dessous indique quelques stades importants dans le développement de la punaise marbrée et le nombre de DJ pour les atteindre, tel que prédit par ce modèle.
Source adaptée de: Nielsen, A.L., G.C. Hamilton, and D. Matadha. 2008. Developmental rate estimation and life table analysis for Halyomorpha halys (Hemiptera: Pentatomidae). Environmental Entomology 37:348–355
Il a alors été possible de déterminer la date d’atteinte de chacun de ces stades dans les conditions de climat actuel. Par la suite, ce modèle a été soumis à différents scénarios climatiques futurs de cumul de DJ (Tbase=14 °C) afin d’estimer l’impact qu’auront les changements climatiques sur l’aire de distribution de la punaise marbrée et les périodes pendant lesquelles les cultures seront vulnérables au Québec.
Grâce aux modélisations spatio-temporelles effectuées, des cartes de distribution ont été produites à une résolution de 10 km (points de grille) pour chaque stade de développement de l’insecte, aussi bien pour le climat de référence (1981-2010) que pour le climat futur (2041-2070), selon une vingtaine de scénarios de changements climatiques associés à l’un des quatre scénarios d’émissions de gaz à effet de serre établis établis par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) : RCP 2.6, 4.5, 6.0 ou 8.5. Trois cartes ont été produites, la première illustrant la moyenne des valeurs obtenues pour le passé récent (1981-2010), la deuxième illustrant la moyenne pour le scénario de changement inférieur 2041-2070 (10e percentile des 20 scénarios climatiques) et la troisième illustrant la moyenne pour le scénario de changement supérieur 2041-2070 (90e percentile des 20 scénarios climatiques). 1,5
Les cartes ci-après présentent le potentiel d’établissement actuel (basé sur la période de référence 1981-2010) et futur selon différents scénarios de réchauffement climatique inférieur et supérieur pour la période 2041-2070.
Source: Saguez J., A.E. Gagnon, J.E. Maisonhaute, D. Kichou, A.C. Boucher, C. Toma, P. Grenier, T. Logan, A. Blondlot, G. Bourgeois, J. Caron, and N. Beaudry. 2019. Impact des changements climatiques et mesures d’adaptation pour les ravageurs présents et potentiels en grandes cultures au Québec. Final report for project PV-3.2-DP-CÉROM-5 (MAPAQ) / 550020 (OURANOS). 96 p. https://www.ouranos.ca/publication-scientifique/RapportSaguez2019.pdf
En considérant les besoins thermiques de la punaise marbrée, il apparaît que cette espèce ne retrouvait pas les conditions nécessaires lors des dernières décennies pour compléter son cycle au Québec (Fig.2). La présence d’adultes capturés au Québec durant cette période s’explique en raison de l’introduction involontaire de spécimens par les voies de transport routier et de marchandise en provenance de régions plus au sud.
Source: Saguez et al. 20191
Dans le cadre d’un scénario de changement inférieur, le pic d’apparition de punaises marbrées adultes serait entre le 21 août (à Montréal) et le 10 septembre (Fig.3).
Source: Saguez et al. 20191
Dans le cadre d’un scénario de changement supérieur, l’aire de distribution des adultes serait identique à celle observée dans le cadre d’un changement inférieur, mais la date moyenne du pic d’apparition de punaises marbrées adultes serait devancée d’environ trois semaines, soit à partir du 31 juillet dans la région de Montréal et en Montérégie (Fig. 4).
L’utilisation d’un modèle de développement de la punaise marbrée, jumelé aux scénarios de changements climatiques des cumuls de degrés-jours base 14 °C, montre que la punaise marbrée pourrait s’établir au Québec d’ici 2041 à 2070. Cet insecte ravageur, maintenant observé dans la région de Montréal, pourrait agrandir son aire de distribution ailleurs au Québec et se retrouver jusque dans la région de la Capitale-Nationale. En effet, la punaise marbrée pourrait compléter sa première génération et atteindre le stade adulte dès le mois de septembre, soit avant les premiers gels automnaux, d’autant plus que ces derniers seront retardés du fait de l’évolution du climat. Les adultes auraient donc le temps de trouver un site d’hivernation et pourraient survivre à l’hiver. En plus des adultes, les nymphes de punaises marbrées pourraient être observées plus au nord, causant elles aussi, en plus des adultes, des dommages aux cultures. Cet insecte deviendrait donc plus problématique pour les producteurs agricoles du Québec.
Il est possible pour les agriculteurs de s’adapter pour lutter efficacement contre l’introduction et l’expansion de certains insectes et maladies, qui résulteront immanquablement des changements climatiques à venir. La biosurveillance est la première étape. Ainsi, les réseaux de dépistage sont d’une grande importance dans le suivi des ravageurs des cultures et les méthodes de dépistage devront se moderniser, avec un meilleur réseautage et une meilleure surveillance de ce qui se passe dans les provinces et états voisins. Il faudra pouvoir réagir rapidement si nous souhaitons limiter la progression de ravageurs et protéger les cultures, ce qui pourra être réalisé, entre autres, par une bonne connaissance de ces nouveaux phytoravageurs autant au point de vue de leur biologie que des méthodes de lutte. Les outils de science citoyenne, telles les applications web et numériques, seront également de bons alliés pour suivre l’évolution de l’aire de distribution des espèces exotiques envahissantes comme la punaise marbrée.
Dans le cadre de la phytoprotection, il sera important de trouver des méthodes de lutte qui soient respectueuses de l’environnement et de la santé. L’utilisation de pièges de capture de masse des insectes comme cela se fait pour d’autres espèces (mouches, guêpes, scarabées japonais), le recours à différentes méthodes de protection physique tels les filets d’exclusion, diverses autres méthodes culturales (utilisation de cultures pièges pour attirer les punaises dans un site en particulier plutôt que dans la culture cible, utilisation de protectant), le recours à de nouvelles variétés ou le développement de technologies qui permettront de créer des variétés plus résistantes, sont autant de stratégies qui pourront être étudiées et utilisées.
Les projets dans lesquels s’insère cette étude de cas ont bénéficié d’une aide financière du ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ) par l’entremise du Fonds vert dans le cadre du Plan d’action 2013-2020 sur les changements climatiques du gouvernement du Québec. Agriculture Agroalimentaire Canada et Ouranos étaient également des partenaires scientifiques et Ouranos un partenaire financier de ces projets.