La mésange dans le banc de neige :Un « canari dans la mine de charbon » pour le changement climatique dans les montagnes de la Sierra Nevada 

La neige mouillée me cogne le visage et tire contre mes skis alors que je grimpe au-dessus de 8 000 pieds dans la Sierra Nevada, dans l'est de la Californie, tirant un traîneau chargé de batteries, de boulons, de fils et de 40 livres de graines de tournesol essentielles à notre recherche sur les mésanges des montagnes.

Alors que nous atteignons le site de recherche éloigné, je me cache sous une bâche et ouvre un ordinateur portable.Un chœur de numéros d'identification est crié d'avant en arrière en tant que collègue écologiste comportemental Vladimir Pravosoudov et je programme mangeoires à oiseaux « intelligentes » pour une expérience à venir.

J'ai passé les six dernières années surveiller une population de mésanges des montagnes ici, suivre leurs cycles de vie et, surtout, leur mémoire, travailler dans un système Pravosudov créé en 2013.Les enregistrements longs et cohérents de ce site de recherche nous ont permis d'observer comment les mésanges survivent aux chutes de neige hivernales extrêmes et d'identifier les modèles et les changements écologiques.

Dans l'histoire récente, les hivers intenses sont souvent suivis d'années de sécheresse ici dans la Sierra Nevada et dans une grande partie du pays. les États-UnisOuest.Ce schéma de bascule a été identifié comme l’un des symptômes inattendus du changement climatique, et son impact sur les mésanges fournit un avertissement précoce des perturbations à venir dans la dynamique de ces écosystèmes forestiers de conifères.

Nos recherches montrent qu’une mésange des montagnes confrontée à une épaisse couche de neige est, pour emprunter un cliché, comme un canari dans une mine de charbon : sa capacité de survie nous renseigne sur les défis à venir.

L'extraordinaire souvenir d'une mésange

Alors que Pravosudov appelle le prochain numéro d'identification, et que mes jambes deviennent lentement de plus en plus froides et humides, un charmant et joyeux "DEE DEE DEE» sonne depuis un arbre voisin.Comment se fait-il qu’un oiseau pesant à peine plus que quelques feuilles de papier soit plus à l’aise que moi dans cette tempête ?

La réponse réside dans les incroyables capacités cognitives spatiales des mésanges.

La cognition est le processus par lequel les animaux acquièrent, traitent, stockent et agissent en fonction des informations provenant de leur environnement.Il est essentiel pour de nombreuses espèces, mais il est souvent subtil et difficile à mesurer chez les animaux non humains.

Les mésanges sont des spécialistes du stockage de nourriture qui cachent chaque automne des dizaines de milliers de produits alimentaires individuels dans toute la forêt, sous les lisières de l'écorce des arbres, ou même entre les aiguilles de pin.Ensuite, ils utilisent leur mémoire spatiale spécialisée pour récupérer ces caches de nourriture dans les mois à venir.

Les conditions dans les hautes Sierras peuvent être difficiles et si les mésanges ne se souviennent plus où se trouve leur nourriture, elles meurent.

Nous mesurons la mémoire spatiale des mésanges à l'aide d'une tâche d'apprentissage associatif classique mais de manière très atypique emplacement.Pour ce faire, nous accrochons un réseau circulaire de huit mangeoires équipées d'une identification par radiofréquence et remplies de graines à plusieurs endroits de notre site de terrain.Les oiseaux sont marqués avec des « clés » – des étiquettes à transpondeur placées dans des bandes de pattes qui contiennent des numéros d'identification individuels et leur permettent d'ouvrir les portes des mangeoires qui leur sont assignées pour obtenir une récompense alimentaire.

Cette configuration nous permet de mesurer les performances de mémoire spatiale de mésanges individuelles, car elles doivent se rappeler quelle mangeoire leur clé leur permet d'ouvrir.Sur huit ans, nos résultats démontrent que les mésanges ayant une meilleure capacité de mémoire spatiale sont plus de chances de survivre en haute montagne que ceux qui ont de pires souvenirs.

Cependant, les mésanges pourraient être confrontées à des défis croissants qui façonneront leur avenir en haute montagne.En 2017, année avec des niveaux de neige record, les mésanges adultes ont montré la plus faible probabilité de survie. jamais mesuré sur notre site.Cet hiver exceptionnellement extrême s'est accompagné de tempêtes récurrentes contenant du temps froid et des vents violents, rendant difficile la recherche de nourriture et la survie, même pour les mésanges ayant une bonne mémoire.

Néanmoins, des populations triomphantes ont persisté dans les environnements montagneux de haute altitude, mais leur avenir devient incertain.

Quel est le problème ?

"C'est un coup de fouet météorologique", dit Adrien Harpold, écohydrologue de montagne.Harpold s'efforce de comprendre les variations des régimes climatiques au sein des environnements forestiers, et l'un de ses sites de terrain se trouve à côté de notre site de recherche sur les mésanges.

La Sierra Nevada et d'autres chaînes de montagnes de l'ouest de l'Amérique du Nord ont connu davantage de années de neige extrême et années de sécheresse, amplifiée par le changement climatique.Les chutes de neige extrêmes liées au réchauffement climatique peuvent sembler contre-intuitives, mais c’est une question de physique fondamentale.L’air plus chaud peut retenir plus d’humidité – environ 7 % de plus pour chaque degré Celsius (tous les 1,8 degrés Fahrenheit) que les températures augmentent.Cela peut entraîner des chutes de neige plus importantes en cas de tempête.

Au cours de l’hiver record de 2023, plus de 5 mètres de neige ont recouvert le paysage que nos mésanges utilisaient quotidiennement.En fait, ces tempêtes intenses et ces températures froides ont non seulement rendu difficile la survie des oiseaux pendant l’hiver, mais ont également rendu presque impossible leur reproduction l’été suivant :46 % des nids de mésanges sur notre site à plus haute altitude n’ont pas produit de progéniture.Cela était probablement dû à la neige épaisse qui les empêchait de trouver des insectes émergents pour nourrir les oisillons ou même d'atteindre les sites de nidification jusqu'en juillet.

Les dommages en cascade dus à trop de neige

Même pendant les années de fortes chutes de neige, les mésanges peuvent encore utiliser leurs mémoires spatiales finement aiguisées pour récupérer de la nourriture.Cependant, de violentes tempêtes peuvent réduire leurs chances de survie.Et s’ils survivent à l’hiver, leurs sites de nidification – les cavités des arbres – peuvent être enfouis sous la neige au printemps.

Peu importe votre intelligence si vous ne pouvez pas atteindre votre nid.

Les oscillations extrêmes de la neige affectent également les insectes essentiels à l’alimentation des poussins de mésanges.Les ressources limitées conduisent à une progéniture de mésanges plus petite, moins susceptible de survivre en haute montagne.

La couverture neigeuse est bénéfique pour les insectes hivernants dans la plupart des cas, car elle fournit une couverture isolante qui les empêche de mourir pendant les mois de gel.Cependant, si la neige persiste trop longtemps en été, les insectes peuvent manquer d'énergie et mourir avant de pouvoir émerger, ou émerger après les mésanges. j'en ai vraiment besoin.Les années de sécheresse peuvent également entraîner le déclin des populations d’insectes.

Les extrêmes aux deux extrémités du spectre rendent plus difficile la croissance des mésanges, et nous constatons de plus en plus d’oscillations entre ces extrêmes.

Ces effets cumulés signifient que certaines années, les mésanges ne réussissent tout simplement pas à nicher.Cela entraîne un déclin des populations de mésanges les années où le coup du lapin est le plus grave – sécheresse suivie de fortes chutes de neige à plusieurs reprises – en particulier à haute altitude.Ceci est particulièrement préoccupant, car de nombreux les espèces aviaires vivant en montagne devraient monter en altitude pour échapper au réchauffement des températures, qui peut s'avérer dangereux.

Des leçons pour l'avenir

Les mésanges peuvent être décrites comme rayonnant d'une beauté tranquille sur les cartes de vœux, mais en réalité, ces voyous bruyants et ronds sont de durs survivants des environnements hivernaux rigoureux des latitudes septentrionales.

Nos recherches à long terme sur ces mésanges offrent une fenêtre unique sur les relations entre la neige hivernale, les populations de mésanges et la communauté biologique qui les entoure, comme forêts de conifères et insecte populations.

Ces relations illustrent que le changement climatique est une histoire plus complexe que la simple hausse des températures – et que ses effets coup de fouet et en cascade peuvent déstabiliser les écosystèmes.