vignette|Une punaise d'eau géante attaquant un poisson. L'écologie des insectes est la science qui s'intéresse aux relations entre les insectes, leur environnement et des divers écosystèmes qui le constituent. Elle étudie les réseaux trophiques des écosystèmes aquatiques (eau vive, eau stagnante, zones humides, zone littorale, domaine océanique…) et terrestres (prairies, forêts, landes, cultures, zones urbanisées). Elle étudie également d'autres réseaux d'interactions.
Réseaux trophiques Les communautés écologiques d'insectes structurant les réseaux trophiques sont de diverses natures : herbivores, carnivores, décomposeurs, parasites. Insectes herbivores vignette|Multiples sorties des eaux au sein de plusieurs groupes d'organismes vivants. vignette|Chronologie de l'évolution des plantes et des types d'herbivorie.
Les relations communes entre les insectes et les plantes sont le résultat d'une longue évolution commune. Les insectes qui sont probablement des Crustacés adaptés à la vie terrestre, sont apparus au dévonien (430 Ma) alors que la végétation avait déjà conquis le milieu terrestre. Les formes ancestrales étaient des insectes aptères qui vivaient probablement, comme la plupart de leurs descendants actuels, dans la litière du sol ou à la surface des eaux douces. Dès le Carbonifère (350 Ma), ils adoptent un régime phytophage (consommation de fougères arborescentes géantes, de prêles, de lycophytes et de gymnospermes) qui exerce des pressions sur les plantes, conduisant à la diversification des différentes lignées végétales..
Cette longue association entre ces arthropodes terrestres et les plantes explique que la moitié des insectes sont herbivores. Pourtant, le régime phytophage chez eux est peu répandu : sur les 28 ordres d'insectes, seulement 9 d'entre eux ont évolué vers la phytophagie partielle ou complète.. Ce type de régime implique en effet différentes adaptations à plusieurs niveaux pour répondre à des contraintes : facteurs écologiques, telle que la compétition interspécifique ou la qualité nutritionnelle de la plante hôte. Cf . ; contraintes anatomiques (la spécialisation apparaît comme limitée par les capacités neurologiques d'apprentissage, de reconnaissance de l'hôte) ; contraintes physiologiques (incapacité de développer des défenses contre toute la gamme de substances allélochimiques répulsives produites par les plantes) ; contraintes phylogénétiques, tel que le conservatisme de niche ; et surtout, un faible niveau de variation phylétique qui limite l'adaptation..
Insectes carnivores
Insectes décomposeurs
Insectes parasites
Autres réseaux d'interactions
Les autres relations interspécifiques ou intraspécifiques sont des interactions qui peuvent être classées en fonction du degré d’association des organismes impliqués, de la durée de ces interactions et de leur caractère bénéfique (ou non) pour l’un et l’autre des partenaires. Toutes les situations intermédiaires existent, formant un véritable continuum entre parasitoïsme, parasitisme, commensalisme et mutualisme.
Écologie des insectes forestiers Les insectes forestiers sont nombreux au sein de cet écosystème et possèdent différents comportements alimentaires. Certains sont détriticoles, c'est-à-dire qu'ils se nourrissent de détritus, d'autres sont zoophages (carnivores), ils se nourrissent d'animaux. Les carabes par exemple se nourrissent de mollusques (limaces, escargots), d'insectes (pucerons, larves de taupin). D'autres encore peuvent être herbivores ou phytophagesLes insectes phytophages ont la possibilité d'attaquer chaque organe d'un arbre, mais ils établissent un choix qui en suivant la terminologie de Graham et Knight 1965 permet de regrouper les insectes phytophages dans les catégories suivantes. et se nourrir à partir de végétaux. Certains sont saprophages et se nourrissent de la matière en décomposition comme les larves de diptères : la mouche de la Saint Marc (Bibio marci). Les insectes forestiers peuvent être rhizophages, ils se nourrissent des racines. Les larves des charançons du fraisier au Canada peuvent causer des blessures sérieuses aux racines des conifères.
Insectes phytophages Parmi les insectes défoliateurs, se trouvent : les brouteurs (tordeuse des bourgeons de l’épinette) ; les mineuses (petite mineuse du bouleau) ; les squeletteurs (squeletteuse du bouleau).
Parmi les suceurs de sève, se trouvent : des insectes qui s'attaquent aux feuilles (cochenille des aiguilles du pin) ; des insectes qui s'attaquent aux pousses (aphrophore de l’épinette) ; des insectes qui s'attaquent au tronc (cochenille du hêtre) ; des insectes qui s'attaquent aux racines (cigale).
Il existe également : Insectes des méristèmes Insectes corticoles Insectes corticoles et xylophages Insectes xylophages typiques
Influence du changement climatique sur les insectes forestiers
Les insectes réagissent de diverses manières aux changements climatiquesWilliams & Liebhold 1995, Ayres & Lombardero 2000, Harrington et al. 2001, Bale et al. 2002, Parmesan 2006. En effet, le changement climatique affecte indirectement les forêts en modifiant l'activité et le comportement des insectes phytophages et est responsable de l'expansion vers le nord et vers le sud de plusieurs espèces d'insectes des forêts tempérées. Une des conséquences du changement climatique est l'augmentation du taux de atmosphérique. Cela peut engendrer une augmentation du rapport C/N au niveau tissulaire chez les plantes ce qui diminue la qualité de la nourriture consommée par les défoliateurs. Afin de répondre à ce problème, certains insectes en consommant plus de feuilles, causent plus de dommage aux arbres tandis que d'autres d'insectes montrent un plus grand signe de mortalité.
Partage des ressources
Les insectes forestiers sont intimement liés à la végétation : des siècles d'évolution et de coadaptation ont amené à une extrême spécialisation des insectes et à une défense complexe des végétaux. Si les insectes forestiers venaient à se trouver privés de leur habitat, la grande majorité ne pourraient survivre, tandis que la forêt ne pourrait se régénérer.
Cette spécialisation des insectes, adaptation à une ressource alimentaire ciblée, est nécessaire vu leur importance en biomasse : s'ils utilisaient tous la même ressource, la compétition serait telle que la flore, et donc la faune par la suite, n'y survivrait pas.
Cette spécialisation est poussée au point que certains insectes sont monophages (ils n'utilisent qu'une seule espèce d'arbre, voire un seul arbre : les dèmes) et ne se nourrissent que d'une partie précise du végétal : feuilles, sève, racines...
Chaque espèce ou partie a en effet des propriétés nutritives différentes, plus ou moins intéressantes pour chaque type d'insecte (c'est d'ailleurs la composition chimique qui permet à l'insecte de repérer sa nourriture grâce à un phénomène olfactif qui attire ou repousse) : le peuplier tremble (Populus tremula), par exemple, comporte du sodium concentré à environ, ce qui est nettement inférieur au taux habituel des autres espèces d'arbres. Un insecte est inféodé au Peuplier tremble : Gluphisia septentrionalis. Celui-ci, en ne se nourrissant que de tremble, manque donc de sodium : il compense alors ce manque par une digestion et un comportement spécifique qui le démarquent des autres insectes.
Mais si Gluphisia septentrionalis s'est attaqué au tremble, c'est parce que celui-ci n'était que peu utilisé par le reste de la faune en raison de son manque de sodium, au contraire d'autres arbres où la compétition est forte et où il ne pouvait survivre.
Le phénomène de compétition est très présent malgré ce que pourrait laisser croire l'abondance des ressources : quelques défoliateurs massifs, en période de prolifération provoquée par la disparition d'un prédateur ou par des conditions climatiques optimales, peuvent détruire une forêt entière en une saison. C'est le cas au Canada avec la Tordeuse des bourgeons de l'épinette (Archips fumiferana) ; l'utilisation d'une même ressource rare ou difficile d'accès comme la sève élaborée crée la compétition ; enfin, il y a un phénomène de compétition indirecte entre les insectes mangeurs de racines qui privent ceux qui mangent le reste de l'arbre, et les insectes à période d'apparition différente (les premiers arrivés laissant moins de nourriture aux suivants).
La compétition se traduit par une baisse de fertilité des femelles privées et donc par une baisse de densité de la population atteinte. Il y a donc autorégulation.
C'est par de tels phénomènes qu'existe l'extrême diversité des insectes, en parallèle avec les spécialisations destinées à contrer les défenses que les végétaux créent (valeur alimentaire faible, caractéristiques morphologiques ou anatomiques (liège, lignine...), produits répulsifs ou toxiques (tannin...) en réponse à une attaque déjà présente.
Phyllophages Les phyllophages ou défoliateurs (qui se nourrissent de feuilles) forment une guilde importante de l'écosystème forestier. Il existe de nombreuses espèces à faible nombre d'individus (les Lépidoptères étant les plus présents, suivis par les Eriocrairides, les Stigmellides...), dont quelques-uns peuvent toutefois pulluler et causer des dégâts importants.
Les défoliateurs sont en effet des ravageurs primaires : ils attaquent les arbres sains et vigoureux, préparant le chemin aux ravageurs secondaires qui profitent de leur faiblesse et achèvent l'arbre.
Ils sont souvent monophages et attaquent un organe particulier (feuilles, bourgeons, jeunes pousses...) qui doit être plus ou moins âgé, souple ou bien positionné dans l'arbre.
Quelques espèces monophages peuvent toutefois changer de nourriture lorsque leur préféré disparait mais l'arbre pris pour cible survit rarement car il n'a pas créé de défenses spécifiques à cette nouvelle menace, contrairement à l'ancien qui a évolué en conséquence.
Les chenilles processionnaires (Thaumetopoea pityocampa...) sont l'exemple le plus connu des promeneurs. Insectes grégaires et arboricoles, elles construisent des nids de soie collectifs, plus ou moins ovales et dépassant un diamètre d'une quinzaine de centimètres. Ces nids servent de refuge contre la température et les prédateurs et de lieu de mue.
Ces chenilles perdent leur sens grégaire à l'état d'imago (stade terminal, adulte). D'autres défoliateurs comme les Hyménoptères (Tenthrèdes), Coléoptères et Diptères sont connus des forestiers pour les dégâts qu'ils peuvent causer.
Faune des épiphytes
Les arbres sont couverts d'algues microscopiques, de lichens épiphytes et de mousses largement utilisés par les insectes puisque 20 % des phytophages s'en nourrissent : en effet, la productivité de ces chlorophylliens égale celle des plantes herbacées. Il s'agit donc d'une source importante de nourriture.
Le type d'épiphyte dépend des conditions abiotiques et biotiques de l'arbre hôte. Certains arbres s'en défendent en desquamant leurs écorces ou en produisant des molécules les repoussant. D'autres les accueillent plus volontiers. Parfois les branches vivantes porteront plutôt des algues (Pleurococcus), là où les branches mortes se couvriront de lichens (Lecanora). En zone tropicale plusieurs couches d'épiphytes différent peuvent pousser les unes sur les autres.
L'espèce porteuse joue bien sûr aussi un rôle : les mélèzes par exemple sont en Europe montagneuse les arbres dont les épiphytes sont les plus nombreux.
Les Psocoptères, dotés d'une pièce buccale adaptée, sont les plus abondants : plus de 4000 par mètre carré ont été retrouvés sur une écorce de mélèze.
Cette guilde est toutefois menacée en raison de la pollution atmosphérique qui tend à détruire leur source de nourriture.
Suceurs de sève
Les insectes se nourrissant de sève y parviennent grâce à une pièce buccale adaptée, en forme de rostre, qui leur permet de pénétrer l'épiderme de la feuille ou l'écorce du tronc.