Biodiversité actuelle

ECOLOGIE EVOLUTION ADAPTATION
DIVERSITE DU VIVANT
BIODIVERSITE ACTUELLE
INTRODUCTION
Le terme de biodiversité est devenu un terme usé et usité. Si on la traite aujourd’hui, c’est uniquement à titre
d’initiation.
Ce terme est un néologisme d’Edward Wilson datant de 1988, signifiant « biological diversity ». Il est apparu
pour répondre aux questions concernant les extinctions massives causées par l’homme.
DEFINITION DE BIODIVERSITE
« La diversité des organismes doit être considérée à tous les niveaux depuis les variants génétiques
appartenant à la même espèce jusqu’aux gammes des espèces et aux gammes de genres, familles et des
catégories taxinomiques des plus hauts niveaux. Elle comprend également la diversité des écosystèmes
lesquels sont constitués à la fois de la communauté des organismes vivant au sein d’habitats particuliers et de
l’ensemble des conditions physiques qui y règnent. »
On trouve trois niveaux de hiérarchie dans cette définition :
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•
•
Variants génétiques appartenant à la même espèce
Gammes d’espèces et niveaux taxonomiques supérieurs
Diversité des écosystèmes
Un écosystème est simplement l’association biotope/biocénose. Le biotope est l’habitat, les conditions dans
lesquelles l’espèce vit. La biocénose est l’espèce vivant dans les conditions du milieu.
BIODIVERSITE GENETIQUE
Elle possède plusieurs niveaux. Elle repose sur les variabilités génétiques et phénologiques des individus. La
variabilité phénologique est la variabilité des formes, couleurs et fonctions exprimées par les gènes, donc les
informations externes à la génétique.
Cette variabilité génétique était connue depuis longtemps, avant même la connaissance de l’ADN (qui a été
découvert en 1953). On avait reconnu au sein de chaque espèce des variations, et celles-ci avaient un nom et
rentraient dans la nomenclature taxonomique. On avait donc nommé des variétés au sein de la nomenclature
binomale Genre espèce, notée Var. On distingue en dessous, des formes, notée f. Ce sont donc des critères
taxinomiques infra/intraspécifiques.
Chez les animaux, on a préféré utiliser le terme de race, notamment pour les animaux de compagnie. On utilise
pour les végétaux le terme de souche, mais aussi les cultivars, brevetables, relatifs à certaines méthodes
d’hybridation. Le dernier niveau hiérarchique est le clone. Il est obtenu par bouturage, ou culture acsénique.
Depuis, la génétique est apparue, induisant la création de la science de la génétique des populations. Plus la
population est diversifiée, plus elle a de chances de survie. Cette nouvelle science permet de voir plus loin que
la phénologie.
BIODIVERSITE SPECIFIQUE
DEFINITION DE L’ESPECE
Revient à la biodiversité des espèces dans la planète. C’est ce niveau hiérarchique qui est cité lors de la
vulgarisation. Nous verrons que ce niveau présente de nombreux problèmes : qu’est ce qu’une espèce, et
quelle est la biodiversité spécifique actuelle ? Quelle est la vitesse d’évolution de la biodiversité spécifique ?
Il faut donc commencer à définir le terme d’espèce. Tous les scientifiques ne s’entendent pas dessus, car, il
n’existe pas de limite fixe entre le variant génétique et l’espèce. Le terme est donc imprécis. Cependant, les
taxinomistes en ont donné une bonne définition.
•
•
•
Carl von Linné (1707-1778), géniteur de la classification binominale, a donné la définition suivante :
« appartiennent à la même espèce tous les êtres vivants qui se ressemblent suffisamment pour
recevoir le même nom ».
A la même époque, Georges Buffon (1707-1788) a donné une définition plus précise : « l’espèce n’est
donc pas autre chose qu’une succession constante d’individus semblables et qui se reproduisent ». il
introduit donc un lien de filiation entre les individus de même espèce. Ils sont, en gros, proches
parents.
Darwin a ensuite donné la définition la meilleure, encore respectée de nos jours malgré les
malentendus : « appartiennent à la même espèce les individus, qui, pris deux à deux, ont dans des
conditions naturelles une probabilité non nulle d’engendrer dans une génération ultérieure au moins
un descendant commun fertile ».
C’est suite à plusieurs contre vérités, contre exemples que ces précisions ont été amenées :
•
•
•
•
L’âne et le cheval ; il se trouve que l’âne et le cheval peuvent se reproduire. Le descendant est un
mulet, un équidé hybride. Or, celui-ci est toujours stérile. Conclusion : l’âne et le cheval sont bien deux
espèces différentes.
Le lion et le tigre ; si on met un lion et un tigre dans un zoo, il y a accouplement. Le fruit de cette
reproduction est un hybride tigron. Celui-ci est fertile et peut se reproduire avec le lion, le tigre, ou le
tigron, et donne une descendance fertile. Dans la nature, existaient des endroits où se côtoyaient des
tigres et des lions. Jamais on n’a aperçu des tigrons sauvages. Dans des conditions naturelles, le tigre
et le lion sont deux espèces différentes.
Autour de l’Himalaya, on retrouve différentes régions avec des populations différentes de pouillots,
petits oiseaux. Ils sont répartis différemment autour de la chaîne himalayenne, de façon a ce que des
espèces se côtoyant peuvent se reproduire, à l’exception de l’espèce qui boucle les espèces. La parade
nuptiale étant différente a force de changements d’une espèce à l’autre, il y a spéciation entre
l’espèce 1 et l’espèce N.
Les chiens ont été sélectionnés par l’homme pendant 4000 ans. Ils ont donc été sélectionnés en
fonction d’un critère sélectionné. Ils sont dorénavant tellement différenciés qu’on a formé plusieurs
espèces différentes, ils ne peuvent plus se reproduire. On parle de sélection artificielle.
On voit donc bien que le caractère d’interfécondité joue un rôle fondamental dans la notion d’espèce.
SPECIATION
On doit réfléchir sur le concept d’espèce. L’avenir d’une espèce est décliné en trois scénarios :
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•
Extinction : L’espèce s’éteint ; cela arrive souvent, naturellement, du fait du changement du milieu,
etc.
Anagenèse : l’espèce évolue dans le temps, en changeant par petites touches dans le temps, comme
l’Homme.
Cladogenèse : c’est une division des espèces en deux autres, par modifications successives.
Il existe différents cas :
•
•
Chez le pouillot, on obtient une cladogenèse avec un très faible anagenèse. Les pouillots se
ressemblent.
Chez les lions et tigres, il y a eu cladogenèse, et une très forte anagenèse.
On constate que c’est l’isolement reproducteur qui est toujours la conséquence de transformations rapides,
c'est-à-dire de cladogenèses. En effet, celle-ci est toujours due à l’isolement reproducteur, parmi lesquels on
repère deux types :
•
•
Isolement prézygotique, isolement avant la formation d’une cellule à 2n.
Exemple des pouillots : ils n’arrivent pas à se reproduire entre eux, car ils n’ont plus de compatibilité.
Exemple des chiens : contraintes mécaniques
Isolement postzygotiques
La fécondation a lieu, mais l’hybride est stérile.
La spéciation allopatrique est la plus commune : c’est quand une petite partie de la population s’isole
géographiquement. La spéciation sympatrique intervient au cœur d’une grande population. Cela n’existe pas
chez les animaux, mais chez les végétaux. Il se peut qu’à la suite d’une méiose erronée, on se retrouve avec un
noyau à 4n, plus vigoureux, prenant le dessus.
VITESSE D’EVOLUTION
On peut maintenant se poser des questions relatives aux vitesses d’évolution. Darwin a surtout souligné la
régularité de ce système d’évolution. On, il y a maintenant 70 ans, un auteur américain, Goldstein, à constaté
que dans un sédiment, à certains endroits, des changements de forme étaient très brusques. C’est la théorie
des « monstres prometteurs » : des anomalies génétiques apparaissent, mais la bête s’adapte, et prenne le
dessus sur les autres. Cette théorie a été infirmée par Gould et Elderedge.
Leur théorie est celle des « équilibres ponctués ». Ils ont constaté que pendant des périodes très longues, rien
ne se passe : c’est la stase. Suivent des changements brutaux chez les espèces, suivis d’une autre stase. D’après
Elderedge et Gould, il y a deux hypothèses à leur théorie :
•
•
Un changement brutal des conditions climatiques (glaciation, réchauffement, etc.)
Retour d’une petite population isolée auparavant, ayant acquis lors de son exil de meilleures
caractéristiques.
DUREE DE VIE D’UNE ESPECE
Combien de temps une espèce survit-elle ?
D’après toutes les archives, on estime qu’une espèce possède une espérance de vie de 1 à 10Ma. Au bout de ce
laps de temps, anagenèse et cladogenèse font que les espèces changent. C’est pour cette raison que l’on
retrouve aujourd’hui des espèces qui disparaissent. Cependant, la biodiversité actuelle ne peut se comprendre
qu’au cours des grands cataclysmes. Il n’y a pas une évolution lente des espèces. La biodiversité actuelle est
marquée au fer rouge par les grands cataclysmes ayant donné des grandes disparitions. Il faut les prendre en
compte, ayant un impact obligatoire sur la biodiversité.
Interlude : Candide, Voltaire, Noé.
Il y a donc eu des cataclysmes planétaires ayant tout détruit ayant donné une biodiversité ayant été détruite à
nouveau, etc.
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La première extinction a eu lieu il y a 400Ma, 85% des familles disparues, cause : glaciation.
Deuxième extinction, 365Ma, 20% de familles disparues, cause : réchauffement climatique
Troisième extinction : 245Ma, 96% des familles disparues, cause : tremblements de terre et
volcanisme titanesques.
Quatrière extinction : 195Ma, 20% des familles disparues, cause : mal expliquée
Extinction du crétacé : 65Ma, 75% des plantes à fleur ont disparu, cause : météore au Yucatan,
volcanisme du trapps du Deccan.
[note : M. Meinesz ne sait pas prononcer le mot Tyrannosaure]
Sans ces destructions cataclysmiques, on ne peut pas comprendre la biodiversité actuelle.
INVENTAIRE DU VIVANT
C’est un sujet délicat, car il s’agit d’additionner les espèces que chaque groupe de spécialiste découvre dans
son domaine. On trouvera sur internet de nombreux sites relatifs à cet inventaire. On se doute bien que l’on ne
trouve pas les mêmes valeurs sur des sites différents, dépendant de la sensibilité des groupes de scientifiques
vis-à-vis de la taxonomie.
A ce jour, les espèces valides, ayant reçu un nom d’après les codes de nomenclature des différents corpus
(animaux, végétaux, bactéries), ont été estimées entre 1,75M et 1,85M d’espèces décrites. C’est peu. Ce chiffre
tend à augmenter pour certains groupes de taxons, mais également à diminuer pour certains.
UN MANQUE DE CONNAISSANCES…
OISEAUX
Par exemple pour les oiseaux, il faut donc tenir compte de la disparition de certaines espèces. Pour certains
autres groupes, on est loin de connaitre toute la biodiversité spécifique. On en est tellement loin que l’on peut
se permettre des estimations.
INSECTES
Chez les insectes, il y a 750000 espèces connues, ce
qui est considérable. Pour anecdote, lorsqu’on fait
une expédition dans des « coins à insectes », les
scientifiques découvrent par brassées de nouvelles
espèces. Un chercheur du nom d’Erwin a tenté
d’appréhender le nombre d’espèces que l’on
pourrait trouver dans l’Amazonie en faisant
quelques expériences simples. Il a donc été en
identifier dans une forêt de Panama, où il y a un
grand nombre d’espèces d’arbres. Il faut
échantillonner les espèces d’un arbre à l’autre. On
note que des montpelliérains ont conçu un
« radeau des arbres », une montgolfière dotée
d’une plate forme, ainsi on cueille les insectes sur la canopée des végétaux. On n’arrive donc pas très bien à
appréhender les espèces, étant issues d’une seule partie du biotope. Erwin a donc conçu un canon insecticide
disproportionné dont l’action monte jusqu’en haut de la canopée. Il a trouvé, pour une seule espèce d’arbre,
163 espèces de coléoptères. Il en a conclu que 80% des espèces trouvées étaient nouvelles. Comme il y a 50000
espèces d’arbres différentes dans toutes les forêts tropicales, il en a déduit par un calcul mathématique qu’il
doit exister 8,15M de coléoptères. Or, comme les coléoptères ne représentent que 40% des insectes, on peut
déduire qu’il existe 20M d’insectes, mais il faut multiplier ce chiffre par deux en considérant les insectes vivant
dans le sol. On arrive finalement à une estimation de 40M d’insectes.
Actuellement, on peut dire qu’on « ignore notre ignorance », c'est-à-dire que l’on ignore la fourchette
raisonnable du nombre d’espèces sur terre. Les spéculations concernant la réelle biodiversité terrestre arrivent
à 100M d’espèces sur la planète.
BACTERIES
Nous avons donc cité les insectes, mais il existe d’autres taxons
possédant un nombre incalculable de représentants. Le second
groupe dans ce cas est celui des bactéries. Pour exemple, dans
quelques grammes de terre, on a essayé de comparer des ADN
différents, on en a conclu qu’il y a quelques milliers de bactéries
d’espèces différentes, on en conclut donc à une biodiversité
bactérienne globalement inconnue. On s’oriente vers la description
sur comparaison de deux gènes.
NEMATODES
Autre groupe sujet à énormément d’incertitudes, les nématodes. On estime que dans 1m² d’herbe tropicale, on
arrive à dénombrer 32M d’individus. D’où une extrême diversité d’étude.
CHAMPIGNONS
Les champignons sont aussi sujet à ces incertitudes. On en connait aujourd’hui à peu près 70000 espèces, mais
leur biodiversité est estimée à plus d’1,5M. Le picoplancton (>1µm) est également un monde de biodiversité
énorme.
…PARADOXAL ET CONTRADICTOIRE…
Quand on liste toutes ces inconnues, on constate que l’avancée des descriptions actuelle est loin d’arriver à
une connaissance complète. On essaye néanmoins de créer des banques de données afin de mieux regrouper
les connaissances. Néanmoins, malgré la diffusion de l’idéologie « bio », personne ne se rend compte de cette
biodiversité.
On pourrait remarquer une mercantilisation de la biologie descriptive au profit d’une biologie « humaine »,
prônée par le monde actuel. C’est donc un paradoxe que de vouloir protéger la biodiversité alors que l’on ne la
connaît pas.
Pour exemple, dans les Alpes-Maritimes,
on dénombre 4500 espèces de plantes à
fleur, plus grande diversité française. Le
laboratoire de botanique universitaire a
été dissous, depuis. 350 espèces sont
désormais menacées dans la région PACA.
Une loi est passée pour leur protection,
mais personne pour la faire appliquer. Le
paradoxe réside entre la diffusion des
idées « bio » aux masses ainsi qu’un
vouloir politique affiché et entre la nonaccumulation, ou le ralentissement, des
connaissances sur les sciences de la vie
fondamentales.
… « EQUILIBRE » PAR DES CONNAISSANCES DANS D’AUTRES TAXONS.
Il y a d’autres groupes où la connaissance en biodiversité est bien établie. De 1950 à 2000, le nombre d’espèces
pour un grand nombre de groupes tend vers une limite. Quels-sont ces groupes ?
MAMMIFERES
Ils sont estimés entre 4500 et 5000 espèces. Maintenant, une nouvelle espèce découverte relève de
l’exception. Une disparition également. De nos jours, on voit plus d’annonces de nécrologie que de
découvertes. Les espèces en danger sont en danger, et les grandes espèces sont regroupées dans les zoos. Il
existe un réseau permettant une reproduction en captivité dans les meilleures conditions et sans
consanguinité. C’est donc un centre de préservation pour certaines espèces.
OISEAUX
Les autres groupes très suivis de par les bénévoles, notamment, sont les oiseaux. Les anglo-saxons en sont
passionnés. On en trouve entre 9000 et 10000 espèces.
AMPHIBIENS
Les amphibiens est un groupe qui est limité maintenant à 5900 espèces, qui ont tendance à disparaître.
PLANTES A FLEUR
Les plantes à fleur, une récente étude montre qu’il existe 450000 plantes à fleur avec des découvertes. Les
gymnospermes, répartis dans le monde entier, sont néanmoins limités, avec 600 espèces. Les mousses, 20000,
les fougères, 12000, leur biodiversité évolue peu dans le temps. Mis à part les champignons, on arrive donc à
une limite.
BIOLOGIE DE LA CONSERVATION SPECIFIQUE
MESURES ET NIVEAUX DE PROTECTION
Dans le monde entier, des laboratoires annexes au ministère de l’environnement étudient les espèces
menacées. Cela nécessite de connaître parfaitement le cycle de reproduction de l’espèce menacée, ainsi que
leurs conditions de vie. Cela passe par la physiologie, la morphologie, etc. Les laboratoires sont donc spécialisés
en taxons. Cependant, au niveau international (ONU, UICN (Union Internationale pour la Conservation de la
Nature)), depuis un certain temps, on a décrit un niveau de protection avec des termes invariables selon les
pays.
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•
•
•
•
Eteint (extinct) : niveau le plus difficile à établir. C’est un taxon qui n’a plus été observé dans la nature
depuis 50 ans.
En danger (endanger) : c’est un taxon menacé d’extinction
d’extinction et dont la survie est problématique si on
n’agit pas sur les causes de la régression. Exemple : espèces dont les populations ont été réduites à un
niveau critique, où les espèces dont les habitats ont été modifiés. Il se peut que dans cette catégorie il
y ait déjà des espèces éteintes. Pour les plantes, il suffit de créer une banque de semences. A
Porquerolles, on trouve un conservatoire botanique avec une banque exceptionnelle de plantes en
danger au niveau méditerranéen.
Espèce vulnérable : taxons risquant
risquant d’entrer prochainement dans la catégorie « en danger » si les
facteurs défavorables continuent à exercer leurs effets.
Espèce rare : taxons dont les populations dans le monde sont peu nombreuses. Cela peut avoir une
origine naturelle. De ce seul fait, elles peuvent être en danger ou vulnérables. Ces taxons rares ne
s’observent presque jamais en mer, car tout est homogène, et il existe peu de zones isolées. Sur terre,
ces taxons sont très fréquents de par des barrières géographiques
géographiques très fortes. On peut trouver, par
exemple, dans le Mercantour, un étang isolé avec des espèces végétales et animales que l’on ne
trouve qu’à cet endroit. Cette espèce n’est pas en danger, vulnérable ou éteinte si on ne la dérange
pas.
une des catégories précédentes mais pour laquelle on ne
Indéterminé : espèce qui a appartenu à une
dispose que de trop peu d’informations pour qualifier la menace.
Menacé : recouvre toutes les catégories que l’on a vues jusqu’à présent.
STRUCTURES DE PROTECTION
TION
La biologie de la conservation passe par toute une série de mesures
mesures de plus en plus spectaculaires, s’appliquant
de plus en plus pour protéger les espèces. Dans le monde actuel, on multiplie le nombre
nombre de structures de
protection.
PARCS NATIONAUX
En France, on a depuis une quarantaine d’année les parcs nationaux.
Ce sont des organisations d’état, on en trouve
ve 7, dont 3 dans la région
PACA (écrins, Mercantour, Port-Cros).
Cros). Ce sont des zones de taille
variable mais qui sont remarquables par la diversité des espèces et des
espaces. On y protège la nature, et dans une moindre mesure,
mes
les
activités humaines traditionnelles.
PARCS NATURELS REGIONAUX
C’est un label donné par l’état, mais celui-ci
celui est géré par les collectivités locales. Leur
but est de sauver la nature, mais également de donner une grande part aux activités
humaines ancestrales, focalisant le tout sur le tourisme.
tou
En PACA, on note le Queyras,
le Verdon, la Camargue, le Lubéron.
RESERVES NATURELLES
On les connait beaucoup moins, car on n’en parle peu afin de conserver les
les espèces en danger. Elles sont
gérées par l’état. On trouve notamment
nota
une réserve ornithologique en Camargue
amargue, maritime en Corse
(Scandola).
NATURA2000
Depuis, l’Europe a voulu mettre sa marque pour la protection
p
de
la nature : Natura2000.
2000. C’est un système prévu pour protéger des
espaces
spaces ou espèces avec des règles européennes
communautaires. En général, ce n’est pas très contraignant. On
en trouve 121 dans la région PACA.. L’objectif est de maintenir en
l’état la chose protégée. Un cahier des charges précis est mis en
place pour chaque
que site. Le système est récent, et son grand défaut
est que les états sont
nt engagés à trouver des sites Natura2000,
N
sans prévisions budgétaires adéquates selon les pays.
pays La France a
notamment eu beaucoup de retard vis-à--vis de ces sites. Pour
chaque site, on trouve un comité de pilotage qui déterminent les
règles pour protégée l’espace, mais également le prix à payer
payer pour cela. Pour chaque site Natura2000,
N
il faut
également un gestionnaire. Ce coût est à la charge de l’état, mais le budget n’a pas été prévu. Certains pays ont
espéré que ce soit l’Europe qui finance.
inance. Dans le monde, on trouve des zones protégées selon un label mondial.
Il y a une espèce de mode ces dernières années, de volonté de protéger l’environnement,
l’environnem
les espèces et les
espaces, internationale. En résulte qu’à tous les niveaux hiérarchiques
hiérarchiques de la gestion des pays, se trouvent des
services environnement. On multiplie donc les postes de gestion, et tout cela montre une volonté globale. Le
point paradoxal est qu’il n’y a pas a la tête de tout ce tohu-bohu des spécialistes et scientifique permettant de
gérer ces personnels de la manière adéquate,
adéquate on court donc à la catastrophe.
LA DIVERSITE ECOLOGIQUE
C’est la diversité des écosystèmes.
On peut ajouter qu’un écosystème
est un groupement d’êtres vivants
du même milieu avec une série de
relations,, de compétition,
compétition une
chaîne trophique. Cet écosystème
doit fonctionner sans apport
extérieur.
Se pose un problème : à quelle
échelle considérer un écosystème ?
Nous verrons dans le prochain cours
d’écologie que cette échelle peut
être planétaire (eau, terre, soussous
terre, biotopes climatiques) aussi
bien qu’à l’inverse, on peut
considérer un tronc d’arbre mort
comme un micro-écosystème.
écosystème. L’écosystème est donc difficile à appréhender.
La biodiversité des écosystèmes est aussi considérable, surtout si l’on considère des micro-écosystèmes,
micro
et
c’est pour cette raison
n que la biologie de la conservation ne tient pas compte uniquement de la protection des
espèces mais aussi celle des espaces. Pour conserver les espèces,
espèc il faut conserver les biotopes.
biotope