Concepts et niveaux de biodiversité

Biodiversité : Notions et Concepts

La biodiversité est le tissu vivant de notre planète, englobant l'ensemble des milieux naturels, des formes de vie, et des interactions entre eux.

Définition de la Biodiversité

• Selon la Convention sur la Diversité Biologique (CDB) de 1992 (Article 2) : « Variabilité des organismes vivants de toute origine [...], y compris la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celle des écosystèmes. »

• Elle représente l'ensemble des espèces vivantes, les communautés qu'elles forment et leurs habitats.

• Le terme biodiversité est un néologisme composé de bios (vie) et diversité.

Historique du Terme

• 1980 : L'expression biological diversity est inventée par Thomas Lovejoy.

• 1986 : Le terme biodiversity est inventé par Walter G. Rosen.

• 1988 : E.O. Wilson utilise "Biodiversity" comme titre d'une publication, popularisant le terme jugé plus efficace que biological diversity.

Objectifs de la Biodiversité (Convention de Rio)

1. Conservation de la biodiversité.

2. Utilisation durable de ses éléments.

3. Partage juste et équitable des avantages découlant des ressources génétiques (Protocole de Nagoya).

Une Ressource Génétique est un « matériel d'origine végétale, animale, microbienne ou autre, contenant des unités fonctionnelles de l'hérédité » avec une valeur effective ou potentielle.

Conséquences du Sommet de Rio (1992) : mise en place de législations pour la régulation des stocks (ex: interdiction de pêche en période de reproduction, aires protégées).

Continuité du Sommet de Rio : Objectif « 30x30 » d'ici 2030:

• Protection de 30% des écosystèmes terrestres et marins.

• Restauration de 30% des écosystèmes dégradés.

Les Trois Niveaux de la Biodiversité

La biodiversité est évaluée sur trois paliers, comme le décrit le texte fondateur de la CDB (Convention sur la Diversité Biologique) : « la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celle des écosystèmes »

1. Diversité Génétique (intraspécifique)

2. Diversité Spécifique (interspécifique)

3. Diversité Écosystémique (entre écosystèmes)

1. Diversité Génétique

• Définition : Variabilité des gènes, allèles et structures chromosomiques au sein d'une même espèce ou population. Elle est mesurée en termes d'ADN total, taille du génome, nombre de gènes.

• Importance : Permet l'adaptation et la survie de l'espèce face aux changements environnementaux. Plus une population est diversifiée génétiquement, plus elle a de chances de s'adapter.

• Mécanismes évolutifs qui la maintiennent :

  1. Les mutations

  2. La recombinaison génétique

  3. Le flux génique (migration génétique)

  4. La dérive génétique

  5. La sélection naturelle

• Application : La diversité génétique est la "matière première" de l'évolution (ex: riz sauvage Oryza nivara pour la résistance aux maladies).

• Indicateurs de quantification :

  • Richesse allélique (A) : Plus il y a d'allèles, plus la diversité génétique est élevée.

  • Hétérozygotie (H) : Une baisse indique une consanguinité.

  • Polymorphisme (P) : Un taux élevé indique une forte variabilité.

2. Diversité Spécifique

• Définition : Variété des espèces dans un écosystème ou la biosphère.

• Définition d'une espèce :

  • Selon Ernst Mayr (1942) : « un groupe de populations naturelles au sein duquel les individus peuvent, réellement ou potentiellement, échanger du matériel génétique. »

  • Biologique : Individus potentiellement interféconds avec descendance fertile.

  • Morphologique : Individus qui se ressemblent plus entre eux qu'avec d'autres espèces.

• Données chiffrées :

  • Carle Linné (XVIIIe siècle) : 9000 espèces

  • Actuellement : 2 153 938 espèces connues (majoritairement invertébrés, dont 950 000 insectes).

  • Estimations : Nombre total d'espèces oscillant entre 8 millions et plusieurs milliards. De nombreuses espèces restent inconnues (ex: 25% des poissons, 50-90% des invertébrés, 80-99% des algues/bactéries).

  • Méthode de découverte : ADN environnemental pour identifier des espèces non encore décrites.

• Évaluation :

  • Richesse spécifique (S) : Nombre total d'espèces présentes.

  • Équitabilité (J) : Répartition des individus entre les espèces. Élevée si toutes les espèces sont équitablement représentées.

  • Dominance : Prépondérance d'une ou quelques espèces.

• Indices quantitatifs :

  • Indice de Shannon-Wiener (H') :

    • Formule :

    • Mesure richesse + équitabilité. Plus H' est élevé, plus la diversité est grande et équilibrée.

  • Indice d'Équitabilité de Pielou (J) :

• Formule :

• Mesure l'homogénéité de la répartition des espèces. proche de 1 indique un milieu équilibré.

• Indice de Simpson (D) :

  • Formule :

  • Mesure la dominance. Plus D est faible, plus la diversité est élevée. Un D faible indique une haute diversité.

• Complémentarité des indices : H' sensible à la rareté, D sensible à la dominance.

3. Diversité Écosystémique

• Définition : Diversité des écosystèmes (forêts, déserts, rivières, récifs coralliens) et leurs interactions.

• Écosystème : Ensemble dynamique d'espèces vivantes (biocénose) interagissant avec leur milieu physique (biotope).

  • Exemple Mare : Biotope (eau douce, vase), Biocénose (grenouilles, algues).

  • Exemple Forêt Méditerranéenne : Biotope (sol calcaire, climat chaud), Biocénose (pins, chênes, sangliers).

• Fonction écologique (Niche écologique) : Chaque espèce a un rôle précis (producteurs, consommateurs, décomposeurs).

• Espèces clés de voûte : Leur disparition perturbe gravement l'écosystème (ex: loutre de mer contrôlant les oursins).

• Interactions interspécifiques :

  • Mutualisme : Bénéfice réciproque (ex: abeilles et fleurs).

  • Compétition : Négative pour les deux espèces (ex: plantes pour la lumière).

  • Parasitisme : Un parasite profite de l'hôte (ex: moustique).

  • Commensalisme : Un commensal profite, l'hôte n'est ni avantagé ni désavantagé (ex: oiseaux nichant dans un arbre).

  • Amensalisme : Une espèce inhibe l'autre sans être affectée (ex: Penicillium et bactéries).

  • Prédation : Un prédateur consomme une proie.

• Dynamique de la communauté : Étude de la répartition, des populations et de leur évolution.

• Classification des écosystèmes :

  • Terrestres (30% de la surface terrestre) : déserts, savanes, jungles, forêts, zones de culture.

  • Aquatiques (70% de la surface terrestre) :

    • Eau douce : rivières, lacs, zones humides.

    • Marins : mers, océans, récifs coralliens.

  • De transition : Zones intermédiaires (ex: mangroves, estuaires, zones humides) – très riches en biodiversité.

• Indicateurs d'évaluation : Indices de diversité des habitats (Shannon-Wiener, Équitabilité, Simpson appliqués aux habitats).

Interconnexion des Niveaux de Biodiversité

Les trois niveaux sont interreliés et interdépendants :

• Une grande diversité génétique assure la capacité d'évolution des espèces.

• Cette diversité génétique favorise la diversité spécifique.

• La diversité spécifique soutient la stabilité et la richesse de la diversité écosystémique.

Exemple de Forêt Tropicale : La diversité génétique des arbres permet l'adaptation, ce qui soutient une haute diversité spécifique d'animaux, formant

un écosystème complexe et stable. La déforestation réduit tous ces niveaux.

Hotspots de Biodiversité

• Définition : Zones géographiques avec de hauts niveaux d'espèces diversifiées et fortement menacées d'extinction.

• Critères (Norman Myers, Conservation International) :

  • Au moins 1500 espèces de plantes vasculaires endémiques (> 0,5% du total mondial).

  • Avoir perdu 70% de son habitat d'origine.

• Nombre : 25 identifiés en 1988, puis 36 par Conservation International en 2025.

Crises Biologiques

• Définition : Périodes de modification intense et rapide de la biodiversité, marquées par des extinctions massives suivies de diversification.

• Causes : Changements climatiques, événements cataclysmiques (éruptions, météorites).

• Nombre : 5 majeures dans l'histoire de la Terre. Nous sommes au début de la 6ème crise biologique.

• Définition d'extinction massive : Au moins 75% des espèces disparaissent en moins de 2 millions d'années.

• Exemple : Crise Crétacé-Paléocène (-65 Ma)

  • Impact d'une météorite, volcanisme massif, changements climatiques.

  • Disparition de 76% des espèces (dont dinosaures non aviaires, ptérosaures, ammonites).

  • Survivants : Mammifères, oiseaux, crocodiliens.

• 6ème crise biologique : La seule d'origine anthropique (activités humaines).

  • Causes : Modification des conditions de vie (pollution, réchauffement), destruction des milieux (agriculture, industrialisation), surexploitation (chasse, pêche).

  • Indicateur : Liste rouge de l'UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature) montrant des pourcentages élevés d'espèces menacées (ex: 41% amphibiens, 26% mammifères).

Utilité de la Biodiversité pour l'Homme

1. Fourniture de produits essentiels :

   • Nourriture : Variétés de fruits, légumes, animaux domestiques, microorganismes (levures).

   • Matières premières et combustibles : Bois, chanvre, coton, caoutchouc, sources d'énergie végétale.

   • Médicaments : 50% des médicaments dérivés de plantes (aspirine, anticancéreux de l'if).

2. Services écosystémiques :

   • Fonctionnement naturel : cycle de l'eau, photosynthèse, production d'oxygène, formation et fertilisation des sols, pollinisation.

   • Régulation : Climat, maladies, inondations, qualité de l'eau, traitement des déchets, régulation des nuisibles.

3. Bienfaits non matériels : Loisirs, tourisme, relaxation, création artistique, inspiration scientifique, enrichissement spirituel.