La biodiversité

Qu’est-ce que la biodiversité ?

Pr Frédéric Thévenard

Equipe de biodiversité

et évolution des végétaux actuels et fossiles

Laboratoire de Géologie de Lyon UMR 5276 du CNRS

Qu’est-ce la Biodiversité ?

La biodiversité au collège

La biodiversité au lycée

1/ Historique du concept de la Biodiversité

2/ Ce qu’est ou n’est pas la Biodiversité, l’intérêt d’un concept flou

2.1/ La diversité génétique (diversité allélique, loi de Hardy-Weinberg)

2.2/ Les diversités du vivant

2.2.1/ La diversité spécifique

2.2.2/ Aspects morpho-anatomiques et architecturaux

2.2.3/ Notion de « points chauds » de la biodiversité

2.2.4/ La diversité spécifique d’un écosystème, d’une aire géographique

2.2.5/ Stratification des biocénoses, organisation verticale et horizontale des biomes

2.3/ La diversité écosystémique

2.4/ La diversité temporelle

2.4.1/ Les échelles temporelles courtes

2.4.2/ Les échelles temporelles longues

3/ Exemple de l’apparition et de la diversification des Angiospermes

3.1/ Dispersion, diversification des Angiospermes

3.2/ Aire d’origine, hypothèses mono / polytopique

4/ La biodiversité menacée

4.1/ Pourquoi conserver la biodiversité ?

4.2/ Quels moyens pour conserver la biodiversité ?

Comprendre notreenvironnement

6ème

Repérer les espèces présentesdans son environnement

La classificationphylogénétique du vivant

3ème

Notion d’allèles et de gènes

L’Homme influe sur la biodiversitéplanétaire et l’équilibre des espèces

Par rapport aux besoins alimentaires del’Homme par exemple

Renouvellement de labiodiversité des espèces aucours des temps géologiques

Responsabilité humaine en matière desanté et environnement

La biodiversité au collège

Nouveauxgènes

-Caractérisation demutations

-Mutation spontanée

-Mutation provoquée

Erreur de réplications

Duplication famillesmultigéniques

Mutations transmises à la descendance si les cellules germinales sont touchées

Agentsmutagènes

Diversité des gènes

1e S

Pratique culturale

Utilisationd’antibiotiques

1e L/ES

Méiose /

fécondation

Autres

mécanismes

Diversité desassortimentsd’allèles

Hybridationtransfertvirologique

Erreurs de CrossingOver

Nouveauxassortimentsd’allèles

Complexificationdes génomes

Symbiosestransmission decomportements

Diversificationnon génétique

Diversification génétique

Notion d’espèce et de spéciation

Réalité collective et statistique

Plantes

domestiquées

Environnement

Ecosystèmes anciens

Biodiversité ancienne

Diversité génétique ancienne

Espèces anciennes

Mutations

Nouveaux allèles

Sélection naturelle + dérive génétique

Homme

Diversité desécosystèmes actuels

Diversité des allèles

Diversité génétique actuelle

Diversité des espècesactuelles

Biodiversité actuelle

2nd

La biodiversité au lycée

1/ Historique du concept de la biodiversité :

Biodiversité : voici un mot entendu bien souvent. Son étymologie est claire :

La biodiversité, néologisme composé à partir des mots bio (du grec βίος / bios, « vie »)et diversité, est la diversité naturelle des organismes vivants.

En 1980 l’entomologiste américain Thomas Lovejoy (biological diversity) écrit :

« Des centaines de milliers d’espèces vont disparaître et cette réduction de 10 à 20 %de la biocénose terrestre va se passer en une ½ génération humaine…. Cette réductionde la diversité biologique de la planète est le problème le plus fondamental dumoment. »

Qu’est-ce la Biodiversité ?

Les années 1980 voient l’émergence d’unthème biologique consacré à l’évaluationde l’impact de l’Homme sur les espèceset les écosystèmes : la biologie de laconservation.

La biologie de la conservation vise àapporter des solutions face à la criseécologique et à mettre en œuvre desactions appropriées pour laconservation de la nature. La notion deBiodiversité y trouve son origine.

« La Biodiversité s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, etdes gènes dans l'espace et dans le temps, ainsi que les interactions au sein de cesniveaux d'organisation et entre eux ».

La biodiversité ne se limite donc pas à la somme des espèces mais représentel’ensemble des interactions entre les êtres vivants ainsi qu’avec leur environnementphysico-chimique.

L’expression est ensuite contractée en « Biodiversity » par Walter G. Rosen durant lecongrès de Washington de 1986 intitulé : « The National Forum on BioDiversity »

Il y a donc des facteurs biotiques et abiotiques.

 Les facteurs abiotiques :

Ils regroupent les conditions physico-chimiques du milieu (climat, lumière, pluviométrie…) ainsique la composition minérale et la structure du sol.

 Les facteurs biotiques :

Ils résultent de la biocénose c’est-à-dire de la communauté biotique rassemblant tous lesorganismes d’un habitat :

 compétition entre espèces ;

 modification du sol par l’activité de la biocénose ;

 ombrage mutuel des végétaux ;

 action de l’homme.

•La diversité génétique (ou diversité intraspécifique) se définit par la variabilité desgènes au sein d'une même espèce, que ce soit entre les individus ou lespopulations. La diversité génétique au sein d'une même espèce est essentiellepour lui permettre de s’adapter aux modifications de son environnement par lebiais de l’évolution.

•La diversité spécifique (ou diversité interspécifique) est la plus connue car la plusvisible. Elle correspond à la diversité des espèces vivantes, unité de base de lasystématique, par leur nombre, leur nature et leur abondance.

•La diversité écosystémique correspond à la diversité des écosystèmes présents surTerre qui forment la biosphère. C'est au niveau des écosystèmes que se situe ladiversité des interactions des populations naturelles entre elles et avec leurenvironnement.

Le terme de Biodiversité est médiatisé en 1992 par la « Conférence des Nations Unispour l’Environnement et le Développement » de Rio de Janeiro.

(Traité international : convention sur la diversité biologique signé par 156 Nations maisnon ratifié par les USA). « La préservation de la biodiversité est considérée comme undes enjeux essentiels du développement durable ».

Le terme « perfuse » vers le grand public, son usage s’échappe du domainescientifique, son sens dérive et évolue beaucoup (un peu comme « écologie »)entretenant ambiguïtés et imprécisions.

Le mot biodiversité fait son entrée dans le Petit Larousse en 1994.

2010 a été l’année internationale de la Biodiversité.

Lebreton, 1998 : « la biodiversité est la quantité et la qualité de l'information contenuedans tout biosystème (biocénose), de l'ADN aux paysages en passant par les espèces,les peuplements et les écosystèmes ».

Biocénose : ensemble du vivant d'un écosystème = phytocénose + zoocénose =producteurs + consommateurs + décomposeurs = somme de communautés = sommede peuplements

Biotope : ensemble du non-vivant

Ecosystème = biocénose produit tensoriel biotope

Milieu : ensemble des facteurs biotiques et abiotiques qui régissent l'organisation d'unécosystème

Attention : la définition comprend aussi bienles biosystèmes « naturels » qu’« humains ».(exemple, variabilité des espèces cultivées etvariétés)

Diversité écologique

Diversité des espèces

Diversité génétique

Biodiversité

Barbault, 1997 : écrit un livre intitulé« Biodiversité » ; ne donne pas de définitionmais un schéma :

En introduisant du qualitatif, on quitte le domaine scientifique sensu stricto, on introduitdu subjectif, concept flou, puissant mais délicat d'usage (la référence est bien sûrl’Humain). (Barbault 1997, 2006, 2008).

Processusrégionaux

Introductiond’espèces

Usage desterres

Composition del’atmosphère

Processusbiocénotiques

Processus/fonctionsécosystémiques

Traitsbiologiques etfonctionnels

Servicesécologiques

Compositionen espèces etdiversité

Activités humaines

Relations entre la diversité et la composition spécifique descommunautés ou biocénoses d’une part et les processusécosystémiques d’autre part (d’après Barbault 2008)

La définition communément admise de services écosystémiques ou écologiques est celle del‘évaluation des écosystèmes pour le millénaire (EM) qui dit que ce sont les bénéfices que leshumains retirent des écosystèmes sans avoir à agir pour les obtenir. Il faut distinguer les« services » des « fonctions écologiques » qui les produisent : les fonctions écologiques sont lesprocessus naturels de fonctionnement et de maintien des écosystèmes, alors que les services sontle résultat de ces fonctions.

2/ Ce qu’est ou n'est pas la biodiversité, l'intérêt d'un concept flou :

La biodiversité n'est pas (que) la richesse spécifique (beaucoup de gens croient que lenombre d’espèces d’un écosystème est plus ou moins synonyme de sa biodiversité).

Remarque : Certaines espèces, appelées « espèces bioindicatrices », sont particulièrementsensibles aux modifications de certaines caractéristiques biotiques ou abiotiques de leurhabitat. Le suivi de ces espèces est une façon de connaître l'état global de l'écosystème etd'identifier précocement les variations de leur environnement.

Remarque : L'un des principaux outils pour évaluer la diversité biologique est encore deréaliser un inventaire du patrimoine naturel, dans la tradition des naturalistes dessiècles précédents. L’inventaire permet d’approfondir les connaissances sur cettebiodiversité afin d'en réaliser un suivi et identifier si celle-ci est menacée.

La systématique et la taxonomie explorent la biodiversité en dénombrant et enclassifiant par taxon les êtres vivants. Environ 1,7 millions d'espèces ont étédécouvertes mais il est très vraisemblable que ces espèces ne représentent que lapartie la plus visible de la biodiversité.

En réalité, le nombre total d'espèces est estimé entre 3 et 100 millions selon les études,et la valeur la plus vraisemblable est généralement fixée autour de 15 millions.

Il existe donc une biodiversité « négligée », très mal connue car difficilement accessible.Il s'agit essentiellement des organismes unicellulaires eucaryotes et surtout desbactéries.

Vertébrés 2,7%

Vertébrés 0,4%

Nématodes 0,9%

Mollusques 1,1%

Autres Arthropodes 1,2%

Autres Arthropodes 0,5%

Crustacés 2,4%

Crustacés 1,2%

Virus 0,3%

Bactéries 0,2%

Protozoaires 2,4%

Protozoaires 1,6%

Algues 2,4%

Algues 1,6%

Végétaux 2,4%

Espèces probables

Espèces connues

Autres Invertébrés 4,2%

Mollusques 4%

Nématodes 4%

Autres Invertébrés 1,6%

Arachnides 4,5%

Arachnides 6%

Autres insectes 8,9%

Autres insectes 4%

Diptères 12,9%

Diptères 7,1%

Hyménoptères 7,7%

Hyménoptères 19,3%

Lépidoptères 8,9%

Lépidoptères 3,2%

Coléoptères 23,8%

Coléoptères 24,9%

Virus 4%

Bactéries 3,2%

Champignons 4,2%

Champignons 8%

Végétaux 14,3%

Si l‘océan représente 95 % du volume offert à la vie, il abrite uniquement13 % des espèces répertoriées du monde vivant (correspondant à 12 des 31 phylaconnus, les plus anciens, qui ne sont jamais sortis de ce milieu océanique) car il est unmilieu stable depuis 100 millions d'années.

Néanmoins, la biodiversité marine reste très majoritairement inconnue avecenviron 95 % de l'océan demeurant inexploré et probablement entre 70 et 80 % desespèces marines encore à découvrir selon le programme international « Census ofMarine Life ».

Terre

Océan

espèces

référencées

estimées

référencées

estimées

Eucaryotes

Animaux

953 434

7 770 000

171 082

2 150 000

Chromista

13 033

27 500

4 859

7 400

Champignons

43 271

611 000

1 097

5 320

Plantes

215 644

298 000

8 600

16 600

Protozoaires

8 118

36 400

8 118

36 400

Total

1 233 500

8 740 000

193 756

2 210 000

Procaryotes

Archées

502

455

Bactéries

10 358

9 680

652

1 320

Total

10 860

10 100

653

1 321

Total général

1 244 360

8 750 000

194 409

2 210 000

En 2013, la liste rouge de l’IUCN dénombrait 20 934 espèces menacées sur les 70 294 étudiées.

2.1/ La diversité génétique (diversité allélique, loi de Hardy-Weinberg) :

Elle correspond à la diversité des gènes au sein des espèces. Elle est variable selon lesgroupes. Le nombre de gènes est évalué à :

 1 000 chez les bactéries

 10 000 chez les champignons

 100 000 chez la souris

 400 000 chez certaines phanérogames.

Cette diversité est accrue par le nombre considérable d’individus qui existent chezcertaines espèces.

Un groupe dont un gène a un grand nombre d’allèles, mais répartis sans logique dansune population étendue représente moins de « biodiversité » qu’un groupe dont lemême gène a peu d’allèles mais qui est endémique.

Ainsi certains allèles sanguins sont très rares

Cette répartition peut présenter de sensibles différences selonles origines ethniques :

chez les aborigènes d'Australie par exemple, on compte 68 % deO et 32 % de A

chez les Inuits, 86 % de O

chez les Asiatiques, on compte une plus forte proportion degroupe B.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Map_of_blood_group_a.gif

Groupessanguins

Répartitionmondiale

O +

38 %

A +

34 %

B +

9 %

O -

7 %

A -

6 %

AB +

3 %

B -

2 %

AB -

1 %

Exemple des groupes sanguins :

Loi de Hardy-Weinberg :

Dans une population panmictique (dans laquelle les croisements se font au hasard)d’effectif élevé, ne présentant ni sélections, ni mutations, ni migrations, la fréquencedes allèles (et donc du génotype) reste constant.

Ces conditions très fortes font que cette loi n’est jamais réalisée concrètement dans lanature.

2.2/ Les diversités du vivant :

La notion de diversité ne peut être définie que si on lui associe un niveaud'organisation :

•diversité génétique,

•diversité taxonomique,

•diversité interspécifique,

•diversité écosystémique,

•diversité paysagère…

2.2.1/ Diversité spécifique :

Par exemple une île hébergeant 2 espèces d’Angiospermes et 1 Ptéridophyte a une plusgrande diversité taxinomique qu’une île ayant trois espèces d’Angiospermes mais pasde Ptéridophytes.

Elle peut être évaluée à trois niveaux différents :

 biocénose ;

 région ;

 groupe systématique.

Au niveau des BIOCENOSES, la mesure de la biodiversité est difficile car lenombre d’espèces présentes peut dépasser le millier, parfois plus dans des milieuxcomplexes comme la forêt équatoriale.

En outre, les biocénoses n’ont pas toujours des limites bien marquées surtoutsi elles concernent des animaux. Pour évaluer de façon précise la biodiversité, c’estdans le cadre d’un taxon que cela est le plus facile.

La mesure de la biodiversité tient compte des effectifs des différentesespèces. A nombre égal d’espèces, un peuplement a une diversité plus élevée si toutesles espèces qui le composent ont à peu près les mêmes effectifs.

Divers indices de diversité ont été proposés :

L’indice de Simpson I :I = 1 – Σ ni (ni – 1)

N (N – 1)

ni = nombre d’individus de l’espèce de rang i

N = Σni nombre total d’individus.

Mais ils existent énormément d’interactions entre ces différents niveaux d’organisation :

Sauf exceptions, les végétaux sont toujours associées avec d'autres espèces végétales etanimales, selon trois niveaux :

•un niveau dit de succession, où les groupements passent par des stades différentspour tendre vers ce qu’on appellera un climax.

Ce terme de climax désigne l'ensemble sol-végétation caractérisant un milieu donné etparvenu, en l'absence de perturbations extérieures, à un état « stable » d'évolution.

•un niveau d'interactions, qui tient compte des nombreuses relations interspécifiques(concurrence, symbiose, mutualisme entre différentes espèces..) et formant uneassociation particulière: chaînes trophique, interactions biotiques ou abiotiques,

•un niveau dit statique, réunissant les paramètres abiotiques du milieu (climat, sol),

Dans le temps, la succession végétale ou colonisation est le processus naturel parlequel un groupe de plantes d’une même station y remplace progressivement un autre.Au début d’une succession végétale, les plantes sont en général des lichens et desmousses, suivis par des herbes, puis des arbustes et enfin des arbres. Une successionvégétale est donc une séquence, une série dynamique de communautés qui sur unmême complexe climat-sol, préparent le terrain à une autre communauté pluscomplexe, jusqu'au stade théorique ultime qu’est le climax.

Dans l’espace, la succession dynamique des différents stades de peuplement tend versl’institution d'un équilibre populations-milieu qui modifie l’occupation de l’espace :densification des populations, structuration verticale et horizontal, augmentation desrelations entre des espèces de plus en plus variées…

Variabilité interannuelle de l'écosystème : les successions écologiques.

Exemple : évolution de la végétation spontanée en climat méditerranéen :

Dégradation de la forêt

Climax : forêt de chêne vert

(calcaire, silice …)

Garrigue à chêne kermès

Stade à Asphodèles

Pelouse à Aphyllantes

Et Dorycnie

(marnes)

Pelouse à Brachypode

phoenicoides

(calcaires marneux)

Pelouse à Brachypode

rameux

(calcaires)

Garrigue à romarin

(calcaires marneux)

Garrigue à thym

(calcaires)

Sol nu

Evolution de la végétation spontanée en climat méditerranéen

Reconstitution de la forêt

Sol cultivé abandonné

Chênaie d’Yeuse arborescente

(100 ans)

Pinède transitoire

(pins d’Alep, 30 ans)

Stades forestiers

Friche avec à inule visqueuse

« Mauvaises herbes »

Stades post-culturaux

Friche à Poacées vivaces

(Agropyrum, Brachypode phoenicoide)

Friche avec Cistes et arbustes

(embuissonnement)

Friche avec sous-arbrisseaux

(thym, lavande, romarin)

Stades pré-forestiers

En 1988, Norman Myers propose, avecl'aide de l'association ConservationInternationale, le concept de « pointchaud de la Biodiversité ». Celacorrespond aux régions du monde où labiodiversité est considérée comme laplus riche mais aussi comme la plusmenacée.

Recouvrant seulement 11,8 % de la surface des terres émergées de la planète, cespoints chauds abritent 44 % des espèces de plantes et 35 % des vertébrés terrestres.

Au total, 34 points chauds de biodiversité ont été identifiés dont 20 se situent auniveau des tropiques.

Pour obtenir ce statut, une région doitremplir deux critères principaux : abriterau moins 1 500 espèces de plantesvasculaires endémiques et avoir perduau moins 70 % de son habitat initial.

2.2.2/ Notion de « points chauds » de la Biodiversité :

La biodiversité en milieu terrestre : exemple de la flore en milieu tropical

Forêt tropicale humide (= tropical evergreen forest = forêt tropicale sempervirente)

Ce sont les biomes les plus riches en espèces et les mieux structurés. Ellessont typiques de la zone équatoriale où la température annuelle moyenne se situeentre 25° et 30° et où la température la plus faible ne descend pas en dessous de18°C. Les précipitations sont réparties sur toute l’année et sont particulièrementabondantes variant de 2000 à 5000 mm. Ce climat chaud et humide permet ledéveloppement d’une végétation très dense.

Localisation : dans trois vastes domaines équatoriaux :

•En Amazonie avec une extension plus grande au sud qu’au nord.

•En Afrique Occidentale et Centrale.

•En Asie du Sud Est (Vietnam, Malaisie, péninsule malaise, Sumatra, Java, Bornéo,Philippines, Nouvelles Guinées, côte NE Australie).

Composition floristique forte : parfois plus de 40 espèces d’arbres sur unhectare (par comparaison environ 12 espèces dans une forêt européenne).

Très grande richesse dans le Sud Est Asiatique avec 3000 espèces d’arbres.

Cette richesse floristique s’étend également aux espèces non arborescentes,herbes, arbustes, arbrisseaux, buissons, lianes et épiphytes.

Autre exemple : Brésil avec 40000 espèces en comparaison avec la France riche de 4600espèces considérée comme déjà riche car en contact avec plusieurs domainesfloristiques (Atlantique, méditerranéen, alpin).

Les peuplement mono spécifiques sont rares dans les forêts primaires.

Le record de diversité végétale a été rencontré dans une forêt amazoniennede l’Equateur dite Terra Firme à 260 m d’altitude. Sur un hectare, se trouvent 1561arbres de plus de 5cm de diamètre appartenant à 473 espèces, 87 genres et 54familles.

Remarque : les familles les mieux représentées sont les Fabacées, les Lauracées et lesSapotacées.

Biodiversité élevée des régions tropicales :

L’existence d’un gradient de diversité croissante vers les basses latitudes estun phénomène bien connu. La biodiversité est faible dans les régions polaires et dansles déserts, modérée dans les régions tempérées et maximale dans les régionstropicales en particulier les forêts humides et les mangroves.

Remarque : les forêts tropicales qui ne couvrent que 7% de l’ensemble des continentsabritent un peu plus de 50% des espèces du globe.

De nombreux exemples peuvent illustrer cela :

La forêt de Côte d’Ivoire renferme 600 espèces d’arbres et celle de Malaisie2000 alors que les forêts de toute l’Europe en possède moins de 100.

On connaît 1025 espèces de plantes à fleurs dans 1,7 km² d’une forêt de plaineen Equateur.

2.2.3/ La diversité spécifique d'un écosystème, d'une aire géographique :

la diversité générique, familiale, etc., ou sub-spécifique etc.

Les méthodes peuvent être très variées, exemple de la méthode de Mac Kinnon :

Sur un lieu donné, chaque espèce nouvelle est notée jusqu’à ce qu’on atteigne 20espèces. On recommence alors une nouvelle liste sur le même principe (les mêmesespèces peuvent être notées de nouveau).

liste a

liste b

Liste c

Liste d

Liste …

liste a

liste A

liste b

liste B

liste c

liste C

liste d

liste D

liste…

liste A

liste B

Liste C

Liste D

Liste …

Nbre total

D’espèces vues

Espèces d’oiseaux en Indonésie

Forêt riche

Forêt pauvre

+ 32m2

+ 16m2

+ 8m2

Evaluation de la Biodiversité : exemple de la méthode de l’aire minimale.

Sur un lieu donné, chaque espèce nouvelle est notée dans un carré de 1m2. On doubleensuite la surface étudiée (2m2 , 4m2, 8m2, 16m2, 32m2, 64m2, …) tant que l’on met enévidence de nouvelles espèces sur cette nouvelle aire (les mêmes espèces ne peuventpas être notées de nouveau).

1m2

+ 1m2

+ 2m2

+ 4m2

2.2.4/ Aspects morpho-anatomiques et architecturaux :

Dominance (ou non) d'une (ou de plusieurs)formes biologiques :

Phanérophytes, Chamaéphytes,Hémicryptophytes, Géophytes,Thérophytes, Hélophytes, Hydrophytes.

(ou, chez les oiseaux – granivores, insectivores,limicoles, etc. (même si peu apparentés).

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\bournerias 1\Raunkier.jpg$

La classification de Raunkiaer est basée sur le degré de réduction des plantes au cours de la mauvaise saison, donc la morphologie dela plante pérenne. La classification initiale ne concerne que les végétaux supérieurs, qu’elle divise en deux grandes catégories selonque leurs méristèmes (bourgeons) bénéficient ou non d’une protection contre le gel assurée par la couverture de neige qui couvre lesol. Le niveau de 5 cm est retenu comme épaisseur moyenne du manteau neigeux.

2.2.5/ Stratification des biocénoses, organisation verticale et horizontale des biomes,continuité des strates :

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\bournerias 1\Ecologie zonation altitudinale latitudinale 2.jpg$

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\bournerias 1\Ecologie zonation altitudinale latitudinale.jpg$

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\bournerias 1\Ecologie zonation altitudinale latitudinale 2.jpg$

Biome : communauté biotique de tous lesorganismes d’une zone climatique. Lesbiomes sont définis selon leur formationvégétale dominante.

Les biomes ne varient pas uniquement enfonction de la latitude mais aussi en fonctionde l’altitude.

Étage collinéen : culture + forêts de feuillus declimat doux ;

 Étage sub-montagnard : 500-1000 m d’altitude,forêt de hêtre (aire naturelle) + conifères(plantations par l’homme) ;

 Étage montagnard : 1000-1600 m d’altitude, forêtsmixtes de sapins = épicéas + hêtres et dans la partiesupérieure épicéas + mélèzes ;

 Étage subalpin : 1600-2200 m, limite naturelle desarbres, forêt remplacée par des fourrés d’arbustesavec Pinus mugo (pin de montagne) ou Alnus viridis(aulne) + prairies ouvertes ;

 Étage alpin : 2200-3000 m, à toundra arctique,landes avec Dryas octopetala, Ranunculus glacialis,Gentiana sp., Betula et Salix nains ;

Étage subnival : 3000-3300 m, plantes coussinets ;

 Étage nival : neiges et glaciers, lichens et mousses.

2.3/ la diversité écosystémique :

La diversité écosystémique est plus difficile à mesurer que la diversitéspécifique ou génétique car les frontières entre communautés et écosystèmes sontfloues. D’autres expressions de la biodiversité peuvent être importantes :

 abondance relative des espèces ;

 structure des populations en classes d’âges ;

 répartition des communautés dans une région ;

 variations de composition et de structure au cours du temps ;

 parasitisme, prédation, mutualisme.

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\diapo fred\058.jpg$

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\diapo fred\003.jpg$

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$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\diapo fred\j.jpg$

Cela peut être faux :

Un paysage composite peut être très « banal » surtout dans le cas d’une forteanthropisation.

En revanche, un paysage exclusivement forestier peut avoir des éléments trèsspécifiques liés à une histoire ancienne et continue, avec un fort volume de bois mortsde gros diamètres…. D’où le concept de Naturalité qui peut induire une forte richessetaxonomique en Coléoptères ou Bryophytes …

La naturalité, dans son sens environnemental, renvoie au caractère sauvage d'un paysage ou d'unmilieu naturel. Il s'agit d'une traduction, reconnue depuis les années 1960, du mot anglaiswilderness. Est qualifié de naturalité un milieu naturel tel que « la terre et sa communauté de viequi ne sont point entravés par l'homme, où l'homme lui-même n'est qu'un visiteur de passage ».

Intuitivement on pourrait penser qu’un paysage composite constitué d’une petite mare,d’une petite forêt, de prés…. Etc , aura une biodiversité plus grande qu’un ensembleplus uniforme (une forêt au climax par exemple).

http://www.polebocage.fr/IMG/jpg/BOISSINOT_A_mare.jpg

la diversité paysagère :

Mais la diversité est plus que cela (diversité ≠ disparité) :

En haute montagne :

Prairie de 40 espèces = richesse

Espèces « intéressantes », endémiques (?), micro-différenciées

par rapports à celles des vallées voisines (calcul des % de similitudes…)

En plaine :

Prairie de 40 espèces = pauvreté de la biodiversité

Espèces banales

2.4/ La diversité temporelle

2.4.1/ Les échelles temporelles courtes :

variabilité intra- ou interannuelle de l'écosystème, succession écologique :

Exemple : une forêt caducifoliée a une beaucoup plus grande diversité intra annuellequ’une forêt sempervirente. (les peuplements d’oiseaux peuvent aussi beaucoupchanger).

été

hiver

Forêt caducifoliée

Remarque : La diversité intra annuelle peut être perçue par la notion de successions écologiques

Forêt sempervirens

Aspects saisonniers de la végétation :

Soit, toujours le même aspect au cours de l’année

Soit, aspects différents : alternance entre une phénophase feuillée etune phénophase de dénudation.

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\diapo fred\013.jpg$

Forêt mixte, automne

$C:\Fth\FRED\ENSEIGNE\Deug2p3\Cours biodiv\diapo fred\014.jpg$

Forêt mixte, hiver

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Forêt mixte, été

2.4.2/ Les échelles temporelles longues :

On parle parfois de « Sixième Extinction » pour désigner cetteextinction massive et contemporaine des espèces, l’extinction Holocène, en référenceaux cinq grandes vagues d'extinctions massives survenues sur Terre au cours des tempsgéologiques.

Depuis le Sommet de la Terre de 1992, il est établi que la biodiversité estgravement menacée par les activités humaines. Depuis son apparition il y a 100 000ans, l’Homme a eu un impact croissant sur l'environnement.

Avec la révolution industrielle, certains scientifiques soutiennent que lerapport de domination de l'Homme sur la nature marque l'entrée dans une nouvelle« époque géologique », l’Anthropocène. La disparition des espèces est le signe le plusvisible de cette érosion de la biodiversité.

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Crise biologique majeure

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Key Angioperms pollinisators (responsible for angiosperm radiation in Cretaceous) Labandeira et al. 2001

Paratrichoptera

Diptera

Siphonoptera

Mecoptera

Trichoptera

Lepidoptera

Hymenoptera

Neuroptera

Raphidioidea

Megaloptera

Strepsipetera

Coleoptera

animals biodiversity (biobookPaleo5.html)

Protists and plants biodiversity (biobookPaleo5.html)

3.1/ Dispersion, diversification des Angiospermes (selon 4 étapes) :

1/ Phase de caractérisation évolutive du groupe : à partir d’aires géographiquesrestreintes, différenciation progressive pendant une durée assez longue puis, àl’optimum évolution, diversification, groupe devenu compétitif.

4/ Phase d’extension par adaptation : Les végétaux se développaient dans desconditions plus froides et essayent de s’adapter à des conditions plus chaudesentraînant des processus de diversifications.

3/ Phase d’occupation active : phase de diffusion en tache d’huile à partir des airesrelais. La diffusion fait jouer une concurrence entre les groupes déjà en place et lesniveaux plus évolués (compatibilités). Cette phase est favorisée par l’éclatement duGondwana (l’Inde rejoint sa position actuelle, l’Antarctique migre vers le Sud) et parla recrudescence des éruptions volcaniques. Cette phase se déroule sous un climatchaud et humide favorable au développement des Angiospermes et peu favorablesau maintien des Gymnospermes (climat froid favorable).

2/ Phase d’essaimage et d’irradiation : extension à partir d’une ou plusieurs airesberceaux, puis à partir d’aires relais.

3/ Exemple de l’apparition et de la diversification des Angiospermes :

3.2/ Aires d’origines (hypothèse mono/polytopique) :

Remarque sur l’aire d’origine des Angiospermes :

Les hypothèses sont contradictoires. Tout le monde est à peu près d’accord pourimaginer que les premières Angiospermes sont nées dans la région équatoriale. Leshypothèses s’appuient sur la concentration présente de familles réunissant le plus decaractères primitifs (fleurs à structure strobilaire, éléments femelles non protégés,absence de vaisseaux dans les tissus conducteurs du xylème, pollen à un seul pore et unseul sillon (= monocolpé)...).

1/ Certains auteurs affirment que le berceau se situe là où se trouvent le plus grandnombre de familles primitives, c’est-à-dire le sud-est asiatique. Et la radiationévolutive a eu lieu à partir de cette aire berceau.

En regardant les cartesde répartition desfamilles primitives, onremarque que la plusgrande concentrationn’est pas dans la régionéquatoriale mais sub-tropicale (beaucoup enChine).

A partir de cela,plusieurs hypothèsesont été proposées :

2/ d’autres auteurs ont retenu l’idée polytopique c’est-à-dire l’existence de plusieursaires d’origine. Plusieurs centres de différenciations (Guyane, secteur Ouest Africain,secteur Indo-Malgache, secteur SE Asiatique + Malaisie, secteur Australie =Australopapou).

Plaine ou montagne ?

Remarque sur le problème du lieu d’apparition des Angiospermes : plaine oumontagne ?

Pour de nombreux auteurs, les Angiospermes ont dû apparaître en montagne car onconnaît en altitude de nombreuses formes présentant des caractères primitifs.L’orogenèse aurait favorisée le développement de certaines espèces. En effet,l’apparition des angiospermes en altitude pourrait expliquer l’absence de restes à labase du Crétacé inférieur. Les milieux en altitude sont peu favorables à laconservation du matériel. (Dans les plaines, il y a des lacs favorables aux processus defossilisations). Des montagnes, les Angiospermes seraient descendues coloniser lesplaines.

mer

cours d’eau

lac

rivière

en méandres

plaine d’inondation

levées

rivière

en tresses

marais

dulçaquicole

estuaire

marais saumâtre

P.I.

R.T.

M.D.

M.S.

Barrémien

-116 Ma

Aptien-

Albien

-114 Ma

Albien

-108 Ma

remplacement

des ptéridophytes

par des Conifères :

fermeture du milieu

humidification

apparition des

Angiospermes

réchauffement

diversification

diversification des

Angiospermes

R.T.

P.I.

M.D.

M.S.

R.T.

P.I.

M.D.

M.S.

R.T.

P.I.

M.D.

M.S.

Ptéridophytes

Gymnospermes

Coniférales

Angiospermes

Autres

Gymnospermes

Albien

-108 Ma

Cénomanien

-96 Ma

Turonien

Santonien

-87 Ma

remplacement

des Conifères

par des Lauraceae

et des Platanaceae

réchauffement

apparition des

Lauraceae, Platanaceae

et «Myricoides»

réchauffement

apparition des

Angiospermes

réchauffement

développement des

Platanaceae

et «Myricoides»

Refroidissement

apparition des

monocotylédones

diminution des

Conifères

refroidissement

R.T.

P.I.

M.D.

M.S.

R.T.

P.I.

M.D.

M.S.

R.T.

P.I.

M.D.

M.S.

L'impact des quatre grands facteurs anthropiques :

•Destruction et contamination des milieux naturels,

•Prédation en excès et surexploitation des ressources naturelles,

•Introductions anarchiques des espèces d'un milieu à l'autre,

•Réchauffement climatique.

a entraîné une grave perte de la diversité biologique, largement irréversible.

4/ La biodiversité menacée :

Ainsi, 50 % de la superficie d'au moins la moitié des 14 biomes de la planète a été déjà convertis enterre de culture. La déforestation a détruit 16 millions d'hectares de forêts par an dans les années1990 et 13 millions d'hectares ont également disparu au cours des années 2000. L'une desprincipales conséquences de cette utilisation du sol est la fragmentation des habitats qui a desrépercussions graves sur de nombreuses espèces.

Les espèces ou groupes d'espèces les plus surexploités sont les poissons et invertébrés marins, lesarbres, les animaux chassés pour la « viande de brousse », et les plantes et les animaux recherchéspour le commerce d'espèces sauvages. En 2012, la FAO constate que 57 % des stocks de pêche enmer sont exploités au maximum de leur capacité et qu'environ 30 % sont en situation de surpêche.

4.1/ Pourquoi conserver la biodiversité ?

Selon la FRB (Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité), les valeurs associées à labiodiversité peuvent être de trois natures :

•les valeurs intrinsèques, liées à l'importance de la biodiversité en elle-même etpour elle-même en considérant qu'il est du devoir moral de la préserver ;

•les valeurs patrimoniales, liées à l'intérêt culturel, identitaire et historique que revêtla biodiversité et qui en font un patrimoine à conserver ;

•les valeurs instrumentales, liées aux ressources et aux services utiles que fournit labiodiversité aux sociétés humaines. À cette catégorie se rajoutent les valeursd'option qui correspondent à l'usage potentiel futur de la biodiversité.

4.2/ Quels moyens pour conserver la biodiversité ?

On peut distinguer trois grandes approches relatives à la sauvegarde de la biodiversité :la protection, la conservation et la restauration.

•La conservation repose sur l'idée de garder en l'état un milieu naturel. Laconservation in situ, c'est-à-dire directement dans le milieu naturel, passe par lacréation d'aires protégées. (Cette méthode est souvent vue comme la stratégie idéalemais est rarement possible). En complément, il existe des mesures de conservationex situ qui consistent à sortir une espèce menacée de son milieu naturel afin de laplacer dans un lieu à l'abri sous la surveillance de l'Homme (parc animalier, banquede graines,…) ;

•La protection admet l'exploitation des ressources naturelles par les activitéshumaines mais vise à en fixer des limites raisonnables pour en permettre lerenouvellement ;

•La restauration a pour objectif de réintroduire la biodiversité et rétablir la santé desécosystèmes, soit en procédant à la réhabilitation de milieux dégradés, soit enréintroduisant des espèces en voie d'extinction dans leur milieu naturel.

Modèle économique

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