La biodiversité : trois échelles sous pression

La biodiversité désigne la diversité du vivant — mais ce mot, très médiatisé, est presque toujours employé de travers : on le réduit au nombre d'espèces. Le programme de seconde t'apprend à le penser à trois échelles emboîtées.

Première échelle : la diversité des écosystèmes. Un écosystème, tu le sais depuis la 6e, est l'ensemble formé par un milieu et les êtres vivants qui l'habitent, avec leurs interactions. Une forêt, une mare, une prairie, un estuaire sont des écosystèmes différents — et un territoire qui possède les quatre est plus divers qu'un territoire couvert d'une seule forêt, même immense.

Deuxième échelle : la diversité des espèces. Au sein de chaque écosystème vivent plus ou moins d'espèces, en proportions plus ou moins équilibrées. Deux grandeurs, que tu manipuleras en exercice, la mesurent :

• la richesse spécifique : le nombre d'espèces recensées dans un relevé ;
• l'abondance relative d'une espèce : la part de son effectif dans l'effectif total du relevé, en pourcentage.

Ces deux grandeurs ne disent pas la même chose. Un relevé de $4$ espèces aux effectifs équilibrés et un relevé de $4$ espèces dont une écrase toutes les autres ont la même richesse et des structures très différentes — l'exemple guidé le démontrera par le calcul.

Troisième échelle : la diversité génétique. Au sein de chaque espèce, les individus portent des allèles différents — les versions d'un même gène que tu connais depuis la 3e. Cette diversité-là est invisible à l'œil nu et pourtant vitale : c'est elle qui donne prise à la sélection naturelle quand le milieu change. Une population génétiquement appauvrie — par un goulot d'étranglement, par exemple — est une population fragile, même si ses effectifs semblent confortables.

La biodiversité, c'est donc les trois étages à la fois : des écosystèmes variés, peuplés d'espèces variées, composées d'individus génétiquement variés. Protéger la biodiversité, c'est agir aux trois échelles — et mesurer son érosion demande de regarder les trois.

La biodiversité n'a jamais été stable. Les archives fossiles montrent une diversité en perpétuel remaniement : des espèces apparaissent, d'autres s'éteignent, en permanence. Cinq crises biologiques majeures — des effondrements massifs et planétaires de la diversité — jalonnent l'histoire du vivant ; la plus célèbre, il y a $66$ millions d'années, à la fin du Crétacé, a emporté les dinosaures non aviens. Après chaque crise, la diversification a repris... en millions d'années. La biodiversité actuelle est donc un instantané : le résultat, toujours provisoire, de l'évolution — sélection naturelle et dérive génétique comprises.

Ce qui est inédit aujourd'hui, c'est le rythme. Dire que « la biodiversité a toujours varié » ne minimise en rien la situation présente : ce qui distingue notre époque, c'est un rythme d'extinction très supérieur au rythme naturel, et sa cause — les activités humaines. Le rapport mondial IPBES de 2019 estime qu'environ un million d'espèces animales et végétales sont menacées d'extinction. La comparaison des rythmes, pas l'existence des extinctions, mesure l'impact humain.

Cinq mécanismes d'érosion à savoir reconnaître. Une activité humaine érode la biodiversité par :

1. la fragmentation des habitats — une route ou une autoroute découpe un milieu en fragments isolés ; les populations morcelées, plus petites, subissent plus fortement la dérive génétique et s'appauvrissent ;
2. la surexploitation — pêche, chasse ou cueillette prélèvent plus d'individus qu'il n'en naît ;
3. la pollution — pesticides, plastiques, engrais atteignent des espèces qui n'étaient pas visées ;
4. l'introduction d'espèces exotiques — une espèce déplacée par l'homme prolifère dans un milieu qui n'a pas d'histoire commune avec elle ;
5. le changement climatique — les conditions de vie se déplacent plus vite que beaucoup d'espèces ne peuvent les suivre.

Identifier le mécanisme n'est pas un exercice de vocabulaire : c'est lui qui dicte la réponse efficace — corridor écologique pour relier des fragments, quotas contre la surexploitation, dépollution, contrôle des introductions, réduction des émissions.

Une espèce n'est pas invasive « par nature ». Le ragondin, la jussie ou le frelon asiatique, qualifiés d'invasifs en France, ne sont pas des espèces « agressives » en soi. Dans son milieu d'origine, chaque espèce est régulée : prédateurs, parasites, concurrents et ressources limitées bornent ses effectifs. Introduite ailleurs, elle peut échapper à ces régulations — le milieu d'accueil n'a pas coévolué avec elle — et proliférer. « Invasive » décrit une situation (une espèce, un milieu d'accueil, une introduction), jamais une propriété de l'espèce. La preuve : la plupart des espèces introduites ne deviennent jamais invasives.

Deux parcelles de prairie font l'objet d'un relevé modélisé — les espèces sont réelles et typiques de ce milieu, les effectifs choisis pour un calcul exact.

1. Richesse spécifique. On compte les espèces — les lignes du tableau — sans regarder les effectifs : $4$ espèces dans chaque relevé. Les deux parcelles ont la même richesse spécifique.

2. Effectifs totaux. Relevé A : $12 + 10 + 9 + 9 = 40$. Relevé B : $28 + 4 + 4 + 4 = 40$. Mêmes totaux, également.

3. Abondances relatives du criquet. L'abondance relative rapporte l'effectif de l'espèce au total du relevé. Dans A :

Dans B :

4. Compléter le tableau des abondances. Dans A : criquet $30$ %, campagnol $\dfrac{10}{40} \times 100 = 25$ %, alouette et trèfle $\dfrac{9}{40} \times 100 = 22{,}5$ % chacun. Dans B : criquet $70$ %, puis $\dfrac{4}{40} \times 100 = 10$ % pour chacune des trois autres espèces. Vérification : $30 + 25 + 22{,}5 + 22{,}5 = 100$ et $70 + 10 + 10 + 10 = 100$.

5. Conclure. Même richesse spécifique ($4$ espèces), mêmes effectifs totaux ($40$ individus) — et pourtant deux communautés très différentes : A est équilibrée (aucune espèce ne dépasse $30$ %), B est dominée par le criquet ($70$ %), les trois autres espèces y étant marginales. Si un aléa frappe l'espèce dominante de B, l'essentiel de la communauté s'effondre ; A, mieux répartie, encaisse mieux. Le nombre d'espèces ne suffit donc pas à décrire la biodiversité : il faut aussi la répartition des abondances — et c'est un calcul, pas une impression.

Figure (fig.biology.biodiversity-three-scales, SVG programmatique à produire) : les trois échelles de la biodiversité présentées en trois panneaux emboîtés par des flèches de zoom, de gauche à droite, du plus vaste au plus fin.

• Panneau 1, « écosystèmes » : un paysage stylisé vu de haut, découpé en quatre zones aux motifs distincts (et non aux seules couleurs) : forêt, prairie, mare, haie. Chaque zone porte son étiquette ; une légende indique « un même territoire, quatre écosystèmes ».
• Panneau 2, « espèces » : une flèche de zoom part de la zone prairie et ouvre un panneau montrant les deux diagrammes en barres de l'exemple guidé, côte à côte, axes gradués de $0$ à $100$ % partant de zéro : relevé A ($30$, $25$, $22{,}5$, $22{,}5$ %) et relevé B ($70$, $10$, $10$, $10$ %), quatre espèces chacun. Une étiquette commune : « même richesse spécifique : $4$ espèces » ; une double flèche compare les barres du criquet : « abondances $30$ % contre $70$ % ».
• Panneau 3, « gènes » : une flèche de zoom part d'une des barres et ouvre un panneau montrant huit silhouettes de campagnols identiques, sous chacune desquelles figure une paire de segments symbolisant les deux exemplaires d'un gène, avec deux motifs d'allèles (segment plein, segment hachuré) répartis inégalement. Étiquette : « au sein d'une espèce, des allèles différents — la diversité invisible ».
• Un bandeau inférieur relie les trois panneaux : « La biodiversité, c'est les trois étages à la fois. La mesurer, c'est compter à chaque étage. »
• Un cartouche d'alerte : « Compter les espèces ne suffit pas : les relevés A et B en ont autant, et tout les oppose. »

Ce qu'il faut lire. Suis le chemin des zooms : territoire, puis relevé, puis individus — chaque panneau compte autre chose (des écosystèmes, des espèces et leurs abondances, des allèles). Arrête-toi sur le panneau 2 : c'est la démonstration visuelle de l'exemple guidé — richesses égales, barres sans commune mesure.

Pour une lecture sans l'image : la figure enchaîne trois panneaux reliés par des flèches de zoom. Le premier montre un territoire découpé en quatre écosystèmes — forêt, prairie, mare, haie — distingués par des motifs. Le deuxième agrandit la prairie et juxtapose deux diagrammes en barres de quatre espèces chacun, gradués de zéro à cent pour cent : un relevé équilibré, trente, vingt-cinq et deux fois vingt-deux et demi pour cent, face à un relevé dominé à soixante-dix pour cent par une espèce, les trois autres à dix. Le troisième agrandit une population de campagnols et symbolise, sous chaque individu, ses deux exemplaires d'un gène portant des allèles figurés par deux motifs inégalement répartis. Un bandeau et un cartouche rappellent que la biodiversité se compte aux trois étages et que le nombre d'espèces, identique dans les deux relevés, ne suffit pas à les distinguer.

Unités. Richesse spécifique et effectifs sont des dénombrements sans unité ; les abondances relatives s'expriment en pourcentage. Les durées géologiques citées dans la leçon s'expriment en millions d'années (Ma) : la crise Crétacé-Paléogène date d'environ $66$ Ma.

Domaine de validité, essentiel ici. Ces grandeurs décrivent un relevé : un échantillon, daté et localisé, pas le milieu entier — deux relevés de la même parcelle à deux saisons peuvent différer. Elles ne mesurent que la deuxième échelle de la biodiversité, celle des espèces : ni la diversité des écosystèmes, ni la diversité génétique, qui demandent d'autres outils. Conclure « la biodiversité de la parcelle vaut tant » à partir d'un seul relevé serait donc doublement abusif.

1. Réduire la biodiversité au nombre d'espèces. C'est l'erreur centrale du chapitre, et l'exemple guidé la réfute par le calcul : deux relevés de même richesse spécifique ($4$ espèces) peuvent décrire une communauté équilibrée et une communauté écrasée par une seule espèce. La biodiversité se joue à trois échelles — écosystèmes, espèces et leurs abondances, gènes.
2. Croire la biodiversité stable avant l'homme. Les archives fossiles montrent l'inverse : un remaniement permanent et cinq crises majeures, dont celle qui a emporté les dinosaures non aviens il y a $66$ millions d'années. Ce qui caractérise l'époque actuelle, c'est le rythme des extinctions et sa cause humaine — pas l'existence même des extinctions.
3. Penser qu'une espèce est invasive par nature. Aucun trait ne rend une espèce envahissante en soi : dans son milieu d'origine, elle est régulée par ses prédateurs, parasites et concurrents. C'est le contexte d'introduction — un milieu d'accueil sans histoire commune avec elle — qui fait l'invasion. La plupart des espèces introduites ne deviennent d'ailleurs jamais invasives.
4. Rapporter une abondance au mauvais total. L'abondance relative se calcule sur l'effectif total du relevé, pas sur l'effectif d'une autre espèce ni sur un total partiel. Le garde-fou : la somme des abondances d'un relevé complet vaut exactement $100$ %.
5. Juger un milieu « pauvre » sans valeur. Une tourbière ou une dune compte peu d'espèces, mais des espèces qui ne vivent que là : détruire ce milieu les raye entièrement. La rareté à l'échelle des écosystèmes compte autant que l'abondance à l'échelle des espèces.
6. Croire qu'une population nombreuse est tirée d'affaire. Après un goulot d'étranglement, l'effectif peut se reconstituer sans que la diversité génétique suive — tu l'as vu avec l'éléphant de mer boréal. Une population génétiquement uniforme offre peu de prise à la sélection naturelle si le milieu change : la troisième échelle se moque des apparences.
7. Confondre les mécanismes d'érosion. Fragmentation (le milieu est découpé), surexploitation (il est vidé), pollution (il est contaminé), introduction d'espèces (il est envahi), changement climatique (il est déplacé) : chaque mécanisme appelle une réponse différente. Un diagnostic flou produit des mesures de protection inefficaces.

À quoi t'attendre. Le modèle d'entraînement associé à cette leçon affiche un relevé — prairie, mare, sol forestier ou haie, aux espèces réelles — et demande une richesse spécifique, un effectif total ou une abondance relative en pourcentage. Sa variante la plus instructive affiche deux relevés de même richesse, l'un équilibré, l'autre dominé par une espèce : exactement la démonstration de l'exemple guidé. La réponse est un nombre exact.

Énoncé type — entièrement corrigé.

Deux parcelles de prairie font l'objet d'un relevé.

Relevé A : criquet des pâtures $12$, campagnol des champs $10$, alouette des champs $9$, trèfle blanc $9$.

Relevé B : criquet des pâtures $28$, campagnol des champs $4$, alouette des champs $4$, trèfle blanc $4$.

Quelle est l'abondance relative du criquet des pâtures dans le relevé B, en pourcentage ?

Correction.

Effectif total du relevé B : $28 + 4 + 4 + 4 = 40$.

Abondance relative du criquet dans B :

Les deux relevés ont pourtant la même richesse spécifique — $4$ espèces chacun. Mais dans A, le criquet ne représente que $\dfrac{12}{40} \times 100 = 30$ % de l'effectif : communauté équilibrée d'un côté, dominée de l'autre. Le nombre d'espèces ne distingue pas ces deux communautés ; la répartition des abondances, si.

Auto-contrôle : calcule toujours l'effectif total du relevé demandé avant l'abondance, et vérifie que la somme des abondances de ce relevé fait $100$ % — ici $70 + 10 + 10 + 10 = 100$. Une somme différente signale un total faux ou une espèce oubliée.