Biodiversité, changements globaux, conservation :...

Conférence Rectorat – Gradignan, 2009

Didier Alard

Biodiversité, changements globaux,

conservation : quelques enjeux de la

recherche en écologie

Didier Alard

Université de Bordeaux

UMR INRA BIOGECO

Mai 2009


Didier Alard

2


Didier Alard

3

La biodiversité…

un concept environnemental

Développement humain

BIODIVERSITE

Développement

durableUsages : conservation Ethique : préservation

Facteurs de contrôleRôle fonctionnel

Scientifiques

un concept écologique

La publication

La « public action »


Didier Alard

4

Ecologie Environnement

Mesurer la

biodiversité?

Question de

recherches

Question

sociétales

Une métrique

Caractériser des niveaux

d’organisation biologique

Variable d’état

Consensus

Un indicateur

Outils de médiation

Information finalisée (conseil,

prise de décision, communication, …)

Pertinence


Didier Alard

5

Le Millenium Environmental Assessment

Nations Unies (2000-2005)

Objectifs: conséquences,

réduction pauvreté 2010

Living planet index: 1970=100


Didier Alard

6


Didier Alard

7

communauté

population

Echelle spatiale

individu

organe

tissu

cellule

organite

molecule

Approche intégrative?

PRODUCTION

PRIMAIRE

Compétition pour

la lumière

Plasticité

morphologie S/R

Morphologie

foliaire (Ombre-

Lumière)

Activités

photosynthétique

Métabolisme

voie C3/C4/CAM

Chlorophylle

Biologie des

processus

Biologie des

structures

Décrire des

formes,

inventaire de la

DIVERSITE,

TAXONOMIE

Décrire des

interactions

fonctionnelles

entre les entités

biologiques,

étude de la

COMPLEXITE


Didier Alard

8

LES COMPOSANTES

DE LA BIODIVERSITECOMPOSITION

FONCTION

STRUCTURE

Gènes

Espèces

Communautés

Ecosystème

Processus

génétique

Processus

démographique

Interactions

biotiques

Processus

écosystémiques

Paysage

Communauté

Population

Génome

In Noss, 1990. Indicators for monitoring biodiversity: A hierarchical

approach. Conservation Biology, 4: 355 - 364.


Didier Alard

9

1. Pourquoi s’intéresser à la

biodiversité?

Première moitié du 20ème siècle

Insuffisance alimentaire

Prédation et ravageurs (Métropole et Colonies)

« Nuisibles et utiles »

Année 1970s

Autosuffisance, technologie et mécanisation

Bilan destruction des espèces et habitats

Notion d’environnement puis de biodiversité


Didier Alard

10

La question démographique

La population humaine croit géométriquement alors que les ressources qui la supportent croissent arithmétiquement

Thomas MALTHUS

An essay of the Principle of

Population (1798)

Ex Ile de Pâques

À l’origine, forêts denses avec une riche biodiversité,

colonisée par l’Homme il y a 400 ans (<10 000 h);

En 1877, 111 habitants et 200 statues de pierre.


Didier Alard

11

La Convention sur la Diversité

Biologique (CDB)

Conférence de RIO (1992)

Démarches opposées de conservation

vs. d’utilisation la diversité biologique

est-elle une matière première?

La souveraineté des Etats brevets?

Principe de précaution (OGM)


Didier Alard

12

2. Que recouvre ce terme?

La diversité du vivant

Une définition évoluant de « la Nature » à

une vision de « la vie sous toutes ses

formes »

Espèces emblématiquessystèmes

complexes


Didier Alard

13

Des « espèces parapluie »…

Étude de la faune de la voûte forestière

de 19 arbres au Panama: 950 espèces de

coléoptères, 80% inconnues!

… aux systèmes complexes

1.5 millions

d’espèces décrites

Estimés varient de

3-30 millions


Didier Alard

14

Les espèces décrites

EUBACTERIA + ARCHAEA 4000

PLANTES (SPERMATOPHYTES) 270 000 (240 000)

CHAMPIGNONS 72 000

ANIMAUX 1 320 000

ARTHOPODES 1 085 000

INSECTES 950 000

COLEOPTERES 400 000

POISSONS 22 000

AMPHIBIENS/ REPTILES/ OISEAUX 4000/ 6500/ 9672

MAMMIFERES 4 327

?


Didier Alard

15

Définitions de la biodiversité

La diversité biologique mesure

la variabilité de tous les organismes vivants et des systèmes écologiques complexes dont ils font partie (CBD)

la variabilité des gènes dans les populations, des organismes dans les communautés, des communautés dans les paysages, des paysages dans les biomes…

l’ensemble des gènes, des espèces et des écosystèmes d’une région (SMB)


Didier Alard

16

Convention sur la Diversité Biologique

Biodiversité (tous les organismes vivants)

Hiérarchie

InformationsDiversité génétique Diversité spécifique

Diversité

écosystémique

CompositionTypes allèles

Allèles rares

Types d’espèces

présentes

Types

d’écosystèmes,

d’habitats

StructureRichesse allélique,

HétérozygotieRichesse, Diversité Richesse, diversité

Processus /

Fonctions

Taux d’échanges: dérive

génétique, isolement

génétique

Traits d’espèces,

interactions,

stabilité

Systèmes ouverts ou

fermés, réseaux

trophiques


Didier Alard

17

Questions de recherche

Les communautés (= guildes) d’organismes associés varient-elles en fonction du génotype de chêne (génétique des communautés)?

Q. petraea Q. robur


Didier Alard

18

Questions de recherche

La variabilité géographique des IB engendre-t-elle une coévolution en mosaïque (=adaptations réciproques ±fortes ou absentes d’un site à l’autre) ?


Didier Alard

19

3. Histoire de la biodiversité

Cinq crises géologiques

d’extinction majeures :

1,5 millions d’espèces =

1% des espèces qui ont

vécu au cours des temps

géologiques

PI PII

Actuellement : 6ème grande crise d’extinction : espèces disparues

du fait des activités humaines depuis l’époque (pré)historique

95% espèces

marines


Didier Alard

20

L’histoire ancienne de l’érosion de la

biodiversité : l’île Maurice

2000 km²

Découverte Portugaise (1516)

Occupation Hollandaise (1598)

Installation Française (1715)

Cession à l’Angleterre (1814)

Indépendance (1968)

1680: extinction du Dodo (Raphus

cucullatus)

1769: Mesure de prévention de l’érosion

(25% des terres doivent rester boisées) et

de protection de l’eau (replantation) par

administration coloniale Française

« L’homme… semble travailler… à la destruction de sa propre espèce. On dirait que l’homme est

destiné à s’exterminer lui-même après avoir rendu la terre inhabitable »

Lamarck, Système analytique des connaissances positives de l’homme, 1820.


Didier Alard

21

Changements historiques récents

Origine des paysages ruraux «traditionnels »

(un siècle)

Redistribution spatiale de la biodiversité

Les espèces « indigènes » et le rôle des pratiques agricoles


Didier Alard

22

Dynamique (pré)historique du paysage

Forêts

prairies

Paysage post

quaternaire

Paysage

«traditionnels»

Paysages

fragmentés Paysage futurs?


Didier Alard

23

4. Géographie de la biodiversité

Approche biogéographique

Disparités biogéographiques

Hot spots de la biodiversité

Approche paysagère

Biogéographie insulaire

Ecologie du paysage


Didier Alard

2424

Prairie steppique

Savane

Toundra

BIOGEOGRAPHIE : LES BIOMES


Didier Alard

25

a: vers de terre (100m² à 500 km² )– Europe

b: oiseaux (grilles 600000 Km²- Nouveau Monde

c: poissons lacustres (Am Nord)

d: Chauves souris (Réserve MAB Pérou


Didier Alard

26

Gradients latitudinaux de

biodiversité: symétrie nord-sud?

?


Didier Alard

27

Points chauds de la Biodiversité


Didier Alard

28

Echelle paysagère

Principaux mécanismes contrôlant la biodiversité à l’échelle du paysage

Rôle des facteurs paysagers: richesse, grain, hétérogénéité, connection


Didier Alard

2929

Généralité de la relation aire/richesse

La loi d’Arrhénius (1921): S=cAz

relation empirique appliquée aux îles

Log S

Log A (km2)-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

4

3

2

1

Europe

FranceRégionSecteur

Biotope

Monde

Station

Relation intra-

continentale

Paléartique

Ancien

Monde

Relation inter-

continentale

(Blondel, 1995)

Relation insulaire


Didier Alard

30

Extension de la biogéographie

insulaire: le dilemme « SLOSS »

Relation aire / espèce

Composante spatiale

Notion de réseau:

approche de l’écologie

du paysage


Didier Alard

31

Question de recherche

Relation biodiversité_hétérogénéité?

Théorie

mosaïque

Hétérogénéité

Gros grain Grain moyen Grain fin

Biogéographie

insulaire


Didier Alard

32

Menaces d’extinctions

par effet direct

exploitation d’espèces ressources

par effet indirect

destruction de l’habitat des espèces menacées

concurrence avec des espèces domestiques ou introduites

5. La crise actuelle de la biodiversité:

du changement global


Didier Alard

33

Scénario pour le réchauffement (2071-2100) en référence à la période actuelle (1961-1990)Schär et al. Nature, 2004

Impacts

macroécologiques

des changements

globaux


Didier Alard

34

Domaine alpin

Domaine montagne (sec)

Domaine montagne (humide)

Domaine continental

Domaine atlantique

Domaine méditerranéen

Domaine atlantique chaud

Modèles climatiques

prévisionnels

2100

2000


Didier Alard

35


Impacts des changements

climatiques sur les niches

écologiques : conservation

vs adaptation?


Didier Alard

36

95

105

115

125

135

145

155

0 400 800 1200 1600Altitude

Date

de d

éb

ou

rrem

en

t

Fagus

Acer

Quercus

Abies

Fraxinus

Ilex


a

b

d

e

c

de

Interaction

espèce*altitude

11

Impacts des changements climatiques sur les interactions

biotiques: décalages phénologiques?


Didier Alard

37

Impacts

macroécologiques

des changements

globaux


Didier Alard

38

Un autre

aspect du

changement

global…

68 Prairies sur sols acide en GB

5-35 kg N ha-1 an-1

Richesse spécifique


Didier Alard

39


Didier Alard

40


Didier Alard

41

Effet possible

toxicité NH4 sur

sols acides


Didier Alard

42

EMEP (European Mapping & Emission Program)

http://www.emep.int

NO3-

NH4+

BEGIN (Biodiversity of European Grasslands – the Impacts of

atmospheric Nitrogen deposition)


Didier Alard

43

N

Changement d’utilisation des territoires (Basse Seine)


Didier Alard

44

La dégradation

généralisée des

avifaunes en Europe

1970-2000

source AEE


Didier Alard

45


Didier Alard

46


Didier Alard

47

Question de recherche?

Données

écologiques

(suivi temporel,

représentativité

spatiale?)


Didier Alard

48

Faune/flores insulaires: PANGEE 3?

Environ 20% des espèces menacées actuellement

par espèces introduites (invasives)


Didier Alard

49

6. La Conservation de la Biodiversité

Gérer la Biodiversité?

Niveaux d’organisations et dimensions?

Logique d’espèces?

Logique d’habitats?


Didier Alard

50

Maintenir la biodiversité…

Maintenir des taxons: «unités évolutives significatives »

qui peuvent être des espèces, voire infra spécifiques

(génétique).

Maintenir des processus: en visant des systèmes

écologiques supportant par exemple des réseaux

trophiques différents (herbivore/détritivore).

N2

CO2

O2


Didier Alard

51

Logique d’espèce ou d’habitat?


Didier Alard

52

Approche fonctionnelle des

espèces

Espèces dominantes

(matricielles)

Espèces marginales

(interstitielles + patrimoniales)

Espèces clé : rôle plus important

que ne le suggère leur biomasse

Espèces

dominantes

Espèces

marginales

Espèces

clés

BIOMASSE

IMP

AC

T


Didier Alard

53

Les objectifs

Espèces patrimoniales

Espèces clés

Espèces dominantes

Communautés

Habitats

Contrôle

Niveau

intermédiaire

Indicateur

Gestion

Suivi

Gérer la

biodiversité?


Didier Alard

54

Déterminisme de la biodiversité

altitude

longitude

profondeur

taille des îles

énergie incidente

précipitations

pas des facteurs

écologiques

(variables

manipulables)

facteurs

écologiques

mécanistes à

grain grossier et

forte inertie

Changement

global

variables locales

de gestion ?

Variables

paysagères?


Didier Alard

55

Introduction des mammifères sur les Terres Australes et

Antarctiques Françaises (TAAF) : Kerguelen, Terre

Adélie,…(Chapuis, 1995)

Distribution

du lapin

Chat, Mouflon,

Renne

Mouton

Rat noir

Lapin

Souris

Ile Foch

1955-57

1952

1900

1874

1800??

Chou endémique (K)


Didier Alard

56

Conclusion(s) sur la crise

de la biodiversité

Identifier des causes

les patrons naturels de la diversité

les causes des crises d’extinction

Proposer des solutions selon

le long terme (échelle globale)?

le court terme (échelle locale)

Evaluer les actions (Monitoring)

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