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Les apports de la science et de la technologie au développement durable, Tome II : La biodiversité : l'autre choc ? l'autre chance ?

 

B. LE RENFORCEMENT DES CHAMPS DE CONNAISSANCE DE LA BIODIVERSITÉ DES ESPÈCES ET DES ÉCOSYSTÈMES

Les perspectives nouvelles dégagées par les progrès scientifiques du dernier quart de siècle concernent les trois domaines principaux d'exploration de la biodiversité : la poursuite de l'identification de nouvelles espèces, le progrès de la connaissance sur la diversité génétique ainsi que la diversité des fonctionnalités et du génome et la détermination des interrelations entre espèces au sein des écosystèmes.

1. La découverte des nouvelles espèces

a) La réévaluation du nombre d'espèces

Nous sommes les héritiers des naturalistes du XIXème siècle qui avaient assez bien exploré le catalogue du vivant chez les vertébrés, dont on connaît plus de 95 % des espèces, et des plantes, dont on estime avoir découvert de l'ordre de 350 000 espèces sur 450 000.

Mais d'autres taxons, plus petits ou moins accessibles, n'ont pas été identifiés aussi complètement ; les nouveaux moyens d'investigation dont dispose la science ont conduit à en réévaluer le nombre :

Source : Serge Morand, CNRS

Pour ne reprendre que deux des catégories visées par ce tableau, les potentialités de découvertes sont immenses :

- on a, jusqu'ici, décrit un million d'insectes et de myriapodes. Or, l'on estime qu'il en reste sept millions à identifier ;

- de même, on n'a pu identifier que moins d'une centaine de milliers de champignons sur un effectif estimé de près d'un million et demi d'espèces ; on donnera une seule illustration de la variété du vivant dans ce domaine en indiquant qu'une seule espèce de fougère en Amérique centrale peut héberger jusqu'à 600 espèces de champignons.

b) La poursuite des découvertes

Les découvertes de nouvelles espèces s'effectuent à un rythme soutenu.

Par exemple, en moyenne sur 2002-2003, on a découvert 1635 espèces marines par an, dont 439 espèces de crustacés et une baleine de plus de 10 m. de long !

Mais, au regard du « thesaurus » non identifié des espèces à découvrir, ce rythme de découvertes est relativement lent, comme en témoignent quelques données :

- au rythme actuel, il faudrait 250 ans pour identifier l'ensemble des espèces d'angiospermes (arbres à graines enfermées dans un fruit) de la seule Amérique centrale qui est - il est vrai - un point chaud de la biodiversité floristique mondiale,

- en 150 ans, on a décrit 50 000 nématodes alors que l'on estime qu'il en existe près de 800 000,

- et, s'agissant de la biodiversité des espèces océaniques, les contraintes physiques d'exploration demeurent démesurées : depuis 40 ans, on a exploré 80 km² de fonds d'océan sur plus de 300 millions de km² ; à ce rythme, en 2050, on n'aura exploré que 200 km² et il ne faudra plus qu'une dizaine de millions d'années pour finir de quadriller les fonds de l'océan.

En elle-même, la lenteur de la progression de notre maîtrise de la biodiversité des espèces pose problème : on mettra plus d'un millénaire à identifier une toute petite majorité d'espèces, alors que cette identification sous forme taxonomique classique n'aura probablement plus aucune signification scientifique d'ici plusieurs centaines d'années.

Ce constat renvoie à d'autres sources, et à d'autres méthodes d'identification - celles inspirées des progrès de la génétique.

2. L'exploration de la diversité bactérienne

a) La diversité du monde bactérien

On avait identifié 2 500 espèces de bactéries en 1980 ; on en a identifié 7 300 aujourd'hui. Mais on évalue le nombre d'espèces de bactéries5(*) dans une fourchette comprise entre 600 000 et 6 milliards. Un seul prélèvement de 30 g. de sol contient 2 000 types de communautés bactériennes et 50 000 génomes différents.

Or, cette variété recouvre des facteurs communs extrêmement intéressants :

- les bactéries réagissent en permanence aux sollicitations de l'environnement,

- cette faculté d'adaptation repose sur une très grande plasticité d'échange entre les communautés bactériennes car les bactéries sont porteuses de ce que l'on appelle des séquences d'insertion des génomes provenant d'autres bactéries qui cohabitent avec les séquences chargées des fonctions essentielles de la bactérie hôte.

b) Les fonctionnalités bactériennes

Les champs des recherches sur les fonctionnalités bactériennes ne sont pas récents (usages alimentaires, antibiotiques, etc.) mais ils ont tendance à se diversifier parallèlement aux progrès de la génomique fonctionnelle :

- rôle écologique des rhizobactéries dans la croissance et de la résistance des plantes - par exemple on a démontré que certaines de ces bactéries associées aux semences stimuleraient fortement la croissance des plantes (développement de la fixation de l'azote et accroissement de l'activation des phytohormones) ou les aideraient à activer des résistances aux agressions fongiques (par exemple, elles renforcent l'inhibition du striga qui est un parasite du sorgho ou du maïs),

- capacités sanitaires - certaines bactéries du sol sont capables de dégrader le prion des carcasses de moutons atteints de l'ESB ou d'attaquer le virus de la grippe aviaire,

- possibilités industrielles permettant de substituer les processus biochimiques à des processus chimiques.

3. Les recherches sur les écosystèmes

a) La complexité du problème

L'évaluation du millénaire a identifié 14 grands biomes (grands types d'écosystèmes terrestres) : savanes, forêt tropicale humide, toundra, toundra boisée, forêt tempérée, forêt tropicale sèche, désert, etc.

Mais chacune de ces grandes aires de répartition qui s'étendent sur des millions de km² peut contenir des milliers d'écosystèmes particuliers dont les conditions et problématiques d'étude ne sont pas nécessairement identiques.

De plus, ces écosystèmes ne sont pas nécessairement facilement localisables (les difficultés d'accès à certains de ces biotopes peuvent être importantes), ni facilement identifiables : dans certaines zones de forêt tropicale, il peut y avoir, dans un rayon de quelques centaines de mètres, plusieurs écosystèmes avec des faunes et des flores originales et des interactions particulières. Une autre difficulté d'étude réside dans le fait que dans la forêt, dans de nombreux cas, on ne connaît que de 10 % à 30 % des espèces d'un système.

b) Des processus expérimentaux particuliers

Cette complexité explique que les recherches sur les écosystèmes doivent utiliser une pluralité de méthodes qui s'apparentent plus à la recherche de faisceaux d'indices qu'aux méthodes expérimentales traditionnelles.

S'agissant, par exemple, de la localisation des écosystèmes, l'Institut national de la biodiversité (INBIO), ONG costaricaine, a entrepris une identification des écosystèmes en mettant en évidence des typologies de végétation afin d'établir une première cartographie élémentaire.

Un autre aspect essentiel de l'étude des écosystèmes est l'observation dans la durée. D'où la nécessité de faire vivre des placettes d'observation, comme le fait l'Office national des forêts (ONF) ou comme le propose le programme européen LifeWatch.

Ce projet concernerait 50 observatoires terrestres et 50 observatoires marins (à établir entre 2008 et 2014) pour un coût prévisionnel de 370 millions d'euros et un coût annuel de fonctionnement de l'ordre de 70 millions d'euros et permettrait de mesurer les évolutions des écosystèmes européens pour les trente prochaines années.

D'autres procédés expérimentaux originaux sont également mis en oeuvre, reposant soit sur l'observation comparée, soit sur « l'artificialisation fonctionnelle » permettant de mettre en évidence les gradients d'évolution de certains rôles assurés par les écosystèmes.

- L'observation comparée est pratiquée en matière d'exploitation forestière. Le CIRAD entretient depuis une trentaine d'années, en Guyane et dans l'État brésilien d'Amazonas, deux zones forestières où l'on compare, en les référant à des parcelles témoins, les conséquences sur plusieurs décennies d'une exploitation forestière différenciée (coupe faible, coupe moyenne, coupe forte).

- L'artificialisation fonctionnelle consiste à recréer des écosystèmes pour étudier les effets des modifications de leur environnement. L'Écotron qui est en voie de réalisation à Montpellier vise à permettre des études d'impact du forçage climatique et anthropique sur les flux de matière et d'énergie des différents écosystèmes, à différentes échelles.

- Dans le même ordre d'idée, on peut citer les expériences de prairies artificielles menées aux Etats-Unis, en Europe et en Afrique afin d'étudier les corrélations fonctionnelles qui existent entre la croissance de la biomasse et la biodiversité des plantations d'herbacées.

Paradoxalement, le développement de nouveaux instruments de connaissance de la biodiversité et d'évaluation de ses fonctions se confond avec un moment où les menaces qui pèsent sur elle s'aggravent.

Car au cours des cinquante dernières années, l'homme a modifié l'équilibre des écosystèmes de la planète de manière plus extensive que sur toute autre période de l'humanité.

* 5 Des constatations identiques pourraient être opérées sur les virus, en particulier dans les milieux océaniques et aquatiques terrestres : par exemple, on évalue de 1 million à 1 milliard les séquences virales contenues dans un millilitre.