La biodiversité et son évolution, limites de l’adaptabilité des systèmes

Séminaire FSER organisé par Gilles Boeuf (Muséum national d’Histoire naturelle et Université Pierre et Marie Curie, Paris) du 7 au 12 novembre 2011

Participants

Gilles Boeuf, Denis Couvet, Philippe Cury, Bruno David, Claude Férec, Evelyne Heyer, Stéphanie Hudin, Jean-Dominique Lebreton, Guillaume Lecointre, Yvon Le Maho, Elodie Magnanou, Hervé Moreau, Daniel Nahon, Juliette Rouchier, Jean-François Toussaint, Claire Varret, Jacques Weber

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Compte-rendu

Colloque organisé sous les auspices de la Commission Nationale Française pour l’Unesco
« La biodiversité et son évolution, limites de l’adaptabilité des systèmes »

La thématique générale rebondissait sur les conclusions du Colloque « L’Homme peut-il s’adapter à lui-même ? » tenu au Muséum national d’Histoire naturelle à Paris les 29 et 30 octobre 2010, année dédiée par les Nations Unies à la biodiversité(1). Une année après, nombre de scientifiques présents à Paris en 2010 ont pu se retrouver aux Treilles au cours de cette rencontre qui a permis de confronter 10 biologistes, écologues, spécialistes de l’évolution, de la biodiversité, de la génétique, de la biologie du développement… ; 2 géologues et paléontologues ; 3 médecins ; 2 économistes et 2 spécialistes d’aménagements.

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Les mots « nature » et « biodiversité » ne sont pas synonymes : durant plus de 700 millions d’années (MA), la « nature » est là sur la Terre en formation (origine estimée à 4600 MA) alors que la Vie, et donc la biodiversité, ne nous ont laissé des empreintes que depuis 3850 MA. En fait après diverses définitions données de la biodiversité (voir plus loin), la plus simple aujourd’hui serait de la considérer comme la fraction vivante de la Nature ! Ce terme « biodiversité » a été créé en 1985 par W Rosen, un écologue américain issu de l’Ecole de la Conservation, mais n’a été véritablement divulgué qu’après les travaux d’E O Wilson vers 1986. Et le mot ne sortira du sérail des chercheurs écologues que lors du Sommet de la Terre à Rio en juin 1992. Il est d’ailleurs extrêmement intéressant de se pencher sur l’histoire d’un tel terme (contraction en anglais de «biological diversity») qui va passer d’un sens scientifique à un sens politique et médiatique inimaginable. Ainsi, ce terme est souvent assimilé à la diversité spécifique, c’est-à-dire à l’inventaire de l’ensemble des espèces vivantes, bactéries, protistes (unicellulaires), fungi (« champignons »), végétaux et animaux d’un milieu. On parle de diversité biologique élevée ou faible d’un type spécifique d’écosystème. Mais en fait la biodiversité est bien plus que la seule diversité spécifique, incluant à la fois les espèces et leur abondance relative. Le sens du mot a été diversement explicité mais tourne autour de quelque chose comme « l’information génétique que contient chaque unité élémentaire de diversité, qu’il s’agisse d’un individu, d’une espèce ou d’une population ». Ceci détermine son histoire, passée, présente et future. Même, cette histoire est déterminée par des processus qui sont eux-mêmes des composantes de la biodiversité. En fait, aujourd’hui on regroupe diverses approches sous ce terme : (1) l’étude des mécanismes biologiques fondamentaux permettant d’expliquer la diversité des espèces et leurs spécificités et nous obligeant à davantage « décortiquer » les mécanismes de la spéciation et de l’évolution, (2) les approches plus récentes et prometteuses en matière d’écologie fonctionnelle et de biocomplexité, incluant l’étude des flux de matière et d’énergie et les grands cycles biogéochimiques, (3) les travaux sur la nature « utile » pour l’humanité dans ses capacités à fournir des éléments nutritionnels, des substances à haute valeur ajoutée pour des médicaments, produits cosmétiques, des sondes moléculaires ou encore à offrir des modèles plus simples et originaux pour la recherche fondamentale et finalisée, afin de résoudre des questions agronomiques ou biomédicales et enfin (4) la mise en place de stratégies de conservation pour préserver et maintenir un patrimoine naturel constituant un héritage naturellement attendu par/pour les générations futures. Et il faut aussi considérablement insister sur le fait que inventaires et catalogues sont bien insuffisants pour préciser ce qu’est la biodiversité : beaucoup plus importantes sont les relations établies entre les êtres vivants et avec leur environnement ! La paléobiodiversité (et les paléo-habitats associés !) est fondamentale à connaître et à comprendre pour préciser la situation actuelle et la dynamique de cette diversité. Depuis le mythique LUCA (last universal common ancestor), antérieur à 3800 MA, le vivant s’est considérablement diversifié et nous connaissons, aujourd’hui décrites et déposées dans les Musées, plus de 1, 9 millions d’espèces, cependant loin de représenter cette véritable diversité biologique nous accompagnant encore actuellement. Nous l’estimons à entre 8 et 20 millions d’espèces (dans une revue récente Mora et al. l’estiment à 8-10 millions) cette diversité spécifique et représentant entre 1 et 1, 5 % (extrêmes estimés entre 0, 1 et 10 % !) de toutes les espèces qui ont vécu sur cette planète depuis le commencement. Chaque espèce est, bien entendu, destinée à apparaître, se développer puis disparaître. La longévité des espèces a beaucoup été discutée par les paléontologues et elle est estimée entre 2 et 10 MA, les plus grandes existant moins longtemps, les continentales aussi par rapport aux marines, les extrêmes allant de certaines ammonites ou radiolaires (0, 1 MA) à d’autres, extrêmement panchroniques (vivant de longues périodes de l’histoire de la Terre, mais sont-ce réellement les mêmes espèces ?). La paléobiodiversité n’est pas toujours simple à estimer (l’actuelle non plus d’ailleurs !) car les espèces ne se fossilisent pas toutes de la même façon, avec la même abondance et avec la même qualité. Les paléontologues travaillent souvent en genres, les biologistes systématiciens actuels en espèces… Toutes ces questions techniques de « comparabilité » entre le passé et l’actuel ont été récemment discutées dans un article de la revue Nature, en mars 2011. La biodiversité actuelle est sur la flèche du temps et n’est que le résultat très fugace d’un processus démarré il y a 3800 MA et toujours en cours !
Il est clair, sur les fossiles accumulés sur 570 MA, que la diversité a tendance à croître. Divers épisodes « courts » (0, 3-4 MA) se sont produits correspondant à des crises d’extinction massives durant lesquelles au moins 75 % des espèces ont disparu. La crise la plus prononcée (charnière Permien-Trias) intervint vers 245 MA et a éteint 96 % des espèces, marines et continentales et la dernière s’est produite vers 65, 5 MA. Diversifications et extinctions se succèdent depuis le commencement et se retrouvent dans l’enregistrement fossile, les premières étant plus nombreuses que les secondes puisque le nombre d’espèces augmente au cours du temps. Il est bien évident que la diversité actuelle ne serait pas ce qu’elle est sans tous les épisodes ayant existé dans le passé, longues périodes durant les quelles il ne « se passait pas grand-chose », périodes de spéciations intenses lors de profonds et soudains changement environnementaux et périodes de crises (les fameux « équilibres ponctués » de Gould et Eldredge). De nombreux travaux ont démontré sur la dynamique de la biodiversité l’influence des changements environnementaux soudains (volcanisme intense, grandes émissions de gaz, à effet de serre ou non, séismes, tsunamis, augmentation thermique, variations du pH de l’océan, effondrement des tensions en O2 dans l’eau de mer et dans l’air, impacts de météorites, rencontres de continents, morcellements des milieux, et tout récemment, et liés aux activités d’une espèce sur les 1, 9 M connues, Homo sapiens, surexploitation des stocks, destructions et pollutions massives des habitats, disséminations anarchiques d’espèces, sans compter une capacité à influer sur l’évolution du climat. L’humain crée certainement en ce moment (depuis 2 siècles et c’est en accélération croissante), des conditions favorables aux apparitions d’espèces, mais comme il détruit au fur et à mesure, le constat risque d’être bien consternant ! Des exemples intéressants ont été documentés pour des apparitions récentes de populations de souris de l’île de Madère, des espèces de parasites exclusifs de l’humain ou encore deux moustiques qui se sont développés dans l’enceinte du métro londonien !
Alors, la biodiversité, en expansion ? Naturellement oui, mais sous les « coups de boutoir » actuels de l’humain, non ! Les conclusions du Millennium Ecosystem Assessment (2005) sont claires quant aux taux de disparitions actuels (100-1000 fois plus intenses que ceux calculés pour les 50 derniers MA !), les travaux publiés pour l’année internationale de la biodiversité l’an dernier dans la revue Science (Butchart et al.) et ceux dans Nature, déjà antérieurement rapportés (Barnosky et al.) en mars 2011. Ces auteurs rapportent en outre que nous sommes réellement en cours de la sixième grande crise d’extinction sur un laps de temps très court (500 années !) si nous ne modifions pas nos habitudes. Il est grand temps de réagir et de mériter notre nom de sapiens ! Même si les chiffres de taux d’extinction ont été revus à la baisse dans un papier récent, ils demeurent au moins 300 fois supérieurs aux « taux naturels » attendus (He and Hubbell, 2011).
Tous ces aspects ont été échangés, discutés, analysés, pensés, décortiqués, revus, synthétisés au cours de la semaine aux Treilles : des considérations générales sur la biodiversité, passée et actuelle, à l’évolution des sols et aux pressions anthropiques diverses, en incluant la définition de « crise », les pressions spécifiques sur les vertébrés, le cas particulier des îles, des masses phytoplanctoniques dans les océans, les aspects plus spécifiquement humains, évolutions biologique et culturelle, limites des capacités physiques, les tendances asymptotiques de la plupart des réponses et limites, les méthodologies d’approches, les indicateurs d’évolutions et le rôle des sciences participatives, les limites d’exploitation des ressources halieutiques, les mécanismes moléculaires de l’évolution, les approches génétiques en médecine, jusqu’aux aspects économiques (modèles de développement et interactions économie-écologie), et enfin en réfléchissant sur les modes de gestion proposés en incluant même l’analyse d’une grande entreprise sur ces questions.