9.1 : Diversité des écosystèmes

La mesure de la biodiversité à grande échelle implique de mesurer la diversité des écosystèmes, le nombre d'écosystèmes différents sur Terre ou dans une zone géographique ainsi que leur abondance relative (figure\(\PageIndex{a}\)). La perte d'un écosystème signifie la perte des interactions entre les espèces et la perte de productivité biologique qu'un écosystème est capable de créer. L'écosystème des prairies est un exemple d'écosystème largement éteint en Amérique du Nord (figure\(\PageIndex{a}\)). Les prairies s'étendaient autrefois sur le centre de l'Amérique du Nord, depuis la forêt boréale du nord du Canada jusqu'au Mexique. Elles ont pratiquement disparu, remplacées par des champs de culture, des pâturages et des banlieues. De nombreuses espèces survivent, mais l'écosystème extrêmement productif qui était à l'origine de la création de nos sols agricoles les plus productifs a maintenant disparu. En conséquence, leurs sols sont aujourd'hui épuisés à moins qu'ils ne soient entretenus artificiellement à grands frais.

Figure\(\PageIndex{a}\) : La diversité des écosystèmes de la planète, du récif corallien (en haut) à la prairie (en bas), permet à une grande diversité d'espèces d'exister. Image du haut de la page par Wise Hok Wai Lum (CC-BY-SA). Image du bas modifiée par Jim Minnerath, USFWS.

La productivité des sols décrite ci-dessus est un exemple de service écosystémique. Il s'agit des produits et des processus associés aux systèmes biologiques qui sont directement ou indirectement d'une immense valeur pour le bien-être des personnes. Certains services écosystémiques sont des processus tels que la régulation du climat, les inondations et les maladies. Le cycle des nutriments, la pollinisation et la régulation des ravageurs des cultures sont des services écosystémiques importants pour la production alimentaire (voir l'encadré Production alimentaire et services écosystémiques ci-dessous). Le cycle de l'eau fournit de l'eau douce et la photosynthèse ajoute de l'oxygène à notre air. Les autres services écosystémiques sont les ressources humaines, notamment la nourriture, le carburant et les fibres (comme le coton pour les vêtements ou le bois). Les médicaments constituent une autre disposition importante (voir Importance de la diversité des espèces). En outre, des écosystèmes sains permettent des activités récréatives, telles que la randonnée, le kayak et le camping, ainsi que des opportunités éducatives, telles que des excursions scolaires. La nature est également à la base d'une partie importante des valeurs esthétiques et spirituelles de nombreuses cultures.

En 1997, Robert Costanza et ses collègues ont estimé la valeur annuelle des services écosystémiques à 33 billions de dollars (53 billions de dollars en dollars de 2019), et beaucoup considèrent cela comme une sous-estimation. À titre de comparaison, le produit intérieur brut des États-Unis en 2020 était de 21 billions de dollars. Il peut être difficile de valoriser les services écosystémiques, en particulier pour les services qui sont des processus plutôt que des prestations. L'une des stratégies consiste à calculer le coût de remplacement. Par exemple, combien coûterait la lutte contre une population de ravageurs si elle n'était pas régulée par des processus naturels ? La figure\(\PageIndex{b}\) illustre la valeur de quelques services écosystémiques.

Figure\(\PageIndex{b}\) : La valeur de trois services écosystémiques. La question : « Quel est le coût des services écosystémiques ? » est partiellement répondu par le rapport TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity) de 2010. L'atténuation des gaz à effet de serre (qui limite le changement climatique) fournie par les forêts est évaluée à 3,7 billions de dollars. Les pêches non durables ont compromis la disponibilité du poisson, coûtant 50 milliards de dollars. Les services liés aux récifs coralliens, tels que le tourisme, sont évalués à 30 millions de dollars. Les valeurs sont exprimées en dollars de 2010. Aucune de ces valeurs n'est actuellement prise en compte dans l'économie mondiale. Données tirées du rapport de synthèse sur l'économie des écosystèmes et de la biodiversité. Image réalisée par Future Challenges (CC-BY-SA).

Production alimentaire et services écosystémiques

La production alimentaire repose sur plusieurs services écosystémiques en interaction. La plupart des sols contiennent une grande diversité d'organismes qui entretiennent les cycles nutritifs, décomposant la matière organique en composés nutritifs dont les cultures ont besoin pour leur croissance. Ces organismes maintiennent également la texture du sol qui influe sur la dynamique de l'eau et de l'oxygène dans le sol, nécessaires à la croissance des plantes. Il n'est pratiquement pas possible de remplacer le travail de ces organismes pour former des sols arables (cultivables). Ils sont présents dans les écosystèmes, tels que les écosystèmes du sol, en raison des diverses activités métaboliques des organismes qui y vivent, mais ils apportent des avantages à la production alimentaire humaine, à la disponibilité de l'eau potable et à la respirabilité de l'air.

Les autres services écosystémiques clés liés à la production alimentaire sont la pollinisation des plantes et la lutte contre les ravageurs des cultures. On estime que la pollinisation par les abeilles domestiques aux États-Unis rapporte 1,6 milliard de dollars par an ; les autres pollinisateurs contribuent jusqu'à 6,7 milliards de dollars. Aux États-Unis, plus de 150 cultures nécessitent une pollinisation pour produire. De nombreuses populations d'abeilles domestiques sont gérées par des apiculteurs qui louent les services de leurs ruches aux agriculteurs. Les populations d'abeilles domestiques en Amérique du Nord ont subi d'importantes pertes causées par un syndrome connu sous le nom de syndrome d'effondrement des colonies, un phénomène dont les causes sont complexes et interdépendantes.

Les autres pollinisateurs incluent un large éventail d'autres espèces d'abeilles ainsi que divers insectes et oiseaux. La perte de ces espèces rendrait impossible la culture de cultures nécessitant une pollinisation, augmentant ainsi la dépendance à l'égard d'autres cultures. Une étude réalisée en 2002 par Claire Kremen et ses collègues a révélé que les pollinisateurs indigènes du centre de la Californie (ceux qui s'y trouvaient historiquement ; figures\(\PageIndex{c}\) et d) assuraient la pollinisation complète des cultures de pastèques. Cela n'était vrai que pour les fermes biologiques situées à proximité de l'habitat naturel de ces pollinisateurs, ce qui souligne l'importance des pratiques agricoles durables et de la conservation de l'habitat pour préserver les services écosystémiques. Essentiellement, dans un écosystème sain, les pollinisateurs indigènes ont éliminé la nécessité de louer des ruches d'abeilles domestiques. Notez que si les abeilles domestiques sont précieuses en milieu agricole, elles ne sont pas originaires d'Amérique du Nord et peuvent perturber les écosystèmes en concurrençant les abeilles indigènes.

Figure\(\PageIndex{c}\) : Le bourdon de Californie (Bombus californicus) est l'un des nombreux insectes indigènes qui ont assuré la pollinisation de la pastèque dans l'étude menée par Kremen et ses collègues. Photo prise par Rhododendrites (CC-BY-SA).

Figure\(\PageIndex{d}\) : Les abeilles maçons sont des pollinisateurs efficaces et bon nombre d'entre elles sont originaires d'Amérique du Nord. Photo de Robert Engelhardt (CC-BY-SA).

Enfin, les humains rivalisent pour leur nourriture avec les ravageurs des cultures, dont la plupart sont des insectes. Les pesticides contrôlent ces concurrents, mais ils sont coûteux et perdent de leur efficacité au fil du temps à mesure que les populations de ravageurs s'adaptent. Ils entraînent également des dommages collatéraux en tuant des espèces non nuisibles ainsi que des insectes bénéfiques tels que les abeilles domestiques, et en mettant en danger la santé des travailleurs agricoles et des consommateurs. De plus, ces pesticides peuvent migrer des champs où ils sont appliqués et endommager d'autres écosystèmes tels que les cours d'eau, les lacs et même l'océan (voir Agriculture industrielle et toxicologie environnementale). Les écologistes pensent que l'essentiel du travail d'élimination des ravageurs est en fait effectué par les prédateurs et les parasites de ces ravageurs, mais l'impact n'a pas été bien étudié. Une étude a révélé que dans 74 % des études portant sur l'effet de la complexité du paysage (forêts et jachères à proximité de champs cultivés) sur les ennemis naturels des ravageurs, plus la complexité est grande, plus l'effet des organismes nuisibles est important. Une autre étude expérimentale a révélé que l'introduction de multiples ennemis du puceron du pois (un important ravageur de la luzerne) augmentait considérablement le rendement de la luzerne. Cette étude montre qu'une diversité de ravageurs est plus efficace qu'un seul ravageur. La perte de diversité des ennemis nuisibles rendra inévitablement la culture des aliments plus difficile et plus coûteuse. La population mondiale croissante fait face à d'importants défis liés à l'augmentation des coûts et à d'autres difficultés liées à la production alimentaire.

Références

Costanza, R., D'Arge, R., de Groot, R. et coll. La valeur des services écosystémiques et du capital naturel du monde. Nature 387, 253—260 (1997). DOI

Kremen, C., Williams, N.M., et Thorp, R.W. Pollinisation des cultures par des abeilles indigènes menacées par l'intensification de l'agriculture. PNAS 99, 6812-16816 (2002). DOI

Attribution

Modifié par Melissa Ha à partir des sources suivantes :

• Importance de la biodiversité à partir de la biologie environnementale par Matthew R. Fisher (sous licence CC-BY)
• Biodiversité, perte d'espèces et fonction des écosystèmes liés à la durabilité : une base complète par Tom Theis et Jonathan Tomkin, éditeurs (sous licence CC-BY). Téléchargez gratuitement sur CNX.