9.2 : Diversité des espèces
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La diversité des espèces est le nombre d'espèces différentes dans une zone donnée et leur abondance relative. La zone en question peut être un habitat, un biome ou l'ensemble de la biosphère. Les zones à faible diversité d'espèces, telles que les glaciers de l'Antarctique, abritent encore une grande variété d'organismes vivants, tandis que la diversité des forêts tropicales humides est si grande qu'elle ne peut pas être évaluée avec précision. La richesse en espèces, c'est-à-dire le nombre d'espèces vivant dans un habitat ou une autre unité, est une composante de la biodiversité. L'uniformité des espèces est une composante de la diversité des espèces basée sur l'abondance relative (le nombre d'individus d'une espèce par rapport au nombre total d'individus de toutes les espèces d'un système). Les espèces fondatrices (voir Types et dynamiques des écosystèmes) présentent souvent la plus grande abondance relative d'espèces. Deux sites présentant la même richesse ne présentent pas nécessairement la même uniformité d'espèces. Par exemple, les deux communautés de la figure\(\PageIndex{b}\) ont trois espèces d'arbres différentes et donc une richesse en espèces de trois. Cependant, il existe une espèce dominante (représentée par six individus) dans la communauté #1. Dans la communauté #2, il y a trois individus de chaque espèce. Par conséquent, la communauté #2 présente une plus grande uniformité d'espèces et une plus grande diversité d'espèces dans l'ensemble.
Le nombre d'espèces sur Terre
Malgré des efforts considérables, les connaissances sur les espèces qui peuplent la planète sont limitées. Environ 1,5 million d'espèces ont été décrites, mais de nombreuses autres espèces doivent encore être identifiées. Les estimations du nombre total d'espèces sur Terre vont de 3 millions à 100 millions, les estimations les plus récentes se situant généralement entre 8 et 11 millions d'espèces. Une étude de 2011 suggère que seulement 13 % des espèces eucaryotes (telles que les plantes, les animaux, les champignons et les algues) ont été nommées (Tableau\(\PageIndex{a}\). Les estimations du nombre d'espèces procaryotes (telles que les bactéries) ne sont que des suppositions, mais les biologistes s'accordent à dire que la science ne fait que commencer à cataloguer leur diversité. En fait, une étude réalisée en 2017 par Brendan Larsen et ses collègues a estimé qu'il existe en fait 1 à 6 milliards d'espèces sur Terre, dont au moins 70 % sont des bactéries. Étant donné que la Terre perd des espèces à un rythme accéléré, la science en sait peu sur ce qui est perdu.
| Type d'organisme | Mora et al. 2011 Décrit | Mora et al., 2011 (prévisions) | Chapman 2009 décrit | Chapman 2009 prédit | Description de Groombridge et Jenkins (2002) | Groombridge et Jenkins (prévisions pour 2002) |
| Animaux | 1 124 516 | 9 920 000 | 1 424 153 | 6 836 330 | 1 225 500 | 10 820 000 |
| Protistes photosynthétiques (tels que les algues) | 17 892 | 34 900 | 25 044 | 200 500 | Aucune donnée | Aucune donnée |
| Champignons | 44 368 | 616 320 | 98 998 | 1 500 000 | 72 000 | 1 500 000 |
| Plantes | 224 244 | 314 600 | 310 129 | 390 800 | 270 000 | 320 000 |
| Protistes non photosynthétiques | 16 236 | 72 800 | 28 871 | 1 000 000 | 80 000 | 600 000 |
| Procaryotes | Aucune donnée | Aucune donnée | 10 307 | 1 000 000 | 10 175 | Aucune donnée |
| Total | 1 438 769 | 10 960 000 | 1 897 502 | 10 897 630 | 1 657 675 | 13 240 000 |
Il existe diverses initiatives visant à cataloguer les espèces décrites de manière accessible et plus organisée, et Internet facilite cet effort. Néanmoins, au rythme actuel de description des espèces, qui, selon les rapports sur l'état des espèces observées, est de 17 000 à 20 000 nouvelles espèces par an, il faudrait près de 500 ans pour décrire toutes les espèces actuellement existantes. La tâche devient toutefois de plus en plus impossible au fil du temps, car l'extinction élimine des espèces de la Terre plus rapidement qu'on ne peut les décrire.
Nommer et dénombrer les espèces peut sembler une activité sans importance compte tenu des autres besoins de l'humanité, mais il ne s'agit pas simplement d'une comptabilité. La description d'une espèce est un processus complexe qui permet aux biologistes de déterminer les caractéristiques uniques d'un organisme et de déterminer si cet organisme appartient ou non à une autre espèce décrite. Il permet aux biologistes de trouver et de reconnaître l'espèce après la découverte initiale afin de répondre aux questions concernant sa biologie. Ces recherches ultérieures produiront les découvertes qui rendent l'espèce précieuse pour les humains et pour nos écosystèmes. Sans nom ni description, une espèce ne peut pas être étudiée en profondeur et de manière coordonnée par plusieurs scientifiques.
Code-barres ADN
La technologie de la génétique moléculaire ainsi que le traitement et le stockage des données sont en train de mûrir au point qu'il est presque possible de cataloguer les espèces de la planète de manière accessible. Le codage à barres de l'ADN est une méthode de génétique moléculaire qui tire parti de structures spécialisées à l'intérieur de certaines cellules appelées mitochondries (figure\(\PageIndex{a}\)). Les mitochondries contiennent de l'ADN distinct du reste de la cellule, et l'un des gènes de l'ADN mitochondrial change plus rapidement au cours du processus d'évolution que l'ADN normal. Alors que les plantes contiennent des mitochondries, l'ADN de leurs chloroplastes, les structures spécialisées dans lesquelles se produit la photosynthèse, est le plus souvent codé à barres. La technologie de séquençage rapide de l'ADN rend la partie du travail consacrée à la génétique moléculaire relativement peu coûteuse et rapide. Les ressources informatiques stockent et mettent à disposition de grands volumes de données. Des projets sont actuellement en cours pour utiliser le code-barres ADN pour cataloguer les spécimens de musée, qui ont déjà été nommés et étudiés, ainsi que pour tester la méthode sur des groupes moins étudiés. À la mi-2012, près de 150 000 espèces nommées avaient été codées à barres. Les premières études suggèrent qu'il existe un nombre important d'espèces non décrites qui ressemblaient trop à des espèces sœurs pour être reconnues comme différentes auparavant. Ils peuvent désormais être identifiés grâce à un code-barres ADN.
L'importance de la diversité des espèces
Les écosystèmes sains contiennent une diversité d'espèces, et chaque espèce joue un rôle dans le fonctionnement de l'écosystème ; par conséquent, la diversité des espèces et la diversité des écosystèmes sont essentielles au maintien des services écosystémiques. Par exemple, de nombreux médicaments sont dérivés de produits chimiques naturels fabriqués par un groupe diversifié d'organismes. Par exemple, de nombreuses plantes produisent des composés destinés à les protéger des insectes et des autres animaux qui les mangent. Certains de ces composés agissent également comme médicaments à usage humain. Les sociétés contemporaines qui vivent à proximité de la terre ont souvent une connaissance approfondie des usages médicinaux des plantes qui poussent dans leur région. Pendant des siècles, en Europe, les connaissances plus anciennes sur les utilisations médicales des plantes ont été compilées dans des livres d'herbes qui identifiaient les plantes et leurs utilisations. Les humains ne sont pas les seuls animaux à utiliser les plantes pour des raisons médicinales. Les autres grands singes, les orangs-outans, les chimpanzés, les bonobos et les gorilles ont tous été observés s'automédicant avec des plantes.
La science pharmaceutique moderne reconnaît également l'importance de ces composés végétaux. Parmi les médicaments importants dérivés de composés végétaux, citons l'aspirine, la codéine, la digoxine, l'atropine et la vincristine (figure\(\PageIndex{c}\)). De nombreux médicaments étaient autrefois dérivés d'extraits de plantes mais sont maintenant synthétisés. On estime qu'à une époque, 25 pour cent des médicaments modernes contenaient au moins un extrait de plante. Ce chiffre est probablement tombé à environ 10 pour cent à mesure que les ingrédients végétaux naturels sont remplacés par des versions synthétiques des composés végétaux. Les antibiotiques, responsables d'améliorations extraordinaires de la santé et de la durée de vie dans les pays développés, sont des composés principalement dérivés de champignons et de bactéries.
Ces dernières années, les venins et les poisons d'animaux ont suscité des recherches intensives en raison de leur potentiel médicinal. En 2007, la FDA avait approuvé cinq médicaments à base de toxines animales pour traiter des maladies telles que l'hypertension, la douleur chronique et le diabète. Cinq autres médicaments font actuellement l'objet d'essais cliniques et au moins six médicaments sont utilisés dans d'autres pays. Les autres toxines étudiées proviennent de mammifères, de serpents, de lézards, de divers amphibiens, de poissons, d'escargots, de poulpes et de scorpions.
En plus de générer des milliards de dollars de profits, ces médicaments améliorent la vie des gens. Les sociétés pharmaceutiques recherchent activement de nouveaux composés naturels pouvant fonctionner comme des médicaments. On estime qu'un tiers de la recherche et du développement pharmaceutiques est consacré aux composés naturels et qu'environ 35 % des nouveaux médicaments mis sur le marché entre 1981 et 2002 provenaient de composés naturels.
Références
Brendan B. Larsen, Elizabeth C. Miller, Matthew K. Rhodes et John J. Wiens, « Une affection démesurée multipliée et redistribuée : le nombre d'espèces sur Terre et le nouveau gâteau de la vie », The Quarterly Review of Biology 92, n° 3 (septembre 2017) : 229-265. DOI
Attribution
Modifié par Melissa Ha à partir des sources suivantes :
- Écologie communautaire et importance de la biodiversité à partir de la biologie environnementale par Matthew R. Fisher (sous licence CC-BY)
- Préserver la biodiversité à partir de la biologie générale par OpenStax (sous licence CC-BY)