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9.4 : Modèles de biodiversité

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    La biodiversité n'est pas uniformément répartie sur la planète. Par exemple, le lac Victoria en Afrique (figure\(\PageIndex{a}\)) contenait près de 500 espèces d'une famille de poissons appelés cichlidés avant que l'introduction de la perche du Nil envahissante dans les années 1980 et 1990 ne provoque une extinction massive. (Notez que ce nombre n'inclut pas les espèces d'autres familles de poissons.) Le lac Huron, le deuxième plus grand des Grands Lacs d'Amérique du Nord, abrite environ 79 espèces de poissons, que l'on trouve toutes dans de nombreux autres lacs d'Amérique du Nord. Qu'est-ce qui explique la différence de diversité entre le lac Victoria et le lac Huron ? Le lac Victoria est un lac tropical, tandis que le lac Huron est un lac tempéré. Le lac Huron dans sa forme actuelle n'a que 7 000 ans environ, tandis que le lac Victoria dans sa forme actuelle a environ 15 000 ans. Ces deux facteurs, la latitude et l'âge, sont deux des nombreuses hypothèses proposées par les biogéographes pour expliquer les modèles de biodiversité sur Terre.

    L'image satellite montre un grand lac bleu entouré de verdure.
    Figure\(\PageIndex{a}\) : Le lac Victoria en Afrique, illustré sur cette image satellite, a été le site de l'une des découvertes évolutives les plus extraordinaires de la planète, ainsi que la victime d'une perte de biodiversité dévastatrice. (source : modification de l'œuvre de Rishabh Tatiraju, à l'aide du logiciel World Wind de la NASA)

    La biogéographie est l'étude de la distribution des espèces du monde à la fois dans le passé et dans le présent. Le travail des biogéographes est essentiel pour comprendre notre environnement physique, comment l'environnement affecte les espèces et comment les changements environnementaux influent sur la distribution d'une espèce. La biogéographie comporte trois sous-domaines principaux : la biogéographie écologique, la biogéographie historique (appelée paléobiogéographie) et la biogéographie de conservation. La biogéographie écologique étudie les facteurs actuels qui influent sur la distribution des plantes et des animaux. La biogéographie historique, comme son nom l'indique, étudie la distribution passée des espèces. La biogéographie de conservation, quant à elle, est axée sur la protection et la restauration des espèces sur la base des informations écologiques historiques et actuelles connues.

    Les tropiques ont une grande biodiversité

    L'une des plus anciennes tendances observées en écologie est que la biodiversité augmente généralement à mesure que la latitude diminue. En d'autres termes, la plus grande richesse en espèces se trouve près de l'équateur et la plus faible près des pôles (figure\(\PageIndex{b}\)).

    Le nombre d'espèces d'amphibiens dans différentes zones d'une carte du monde. En général, on trouve davantage d'espèces d'amphibiens dans les climats plus chauds et plus humides.
    Figure\(\PageIndex{b}\) : Cette carte illustre le nombre d'espèces d'amphibiens à travers le monde et montre la tendance à une plus grande biodiversité aux latitudes plus basses. Un schéma similaire est observé pour la plupart des groupes taxonomiques. Le plus grand nombre d'espèces, 61 à 144, se trouvent dans la région amazonienne d'Amérique du Sud et dans certaines parties de l'Afrique. Entre 21 et 60 espèces se trouvent dans d'autres régions d'Amérique du Sud et d'Afrique, ainsi que dans l'est des États-Unis et en Asie du Sud-Est. D'autres régions du monde abritent entre 1 et 20 espèces d'amphibiens, le plus petit nombre d'espèces se trouvant aux latitudes nord et sud.

    On ne sait pas encore pourquoi la biodiversité augmente à proximité de l'équateur, mais les hypothèses incluent l'âge plus avancé des écosystèmes des régions tropicales par rapport aux régions tempérées, qui étaient largement dépourvues de vie ou considérablement appauvries au cours de la dernière période glaciaire. Plus l'âge est avancé, plus on dispose de temps pour la spéciation, le processus évolutif de création de nouvelles espèces. Une autre explication possible est l'augmentation de l'énergie que les tropiques reçoivent du soleil, mais les scientifiques n'ont pas été en mesure d'expliquer comment un apport énergétique accru pourrait se traduire par un plus grand nombre d'espèces. La complexité des écosystèmes tropicaux peut favoriser la spéciation en augmentant la complexité de l'habitat, créant ainsi davantage de niches écologiques (voir le chapitre Communautés). Enfin, les tropiques ont été perçus comme étant plus stables que les régions tempérées, qui ont un climat et une saisonnalité de la durée du jour prononcés. La stabilité des écosystèmes tropicaux pourrait favoriser la spéciation. Quels que soient les mécanismes, il est certainement vrai que la biodiversité est la plus importante sous les tropiques. Il existe également un grand nombre d'espèces endémiques.

    Points chauds de la biodiversité

    En 1988, l'écologiste britannique Norman Myers a développé un concept de conservation pour identifier les zones géographiques riches en espèces et présentant un risque important de disparition d'espèces : les points chauds de biodiversité. Les critères initiaux pour désigner un point névralgique incluaient la présence de 1 500 espèces végétales endémiques ou plus et 70 pour cent de la zone perturbée par l'activité humaine. Les espèces endémiques ne se trouvent que dans un seul endroit. Par exemple, toutes les espèces de cichlidés présentes dans le lac Victoria n'y étaient présentes que. Le geai bleu est endémique à l'Amérique du Nord, tandis que la salamandre de Barton Springs est endémique à l'embouchure d'une source à Austin, au Texas. Les espèces endémiques dont l'aire de répartition est très limitée, comme la salamandre de Barton Springs, sont particulièrement vulnérables à l'extinction. Si la population d'une espèce répandue décline dans une région, les individus d'une autre région peuvent être en mesure de recoloniser la première localité, mais cela n'est pas possible pour les espèces endémiques. Les espèces endémiques sont particulièrement communes dans les régions isolées, telles que les sommets des montagnes ou les îles. L'endémisme est particulièrement probable sur les îles qui sont grandes et éloignées du continent. L'identification des zones sensibles de biodiversité contribue aux efforts de conservation, une sorte de triage de la conservation. En protégeant les zones sensibles, les gouvernements sont en mesure de protéger un plus grand nombre d'espèces. Il existe aujourd'hui 34 points chauds de biodiversité (figure\(\PageIndex{c}\)) abritant un grand nombre d'espèces endémiques, dont la moitié des plantes endémiques de la planète.

    Les points névralgiques de biodiversité sont indiqués sur une carte du monde. La plupart des points chauds se trouvent dans les régions côtières et sur les îles.
    Figure\(\PageIndex{c}\) : Conservation International a identifié 34 points chauds de biodiversité, qui ne couvrent que 2,3 % de la surface de la Terre mais abritent 42 % des espèces de vertébrés terrestres et 50 % des plantes du monde endémiques. Les zones sensibles sont ombrées en rouge, violet, jaune ou orange. Les exemples incluent la province floristique de Californie, les Andes tropicales, la région méditerranéenne de base, la province floristique du Cap et la Polynésie-Micronésie.

    Points chauds de la biodiversité en Afrique du Sud

    Une riche diversité d'espèces se trouve en Afrique du Sud. Avec une superficie d'environ 148 000 km 2 (environ 57 000 miles carrés), soit environ 1 % de la surface totale de la Terre, l'Afrique du Sud abrite 10 % du total des espèces d'oiseaux, de poissons et de plantes connues dans le monde et 6 % des espèces de mammifères et de reptiles du monde.

    Cette richesse naturelle est menacée par l'expansion de la population humaine et la demande croissante que cela fait peser sur l'environnement. Le Karoo (figure\(\PageIndex{d}\)) et le Cap sont des points névralgiques de biodiversité en Afrique du Sud. L'Afrique du Sud présente un large éventail de conditions climatiques et de nombreuses variations de paysages, ce qui crée une variété de niches écologiques susceptibles de promouvoir la diversité des espèces. Ces différents paysages donnent naissance à des biomes qui permettent à une grande variété de formes de vie de survivre.

    Carte de l'Afrique du Sud, le Karoo couvre une grande partie de la région sud et centrale du pays.
    Figure\(\PageIndex{d}\) : Carte de l'Afrique du Sud, illustrant le Karoo, une région sèche aux étés chauds et aux hivers froids. Image de (partagée par WT) NJR ZA sur wts wikivoyage (CC-BY-SA).

    Plus de 20 300 espèces de plantes à fleurs sont présentes en Afrique du Sud (figure\(\PageIndex{e}\)). L'une des six zones de croissance végétale les plus importantes au monde se trouve dans le Cap-Occidental. La plupart des 2 000 espèces de plantes menacées se trouvent dans les fynbos du sud-ouest du Cap (figure\(\PageIndex{f}\)).

    Arbustes succulents aux feuilles pointues, aux fleurs violettes et autres plantes poussant dans un sol nu
    Figure\(\PageIndex{e}\) : Végétation du Karoo près de Willowmore, Cap oriental, Afrique du Sud. Photo de Winfried Bruenken (CC-BY-SA).
    Gros plan d'une fleur rouge entourée de feuilles ovales surplombant une végétation variée
    Figure\(\PageIndex{f}\) : Végétation des fynbos au Cap occidental, en Afrique du Sud. Photo de Joachim Huber (CC-BY-SA).

    L'Afrique du Sud abrite 243 espèces de mammifères. Parmi les 17 espèces menacées en Afrique du Sud figurent le rhinocéros noir, le pangolin et la taupe dorée géante. L'antilope bleue et le quagga (figure\(\PageIndex{g}\)) ont disparu. Sur plus de 800 espèces d'oiseaux, 26 sont menacées, dont le pingouin, le vautour du Cap, l'aigle martial (figure\(\PageIndex{h}\)) et le perroquet du Cap. Au total, 370 reptiles et amphibiens sont présents dans la région, dont 21 sont menacés. Six d'entre eux sont en danger. Sur les 220 poissons d'eau douce d'Afrique du Sud, 21 sont menacés. Il existe plus de 2 000 espèces de poissons marins. Bien que de nombreuses espèces d'insectes ne soient toujours pas identifiées, 80 000 insectes sont connus pour y être présents.

    Image en noir et blanc du quagga, qui a des rayures semblables à celles du zèbre, mais les rayures s'estompent près de la rareté de l'animal
    Figure\(\PageIndex{g}\) : Le quagga (Equus quagga quagga), aujourd'hui disparu, est techniquement une sous-espèce du zèbre des plaines. Image de Stanford Woods (domaine public).
    Un aigle martial est posé sur un arbre nu. Il a une tête et des ailes noires, un bec crochu et une poitrine blanche mouchetée.
    Figure\(\PageIndex{h}\) : L'aigle martial (Polemaetus bellicosus) est l'une des espèces d'oiseaux menacées présentes en Afrique du Sud. Photo prise par Charles J. Sharp (CC-BY-SA).

    Modifié par Melissa Ha de Biodiversity and Biomes from Life Sciences Grade 10e année par Siyavula (CC-BY)

    L'hétérogénéité spatiale et temporelle favorise la biodiversité

    L'hétérogénéité environnementale fait référence au manque d'uniformité d'une zone. Les régions hétérogènes sur le plan spatial sont composées de zones plus petites présentant une végétation, une disponibilité en eau et en nutriments, des sols et des roches contrastés, ou d'autres caractéristiques. Dans les régions qui sont hétérogènes dans le temps, les conditions fluctuent dans le temps. L'hétérogénéité favorise la richesse en espèces en augmentant le nombre de niches écologiques, et les régions hétérogènes sont donc des priorités en matière de conservation de la biodiversité. Certaines régions sont plus hétérogènes que d'autres. Par exemple, une zone humide comprend de nombreux microhabitats dont le type de sol et la disponibilité de l'eau diffèrent, et les niveaux d'eau changent au fil des saisons. D'autres régions, comme les prairies tempérées du Midwest des États-Unis, sont relativement homogènes (uniformes). Tout comme la biodiversité peut être évaluée à différentes échelles, l'hétérogénéité peut être mesurée à grande échelle (par exemple au sein d'un biome entier) ou à de petites échelles (par exemple au sein d'une seule prairie).

    Attribution

    Modifié par Melissa Ha à partir des sources suivantes :