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UniverSciences 2e édition Dynamique biologique et conservation Biodiversité Chr

UniverSciences 2e édition Dynamique biologique et conservation Biodiversité Christian Lévêque Jean-Claude Mounolou Algeria-Educ.com Biodiversité Biodiversité Dynamique biologique et conservation Christian Lévêque Directeur de Recherches émérite à l’IRD Jean-Claude Mounolou Professeur émérite de l’université Paris-Sud-Orsay 2e édition Illustration de couverture : Photojojo, © Fotolia © Dunod, Paris, 2008 © Dunod, Paris, 2001 pour la précédente édition ISBN 978-2-10-053802-7 © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. Table des matières INTRODUCTION 1 CHAPITRE 1 • POURQUOI S’INTÉRESSER À LA DIVERSITÉ BIOLOGIQUE ? 7 1.1 Que recouvre le terme biodiversité? 8 1.2 Les multiples visages de la biodiversité 9 1.2.1 La biodiversité produit de l’évolution 9 1.2.2 La biodiversité en tant que ressource alimentaire 11 1.2.3 La biodiversité marchande 11 1.2.4 Les biotechnologies 12 1.2.5 La biodiversité à protéger 13 1.2.6 La biodiversité dont on ne veut pas 13 1.2.7 Biodiversité et société 14 CHAPITRE 2 • LA DIVERSITÉ BIOLOGIQUE : UN ÉTAT DES LIEUX 17 2.1 La classification du vivant et ses principes 17 2.1.1 Les niveaux d’organisation du monde vivant 18 2.1.2 Les hiérarchies taxinomiques: la recherche d’un ordre évolutif et fonctionnel dans la diversité des espèces 19 2.1.3 La notion d’espèce 23 2.1.4 Écosystèmes 25 2.2 L’inventaire des espèces 26 2.3 La systématique, l’informatique et Internet 29 VI Table des matières 2.4 Mesurer la diversité biologique 31 2.5 La distribution géographique de la diversité biologique 32 2.5.1 La diversité taxinomique des milieux aquatiques 34 2.5.2 Les gradients dans la répartition spatiale 36 2.5.3 La relation surface – nombre d’espèces 39 2.5.4 Une organisation écologique: les biomes 40 2.5.5 Une organisation taxinomique: les régions biogéographiques 41 2.5.6 Les «zones de grande diversité» ou hotspots 43 CHAPITRE 3 • LES MÉCANISMES À L’ŒUVRE DANS LA DIVERSIFICATION DU MONDE VIVANT 47 3.1 Comment définir la vie? 48 3.1.1 La chimie à l’origine de la vie 49 3.1.2 Le génome 50 3.1.3 Comment la vie est-elle apparue sur Terre? 51 3.2 Comment naissent les espèces? 54 3.2.1 Les mécanismes de la spéciation 55 3.2.2 Modes de spéciation 55 3.2.3 Gradualisme et/ou équilibres ponctués 56 3.3 Les extinctions 57 3.4 L’adaptation: une propriété fondamentale des organismes vivants 60 3.4.1 Diversité génétique et adaptation des Eucaryotes aux changements de l’environnement 60 3.4.2 Les extraordinaires capacités d’adaptation des Procaryotes 63 3.5 Quelques grandes étapes dans la diversification du monde vivant 65 3.5.1 Les grandes lignées évolutives et leurs relations 65 3.5.2 Des unicellulaires aux pluricellulaires 67 3.5.3 L’explosion de la diversité biologique au Cambrien 67 3.5.4 De la mer à la terre: un passage réussi 68 3.5.5 La longue histoire des vertébrés 71 3.5.6 L’homme: un primate qui a réussi? 72 3.6 L’évolution de la vie est-elle prédéterminée? 74 Table des matières VII © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. CHAPITRE 4 • DYNAMIQUE DE LA DIVERSITÉ BIOLOGIQUE ET CONSÉQUENCES DES ACTIVITÉS HUMAINES 79 4.1 Paléoenvironnements et diversité biologique 81 4.1.1 Les systèmes terrestres nord européens 81 4.1.2 Les forêts tropicales humides 87 4.1.3 Les systèmes aquatiques continentaux 89 4.2 L’homme et l’érosion de la diversité biologique 90 4.2.1 Le mythe du bon sauvage 91 4.2.2 La disparition des grands mammifères à la fin du Pléistocène: l’homme est-il en cause? 91 4.2.3 L’érosion actuelle de la diversité biologique 93 4.3 Dynamique de la diversité biologique et pressions anthropiques 96 4.3.1 La pression démographique 97 4.3.2 Utilisation des terres et transformation des paysages 97 4.3.3 Les introductions d’espèces et les invasions biologiques 100 4.3.4 La surexploitation 105 4.3.5 Actions combinées des activités humaines: la disparition des poissons Cichlidés du lac Victoria 106 4.3.6 Les non-dits 107 4.4 Changement climatique 108 CHAPITRE 5 • DIVERSITÉ BIOLOGIQUE ET FONCTIONNEMENT DES SYSTÈMES ÉCOLOGIQUES 113 5.1 La diversité biologique: un système dynamique 114 5.2 Fonctions des espèces dans les écosystèmes 115 5.2.1 Les espèces clés 115 5.2.2 Les organismes ingénieurs 116 5.2.3 Groupes fonctionnels: complémentarité et redondance 117 5.2.4 Le cas des espèces rares 117 5.3 Hypothèses concernant le rôle des espèces dans le fonctionnement des écosystèmes 117 5.4 Les relations de voisinage entre espèces 119 5.4.1 La compétition 120 5.4.2 Les relations de coopération: commensalisme et symbiose 120 5.4.3 Le parasitisme 121 VIII Table des matières 5.5 Chaînes et réseaux trophiques 123 5.5.1 Producteurs-consommateurs-décomposeurs: flux de matière et d’énergie 124 5.5.2 Les théories «top-down» et «bottom-up» 126 5.5.3 Théorie des cascades trophiques 127 5.6 Diversité des espèces et production biologique 128 5.7 Diversité biologique et «stabilité» des écosystèmes 130 5.8 Rôle de la diversité biologique dans les cycles biogéochimiques 132 5.8.1 La fixation biologique de l’azote 132 5.8.2 Minéralisation de la matière organique 133 5.8.3 Stockage à long terme des éléments minéraux 134 5.8.4 Recyclage et transport des éléments nutritifs par les consommateurs 134 5.9 Rôle des communautés biologiques 135 5.9.1 Importance des micro-organismes dans la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques pélagiques en milieu aquatique 135 5.9.2 Les ripisylves et le fonctionnement des cours d’eau 137 5.9.3 Rôle des communautés des sols 139 5.10 Diversité biologique et dynamique de la biosphère 140 5.10.1 Composition de l’atmosphère 140 5.10.2 Contrôle de l’évapotranspiration dans le système sol-plante-atmosphère 141 5.11 Cohésion cybernétique des écosystèmes: le rôle des réseaux de communication 142 CHAPITRE 6 • DYNAMIQUE DE LA DIVERSITÉ BIOLOGIQUE ET CONSÉQUENCES EN MATIÈRE DE SANTÉ 145 6.1 La complexité des relations hôtes-parasites 146 6.1.1 Le cas de l’Onchocercose humaine 146 6.1.2 Le cas du paludisme 147 6.2 Les pathologies émergentes 148 6.3 Activités humaines, diversité biologique, et santé humaine 154 6.3.1 Les échanges intercontinentaux 155 6.3.2 Les nouvelles technologies liées au mode de vie 156 Table des matières IX © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. 6.3.3 L’eutrophisation des eaux et la prolifération d’algues toxiques 157 6.3.4 Les allergies 158 6.4 Phénomènes d’adaptation des agents pathogènes et de leurs vecteurs aux moyens de lutte 159 6.4.1 Résistance aux antibiotiques 159 6.4.2 Résistance aux pesticides 160 6.5 Substances d’intérêt médical et diversité biologique 162 6.5.1 Les pharmacopées traditionnelles 162 6.5.2 Diversité biologique et industrie pharmaceutique 162 6.5.3 Biotechnologies 164 6.6 Maladies et changements climatiques 165 CHAPITRE 7 • LES RESSOURCES GÉNÉTIQUES ET LES BIOTECHNOLOGIES 167 7.1 La domestication de la Nature: une longue histoire 168 7.2 Créer et sélectionner des espèces «utiles» 169 7.3 Gestion et diversité des ressources génétiques 170 7.4 La révolution biotechnologique et les OGM 176 7.4.1 La transgénèse 176 7.4.2 Les applications dans le domaine agricole 178 7.4.3 Comment prévenir les risques liés aux OGM? 179 7.5 Droits de propriété sur les ressources génétiques 182 7.5.1 L’engagement international de la FAO 183 7.5.2 La Convention sur la diversité biologique 184 7.5.3 Les catalogues 185 7.5.4 Le Certificat d’obtention végétale (COV) 186 7.6 Brevets sur le vivant: un débat ouvert 187 CHAPITRE 8 • LA NATURE « UTILE » : VALEURS ET USAGES DE LA DIVERSITÉ BIOLOGIQUE 189 8.1 Notions de biens et services fournis par les écosystèmes 190 8.2 Bases théoriques de l’évaluation économique de la diversité biologique 193 8.2.1 Valeurs d’usage et de non-usage 193 8.2.2 Biens économiques et biens gratuits 194 8.2.3 Appropriation et/ou libre accès à la diversité biologique 195 X Table des matières 8.3 Donner un prix à la diversité biologique? 196 8.3.1 Que vaut l’ensemble des écosystèmes? 197 8.3.2 Des «infrastructures naturelles» 198 8.4 Les usages de la diversité biologique 199 8.4.1 Usages alimentaires des ressources vivantes 199 8.4.2 Les produits de l’extractivisme 200 8.4.3 Le bois 201 8.4.4 Les perspectives industrielles des biotechnologies 202 8.4.5 Animaux et plantes d’ornements 205 8.4.6 Écotourisme 206 CHAPITRE 9 • LA CONSERVATION DE LA DIVERSITÉ BIOLOGIQUE 207 9.1 Pourquoi protéger la diversité biologique? 209 9.2 Approches de la conservation 211 9.2.1 Conservation in situ et ex situ 211 9.2.2 Conserver les espèces ou les écosystèmes? 212 9.2.3 Quelles priorités en matière de conservation? 212 9.2.4 Si on parlait d’argent? 214 9.3 Les aires protégées 214 9.3.1 Des parcs nationaux contre les méfaits de l’homme 214 9.3.2 Protéger la Nature avec l’homme 216 9.3.3 Écologie de la réconciliation ou jardin planétaire? 218 9.3.4 L’Europe et la biodiversité: Natura 2000 219 9.3.5 Des réserves pour protéger les ressources marines 220 9.3.6 L’inconnue du changement climatique 221 9.4 Une utilisation durable de la diversité biologique 222 9.4.1 Le développement durable 222 9.4.2 Les savoirs traditionnels 223 9.4.3 L’aménagement du territoire 225 9.5 La conservation ex situ 225 9.5.1 Les jardins botaniques 226 9.5.2 Les parcs zoologiques 227 9.6 La biologie de la conservation 228 9.6.1 Fragmentation des habitats 229 9.6.2 Réintroductions d’espèces 230 9.6.3 Écologie de la restauration 231 Table des matières XI 9.7 L’approche préventive: le bilan de santé des écosystèmes 233 9.7.1 Santé et/ou intégrité des écosystèmes 234 9.7.2 Les indicateurs biotiques 235 9.8 Les perturbations, des alliées de la conservation? 236 9.8.1 Le feu 237 9.8.2 Cyclones et tempêtes 238 9.9 Les conventions internationales 239 9.10 Quelques mesures concernant la conservation des espèces et des milieux naturels en France 241 9.10.1 Les inventaires patrimoniaux 241 9.10.2 Les protections réglementaires des sites naturels 241 9.10.3 Droit du paysage 242 9.10.4 La maîtrise foncière 242 9.10.5 Le trop-plein juridique? 243 EN uploads/Litterature/ 222-biodiversit-dynamique-biologique-et-conservation.pdf