Retour à Thème 3 : Une histoire du vivant

Chapitre 1 – La biodiversité et son évolution

L’état actuel de la biodiversité et son évolution, que ce soit en France ou à l’échelle mondiale, témoignent d’une situation inquiétante. Selon un rapport de l’IPBES (plateforme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques) publiés en 2019, « la nature décline globalement à un rythme sans précédent dans l’histoire humaine et le taux d’extinction des espèces s’accélère, provoquant dès à présent des effets graves sur les populations humaines du monde entier ». Dans ce même rapport, les experts ont estimé à 1000000 le nombre d’espèces menacées d’extinction, alors qu’un rapport de 2021 indique que sur les 13842 espèces présentes en France, 2430 sont aujourd’hui menacées et 187 ont disparu depuis 2008. Or, la biodiversité est essentielle dans de nombreux domaines, comme l’agriculture (pollinisation et fertilisation des sols), la recherche (source de molécules thérapeutiques), l’adaptation aux changements environnementaux tels que les changements climatiques (existence d’espèces ou de populations adaptées aux nouvelles conditions).

Comment est évaluée la biodiversité ? Son évolution actuelle est-elle uniquement soumise aux populations humaines et à leurs activités ?

I. La biodiversité, c’est quoi ?

La biodiversité correspond à la diversité biologique c’est-à-dire à la diversité du monde vivant.

Elle est définie à 3 niveaux différents : la génétique, les espèces et les écosystèmes :

– la biodiversité génétique caractérise les diversité génétique au sein d’une espèce, les individus d’une même espèce pouvant se distinguer par leurs allèles.

– la biodiversité spécifique caractérise la diversité des espèces occupant un milieu.

– la biodiversité écosystémique caractérise la diversité des « milieux naturels » (rivières, forêts, déserts, littoral …).

Ces trois niveaux sont interdépendants, puisque la diversité écosystémique favorise la diversité des espèces par exemple.

II. L’estimation de la biodiversité

L’étude de la biodiversité peut s’effectuer par la détermination de la diversité spécifique dans un écosystème. Cette étude repose sur différentes méthodes d’échantillonnage basées sur l’observation, la capture ou l’analyse de l’ADN lorsque l’identification est compliquée à réaliser. La détermination d’espèces à partir de l’ADN est alors basée sur l’identification de séquences d’ADN spécifiques à chaque espèce (cf Activité 1).

Mission TARA : biodiversité et séquençage d’ADN

L’estimation de la biodiversité peut aussi consister à évaluer l’abondance d’une population, c’est-à-dire à estimer le nombre d’individus d’une population. Elle se réalise souvent par la méthode de « capture-marquage-recapture » selon laquelle on suppose que la proportion d’individus marqués dans l’échantillon étudié est identique à celle dans la population totale (cf Activité 2). L’effectif total de la population est donc une estimation et non pas une mesure réelle en sachant que l’estimation est d’autant plus précise que la taille de l’échantillon (effectif de l’échantillon prélevé) est grande. L’estimation peut être définie par un intervalle de confiance (cf Activité 3).

Les données actuelles ont ainsi permis d’identifier environ 1,4 millions d’espèces mais des estimations envisagent qu’il pourrait exister aujourd’hui plus de 8 millions d’espèces sur Terre aujourd’hui.

III. L’évolution génétique des populations

Une population naturelle présente une diversité génétique qui s’explique par la diversité des allèles de chacun des gènes portés par les individus formant cette population. On décrit alors la population par la fréquence des allèles et des génotypes qui constituent cette population. Or, au cours du temps, les caractéristiques génétiques des populations (fréquence des génotypes et des allèles) peuvent évoluer.

Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg prédit que les fréquences alléliques et génotypiques d’une population seront stables au cours du temps. Cela ne peut se vérifier que pour des populations de grand effectif qui se trouvent dans des conditions théoriques particulières : reproduction aléatoire entre les individus, absence de migration, de mutation et de sélection naturelle.

Contrairement à ce modèle théorique, les populations naturelles ont une composition génétique qui peut évoluer au cours des générations. Cela s’explique par l’influence de différentes forces sélectives qui vont conduire à l’évolution de la fréquence de certains allèles et donc des génotypes associés. Ainsi, la sélection naturelle favorise la transmission d’allèles conférant un avantage dans un environnement particulier (cas des phalènes et des moustiques). L’apparition de mutations et donc de nouveaux allèles modifie également la fréquence des allèles dans une population.

IV. Les impacts des activités humaines sur l’évolution de la biodiversité

L’évolution des populations animales et végétales est également soumise à l’influence de différentes activités humaines. Certaines d’entre elles (pollutions, émissions de GES, artificialisation des sols, surexploitation des ressources et d’espèces, introduction d’espèces invasives) contribuent à la dégradation des conditions environnementales et donc des écosystèmes et de la biodiversité. Ces effets négatifs affectent les différents niveaux de la biodiversité, mais aussi l’abondance des individus dans une population ce qui peut conduire à l’extinction d’espèces. Il existe cependant différentes activités humaines qui reposent sur une meilleure connaissance et une meilleure gestion des écosystèmes et qui permettent de maintenir voire d’améliorer la biodiversité.

Sélection sexuelle