La biodiversité et ses échelles : cours de Seconde

Quand tu marches dans une forêt, tu vois des arbres, des insectes, des champignons, des oiseaux. Tu as déjà l'intuition qu'il y a « beaucoup de vivant » et que ce vivant est varié. La biodiversité donne un cadre précis à cette intuition : on ne se contente pas de compter des êtres vivants, on cherche à décrire en quoi ils diffèrent et à quel niveau ils diffèrent.

Ce chapitre prend appui sur ce que tu connais déjà : un organisme pluricellulaire est un ensemble de cellules spécialisées, le métabolisme assure le fonctionnement des cellules, et l'ADN porte l'information génétique. Ces trois idées servent ici : la variabilité entre individus a une origine dans l'ADN, et les organismes interagissent dans des milieux où ils forment des ensembles.

Le programme de Seconde fait de la biodiversité un thème d'étude à plusieurs échelles. Les notions attendues sont la biodiversité elle-même, les échelles de biodiversité, la variabilité, la mutation et l'allèle ¹. Le programme insiste aussi sur un point : la biodiversité actuelle n'est qu'une étape dans l'histoire du vivant, que l'on reconstitue notamment par l'étude des fossiles ¹.

Dans cette définition, le mot important est variabilité. La biodiversité ne se réduit pas à une liste d'espèces. Elle décrit des différences : entre deux individus d'une même espèce, entre deux espèces voisines, entre deux milieux. Deux forêts qui contiennent chacune 300 arbres ne présentent pas forcément la même biodiversité : l'une peut être faite de trois espèces seulement, l'autre de trente.

L'expression « complexes écologiques » renvoie à l'idée que les êtres vivants ne vivent pas isolés. Ils forment des ensembles avec leur milieu et interagissent entre eux. L'étude de ces interactions mène à celle du fonctionnement des écosystèmes ¹.

La biodiversité s'observe à trois niveaux emboîtés. Ils correspondent chacun à une question différente que se pose le biologiste ⁵.

Prends une espèce de plante cultivée dans un champ. Tous les pieds portent le même nom d'espèce, mais ils ne sont pas strictement identiques : couleur des fleurs, résistance à une maladie varient d'un individu à l'autre. Une partie de ces différences vient de versions différentes des gènes (les allèles) : cette variabilité à l'intérieur de l'espèce est la diversité génétique. D'autres différences, comme la taille, dépendent aussi du milieu.

Le programme met la variabilité, la mutation et l'allèle parmi les notions fondamentales de ce thème ¹. Tu les retrouveras en détail dans le chapitre sur les mécanismes de l'évolution. Retiens pour l'instant que cette variabilité est inscrite dans l'ADN des individus, ce qui relie le niveau génétique à ce que tu sais déjà sur l'ADN.

Le niveau des espèces. Ici, on compare des espèces entre elles. Dans une mare, on peut trouver des grenouilles, des libellules, des plantes aquatiques, des algues. Plus un milieu abrite d'espèces différentes, plus sa diversité spécifique est élevée. C'est le niveau auquel on pense spontanément quand on parle de biodiversité.

Le niveau des écosystèmes. On passe à des ensembles : une prairie, une forêt, une mare, un récif, un désert. Chacun forme un milieu particulier avec ses êtres vivants et leurs interactions. La diversité des écosystèmes décrit la variété de ces ensembles sur un territoire donné.

Un même phénomène de biodiversité n'a pas la même allure selon qu'on regarde un jardin, une région ou la planète entière. Choisir une échelle, c'est choisir la taille du territoire (ou du niveau d'organisation) sur lequel on raisonne.

Le programme demande de distinguer les différentes échelles du vivant, des molécules aux organes en passant par les cellules et les tissus ¹. En biodiversité, l'idée est voisine : on peut raisonner depuis l'individu jusqu'au milieu entier.

Pourquoi plusieurs échelles ? Parce que ce qu'on voit dépend de la focale. Un pré peut sembler pauvre en espèces de plantes à l'échelle d'un mètre carré, mais riche à l'échelle de la vallée qui regroupe plusieurs milieux. À l'inverse, une région peut afficher un bon bilan global alors qu'un site précis se dégrade. Pour décrire correctement la situation, on précise toujours l'échelle utilisée.

La biodiversité n'est pas figée. Les espèces d'aujourd'hui ne sont qu'un moment d'une très longue histoire. D'après le programme, les fossiles révèlent que la biodiversité actuelle constitue un stade parmi d'autres dans le parcours du vivant ¹. Le programme évoque aussi des variations de la biodiversité planétaire sur l'échelle des temps géologiques ¹.

Des ressources universitaires de biologie organisent d'ailleurs ce thème autour de deux titres : un changement de la biodiversité dans la durée, et son évolution au fil du temps ³.

Cela ouvre une question que tu traiteras dans la suite du cours : comment la biodiversité se transforme-t-elle ? Le chapitre sur les mécanismes de l'évolution, puis celui sur la sélection naturelle et la dérive génétique, apporteront des réponses. Ici, on retient surtout qu'une description de la biodiversité doit toujours être datée : parler de biodiversité, c'est parler de biodiversité à un moment donné.

Peut-on recenser tout le vivant ? Non, et c'est une difficulté majeure. Pour le seul domaine des espèces, environ 1,4 million sont identifiées, alors que le total possible est estimé entre quinze et cent millions ⁵. Le suivi complet de la biodiversité est donc impossible en pratique, à cause des moyens humains et techniques ⁵.

Comme on ne peut pas tout compter, on choisit quelques mesures bien pensées qui donnent une image réaliste de la situation ⁵. C'est le même principe qu'un sondage : on observe une partie pour estimer l'ensemble.

Pour harmoniser ces mesures, un réseau international d'observation de la biodiversité a défini en 2013 un ensemble de 21 variables essentielles, regroupées en 6 classes, qui vont de la diversité génétique des espèces à la diversité des écosystèmes à l'échelle du globe ⁵. Tu remarques que ces classes reprennent les niveaux de ton cours : génétique, espèces, écosystèmes.

En France, l'Observatoire national de la biodiversité rassemble des indicateurs alignés sur ce cadre pour suivre l'état de la biodiversité, les pressions et menaces qui pèsent sur elle, et les réponses de la société ⁵.

Identifier une espèce par son ADN. Parmi les outils actuels, les codes-barres ADN servent à identifier des individus et à délimiter des espèces ³. Cet outil rappelle le lien entre l'ADN, que tu connais déjà, et l'étude de la diversité du vivant.