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Le 15.02.2016
Par :
Sébastien Dacher

Sale temps pour les espèces

Le réchauffement climatique a une incidence perceptible sur la biodiversité, menaçant de disparition certaines espèces. Les scientifiques tentent de cerner ce phénomène complexe, de le quantifier, voire de le modéliser...
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C’est une évidence scientifique. Dans le dossier climatique, la question de la biodiversité pèse de plus en plus lourd. Des chercheurs mexicains et américains ont publié cette année, dans Science Advances, un diagnostic sans équivoque : la Terre n’avait pas vu disparaître autant d’espèces animales depuis… 65 millions d’années ! L’impact de l’activité humaine est tel qu’un enfant qui naît aujourd’hui aura vu disparaître tout au long de sa vie plusieurs centaines d’espèces animales.
« C’est implacable. Les changements climatiques menacent de plus en plus gravement les écosystèmes comme les récifs coralliens, ou l’emblématique ours blanc. Mais la crise de la biodiversité, c'est surtout la réduction drastique de populations en nombre d'individus et le recul de la diversité génétique », explique Wolfgang Cramer, directeur scientifique adjoint de l'Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale, à Aix-en-Provence. « Il est pourtant encore possible de moduler fortement cette diminution par des politiques vigoureuses, en réduisant les émissions de gaz à effet de serre, en améliorant nos modes d’habitat et nos modes de déplacement, en limitant la déforestation etc. »


L’ours blanc n’est pas le seul

Si l'ours blanc, très dépendant de la glace, est certainement appelé à disparaître, le changement climatique en Arctique a déjà marqué durablement ses écosystèmes : le renard arctique, le mergule nain du Groenland (une espèce d’oiseau vivant en Arctique) ou la chouette harfang sont menacés. De nombreux scientifiques ont pu observer et expliquer les modifications de comportement et de métabolisme chez ces espèces animales, notamment d’oiseaux arctiques. Les outils numériques apportent un éclairage dynamique de ces phénomènes.  Au sein de l’équipe Beagle (Insa, Lyon), Guillaume Beslon travaille sur la modélisation de systèmes biologiques complexes : « Cette technique permet de comparer l’évolution d’espèces en les plaçant dans des conditions environnementales différentes, explique-t-il.  En nous basant sur les modèles de l’évolution darwinienne, nous parvenons à simuler des individus, en leur donnant la capacité de se reproduire, et en les mettant en compétition pour les ressources. Cela permet notamment de modéliser les variations de population de certaines espèces. C’est une forme de biologie théorique. »

 

Les océans, principales cibles

Dans leur quasi-totalité, les océans sont les premiers territoires à connaître un bouleversement profond de leur biodiversité, qui s’aggravera dans l’hypothèse d’une augmentation de 2 °C de la température mondiale. Ces perturbations entraîneront des extinctions d’espèces, mais aussi des déplacements. Ainsi, la morue risque de quitter la mer du Nord et la coquille Saint-Jacques pourrait déserter le littoral atlantique français. Inversement, le manchot royal ou l’otarie d'Amsterdam par exemple, tirent profit de l'évolution climatique actuelle pour se stabiliser à un niveau plus élevé de population. En milieu marin, l’invasion de certaines espèces exotiques, corrélée au réchauffement de la température de la surface de la mer, exercent un impact sur les écosystèmes locaux. On observe ainsi l'arrivée de poissons venus des mers tropicales par le canal de Suez et le détroit de Gibraltar : méduses, poissons-flûtes, organismes planctoniques sont de plus en plus visibles en Méditerranée, créant ainsi de nouveaux déséquilibres par rapport aux espèces locales.

 

Un 8e continent de plastique

Si la vie sur Terre a toujours eu à affronter les changements climatiques, la modification du système océanique va transformer radicalement le paysage planétaire. Les conflits pour la ressource vont se multiplier. Cette intensification de la compétition naturelle des écosystèmes est étudiée par de nombreuses équipes scientifiques. Directrice de recherche au CNRS au sein de l’unité de recherche (UMR) BOREA, (laboratoire de biologie des organismes et écosystèmes aquatiques), Sylvie Dufour considère les océans comme les pièces maîtresses de la survie des écosystèmes : « la surexploitation de la ressource et la destruction des habitats marins alourdissent une facture déjà considérable. Un effet dramatique est déjà mesurable : par rapport à la période préindustrielle, l’acidité des océans a augmenté d’environ 26 % et au cours des deux derniers siècles, l’océan a absorbé un quart du CO2 émis par les activités humaines. » Quant aux déchets, ils s’accumulent de façon irréversible : « il y a un continent de plastique à l'intérieur de l'océan Pacifique, qui s’étale sur une surface grande comme une à trois fois la France », rappelle la scientifique.

 

 

Une espèce sur cinq en danger

La sixième extinction de masse est en marche. L’augmentation des températures multiplie les risques d’extinction. Pour l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN), une espèce est dite "en danger critique" lorsque sa population passe sous un seuil critique, laissant présager la disparition de son dernier représentant. Aujourd’hui, une espèce sur cinq (soit 23 250) est classée "en danger", et chaque année, en moyenne 52 espèces passent d'une catégorie à une autre et se rapprochent de l'extinction d’après le journal Science advances. Inversement, le réchauffement climatique facilite aussi la prolifération d’espèces invasives, végétales ou animales, et la multiplication des populations introduites par l’Homme, et peu contrôlées. C’est le cas d’espèces très communes et très résistantes de nos régions, comme le chat ou le lapin. Quant aux espèces les plus fragiles, si l'augmentation des températures moyennes mondiales continue de progresser, elles seront tout simplement incapables de s'adapter assez rapidement, ou de trouver un nouvel habitat dans des régions dans lesquelles elles peuvent survivre.

 

L’Homme peut-il s’en sortir ?

Face au changement climatique, l'Homme va devoir s'adapter. Selon Robert Barbault, chercheur écologue du Muséum national d'Histoire naturelle mondialement reconnu et décédé en 2013, « l'Homme est taillé pour résister. Il a su coloniser tous les continents et s'adapter à presque tous les climats. S'il augmente la pression sur la biosphère, les autres espèces ont moins d'espace pour se développer. C’est le principe de la compétition, qui se fait au détriment de nos concurrents directs qui sont les animaux. » L’Homme résiste, c’est un fait, il sait aussi évoluer. « L’évolution est un phénomène contemporain, contrairement aux idées reçues qui considèrent que l’évolution concerne le temps des dinosaures », indique le chercheur Guillaume Beslon (Insa, Lyon, équipe Beagle). Il poursuit : « l’estomac d’un homme né en 1973 a déjà vu passer plus de 100 000 générations de bactéries. Nous sommes tous des êtres en évolution permanente. S’il est difficile de prédire l’évolution du climat, certaines observations nous confortent dans l’idée que tout va très vite : la seule étude des résistances aux antibiotiques nous rappelle que les organismes vivants changent, évoluent, s’adaptent chaque jour, en permanence. L’Homme a toujours développé cette capacité de résistance, lui permettant aujourd’hui encore de poursuivre sa mutation. Nous évoluons en permanence, sans nous en rendre forcément compte. »

 

Des transformations de taille !

Le changement climatique a un impact méconnu sur certaines espèces animales : il contribue à les faire changer de dimension. Ainsi les guêpes, fourmis ou scarabées, ont évolué en perdant 50 à 75 % de leur envergure. Pour les mêmes raisons, les écureuils et les rats étaient 40 % plus petits il y a 40 millions d’années. D’autres espèces animales et végétales ont diminué de taille, parfois très fortement, avec l'augmentation de la température et du CO2 dans l'atmosphère. Le magazine scientifique américain Nature Climate Change a révélé une étude selon laquelle, sur 85 espèces étudiées, une quarantaine ont vu leur taille diminuer au cours de ces 20 dernières années. Parmi elles, on compte les ours polaires, les cerfs, certaines espèces de moutons, mais aussi les mouettes, les tortues, les iguanes, les lézards et les crapauds.

 

« Le changement climatique provoque l’évolution des espèces »

Blerina Sinaimeri, chercheuse en informatique à Inria de Lyon (équipe Erable), travaille sur les interactions existant entre les organismes vivants, à l’origine de l’évolution des espèces.

 



« Quelle est la nature des recherches de l’équipe Erable d'Inria ?

À travers l'utilisation de modèles mathématiques et d’algorithmes, notre objectif est de mieux comprendre les interactions étroites entre des systèmes vivants. À plus long terme, il s’agit d’être capable, dans certains cas, de suggérer les moyens de contrôler ou de rétablir l'équilibre dans une communauté. L’expertise mathématique et informatique de l'équipe s’appuie sur des modèles, qui fonctionnent comme une simplification de la réalité. Ces modèles nous permettront de guider notre action dans la préservation des espèces. 

Quels sont les mécanismes de l’évolution ?

On a souvent tendance à croire que la sélection naturelle est l’unique source de l'évolution. Or, les principaux mécanismes de changement évolutif sont la sélection, la mutation, le flux de gènes et la dérive génétique. La mutation est un changement aléatoire dans l'ADN, elle est une source de variation génétique dans une population. Elle peut être nocive ou bénéfique pour les organismes. Par exemple, une mutation peut permettre aux organismes, au sein d’une population, de produire des enzymes qui leur permettront d'utiliser certaines matières alimentaires. Par conséquent, la sélection naturelle tend à éliminer les organismes moins adaptés, permettant aux individus les plus aptes de survivre et de former une population.

Le réchauffement climatique influence-t-il l’évolution des espèces ?

Tout changement dans l'environnement, et en particulier le réchauffement climatique, peut en effet provoquer l'évolution des espèces, programmer son extinction locale, et modifier la composition de la communauté ainsi que le fonctionnement des écosystèmes. De nombreux modèles ont été proposés afin de prédire comment la densité ou la répartition géographique des espèces sont affectées par le changement climatique. L’exemple le plus parlant concerne l'extinction locale de plusieurs espèces de plantes à fleurs, suite à la réduction de densité de pollinisateurs, que l’on peut attribuer au réchauffement.

L’objet de votre recherche porte également sur les organismes pathogènes et les mécanismes de résistance des espèces…

Tout à fait. Le but de chaque être vivant est de survivre et de se multiplier pour assurer sa descendance, tout en se protégeant. L’étude de l’évolution progressive d’une espèce parasitaire et de celle de son hôte permet justement de déterminer l’âge de leur association. Elle peut aussi aider à concevoir de meilleurs moyens pour lutter contre les organismes pathogènes. Par  exemple, on estime que près de 75 % des maladies humaines émergentes sont des zoonoses, c’est-à-dire des maladies et infections dont les agents se transmettent naturellement des animaux vertébrés à l'Homme. Cette étude nous permet de comprendre d’où sont apparues ces zoonoses, et éventuellement de concevoir de meilleurs moyens pour les combattre.

Est-il possible de prévoir l’évolution des espèces ?

Le fait que le changement climatique puisse influencer les interactions inter-espèces rend toute prévision très difficile. Le changement climatique a par exemple influencé l'extinction de certaines espèces d'amphibiens en modifiant l'épidémiologie de leurs espèces de pathogènes. Ainsi, il y a non seulement l'effet du changement climatique sur un ensemble particulier d’espèces que nous devons prendre en compte, mais aussi les effets indirects dans le réseau complexe des interactions entre les espèces elles-mêmes. »
 


 

Pour aller plus loin :

 

Crédits et légendes photos : Altimétrie de la surface de l'océan Pacifique, © INRIA / Projet IDOPT ; Détection d'une colonie de flamants roses, © INRIA / ARIANA / Station biologique de la Tour du Valat ; portrait de Blerina Sinaimeri, © Inria - V. Peregrin

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