Approche par caractérisation de la biodiversité

Cette approche consiste à trouver le lien entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes naturels. Selon de Groot (1992: 126): « monitoring changes in life communities (e.g. species composition, species, diversity and relative abundance of species) can usefully be employed to measure the nature and extent of impacts on that community of environmental changes, either man-induced or natural ». La caractérisation de la biodiversité s’associe souvent à l’étude de l’effet des pressions anthropiques sur les processus écologiques (Schneiders et al., 2012). En raison de sa complexité, la caractérisation de la biodiversité s’effectue sur des compartiments ayant un profil similaire (Mehdi, 2010 ; Turcati, 2011). Elle repose notamment sur des relevés floristiques (Burel et Baudry, 2003). Cette méthode consiste à construire un protocole d’échantillonnage en fonction des espèces et des peuplements à étudier, suivi par la mise en pratique des techniques d’échantillonnage pour collecter les données. Blondel (1979 : 37) estime que, « quel que soit le groupe d’espèces auquel on s’adresse, son étude nécessite un échantillon de mesure que l’on récolte sur le terrain à l’aide des techniques particulières (…). L’inventaire des propriétés fondamentales du peuplement doit obéir aux lois d’échantillonnage de sorte que l’information recueillie soit compatible avec les exigences de la statistique, et que l’échantillon obtenu soit une image aussi fidèle que possible, bien que réduite, de l’ensemble de peuplement étudié ». Les données collectées feront, par la suite, l’objet d’une série d’analyses et d’interprétations sous forme de tableaux illustrant les différentes espèces recensées. Ces derniers mettent en avant (1) la composition et (2) la structure du peuplement dont l’estimation se fait au moyen d’indicateurs (ou indices) floristiques³⁴ (Blondel, 1979).

32 Pour de plus amples informations, le lecteur peut se référer aux travaux de Frontier et la., 2008 ; Dajoz, 2006 ; Burel et Baudry, 2003 ; De Groot, 1992, etc.

33 Qui font appels à la télédétection, la modélisation, les systèmes d’information géographiques (SIG) ;

34 Au sens large du terme, un indicateur est « la valeur observée comme représentative d’un phénomène à étudier, qui fait mettre le doigt sur sa signification (…). Tout indicateur a un degré de pertinence par rapport à un objet de recherche ; il suffit de préciser son champ de validité et sa marge d’erreur » (Brunet et Théry, 1998 : 273-274).

41 La littérature scientifique ayant trait à la caractérisation de la biodiversité possède un large éventail d’indicateurs floristiques, que ce soit à paramètre unique ou composite (regroupement de diverses données d’entrée en un seul indice) (Henry, 2011). Ils sont appliqués à une échelle génétique, spécifique ou écosystémique. Néanmoins, le recours à ses indicateurs est loin de faire l’unanimité. Il reste l’objet d’un vif débat entre les différentes écoles de pensées écologiques (Barbault, 1992 ; Abadie, 2008; Balvanera et al., 2006 ; Turcati, 2011 ; Kremen, 2005 ; Buckland et al., 2005). Se servir de ces indices dans leur globalité est une tâche difficile voire impossible (Turcati, 2011). Pour mener à terme la caractérisation de la biodiversité, il est de convenance de se limiter à certains indices en fonction des questions à soulever. Nous tenons dans ce qui suit à en citer quelques-uns. Nous nous référons aux travaux de Goudard (2007), Henry (2011), Turcati (2011), Abadie, (2008) et de Muratet (2006).

1.1.1. La richesse spécifique

La richesse spécifique est considérée comme « la facette la plus visible de la biodiversité » (Turcati, 2011 :40). Elle consiste à estimer le nombre d’espèces dans le milieu inventorié. A l’issue d’études expérimentales visant à comprendre le lien entre la richesse spécifique et le fonctionnement des écosystèmes (Tilman, 1999 et Hector et al., 1999 in Turcati, 2011), les scientifiques ont rapidement mis en avant la corrélation positive entre ces derniers (Rankovic et al., 2012 et Turcati., 2011). Ces résultats ont été aussi sujets à controverse. D’un côté, l’affirmation de ce constat, aussi simpliste soit-il, revient à dépouiller la biodiversité de sa complexité. D’un autre côté, il faut se rendre à l’évidence que, dans certains cas, une faible richesse spécifique peut soutenir un fonctionnement optimal des écosystèmes. Dans ce cas, ce fonctionnement se reporte à d’autres facteurs environnementaux, à un simple rapport de présence-absence d’une espèce donnée ou encore à des interactions sous-jacentes méconnues (Balvanera et al., 2006 ; Turcati, 2011). A titre d’exemple, la présence d’une roselière, même en une assez faible quantité, permet une filtration et une décantation optimale des matières en suspension (Schneiders et al., 2012). Bien que ce lien de cause à effet ne soit pas encore éclairé, des chercheurs ont émis une démarche hypothétique pour comprendre ces relations (Lavorel et Shartou, 2008 ; Loreau et al., 2001 ; Loreau, 2010 ; Turcati, 2011) (Figure 7):

- la relation peut être linéaire à condition que chaque espèce assure une fonction bien déterminée. Ces dernières utilisent équitablement ou de manières différentes les ressources à disposition. Dans ce cas on parle d’une complémentarité entre les espèces ou originalité fonctionnelle;

42 - la relation est convexe (facilitation entre espèces) lorsqu’une espèce donnée contribue par son fonctionnement au développement d’autres espèces. L’exemple le plus connu est celui des espèces fixatrices d’azote qui interviennent dans le maintien d’autres espèces non fixatrices d’azote³⁵.

- la relation est concave dans la mesure où une fonction donnée est effectuée par certaines espèces (appelées efficientes). On parle de « redondance » lorsque le fonctionnement n’est pas sensible à un apport supplémentaire d’autres espèces dites redondantes. En revanche, si une transformation ou une perturbation agit sur l’écosystème entrainant la perte des espèces efficientes, les espèces redondantes prennent la relève et assurent le maintien du fonctionnement. Il s’agit dans ce cas d’une résilience.

Figure 7. Relation entre fonctions de l’écosystème et richesse spécifique (Turcati, 2011 :30)

La richesse spécifique ne devrait pas être le seul indicateur à prendre en considération, l’étude du fonctionnement écologique des écosystèmes devrait s’intéresser aussi à la biomasse, à la densité et aux interactions entre les différentes espèces ainsi que leur abondance et leur agrégation spatio-temporelle (Kermen, 2005).

1.1.2. Diversité spécifique (ou taxonomique)

La diversité spécifique est un indice couramment utilisé et ce en dépit de la littérature non conciliante qui lui est octroyée. D’une manière assez simple, elle est définie comme : « la

35 http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/67/46/03/PDF/doc2.pdf (23/04/2014).

43 pondération du nombre d’espèces d’un peuplement par leur abondance relative» (Blondel, 1979 : 20). Elle se formalise sous différentes équations dont la plus répandue est celle de Shannon et Weaver (1962) qui prend en considération non seulement la régularité de la distribution des espèces mais aussi la richesse spécifique (Goudard, 2007). Nous nous étendrons sur le calcul de cet indice dans le quatrième chapitre. La richesse spécifique d’un peuplement de 10 espèces relativement communes est plus élevée que celle d’un peuplement renfermant aussi 10 espèces dont 9 sont des espèces rares (Barbault, 2008).

En 2006, basée sur des mesures de terrain et dans le but d’étudier l’impact de l’urbanisation sur la diversité biologique, Muratet a développé un indice qui permet d’évaluer quantitativement et qualitativement la diversité spécifique des communautés végétales (Muratet, 2006). Cet indice, connu sous le nom « d’indice d’intérêt floristique » (IF), est formulé en fonction de quatre variables, à savoir la richesse spécifique, la rareté, la naturalité et la typicité³⁶. Bien que l’intérêt de ces indices soit attesté, ils ne permettent cependant pas d’établir le lien entre fonctions écologiques et biodiversité (Turcati, 2011, Henry, 2008 ; Barbault, 2008).

1.1.3. Diversité fonctionnelle

Selon Petchney et ses collaborateurs (2006), la diversité fonctionnelle est une notion qui reçoit une attention croissante auprès des scientifiques. Elle est souvent mal cernée et empreinte travail théorique et expérimental assez conséquent (Turcati, 2011).

Bien qu’elle soit souvent critiquée, la caractérisation par indices de biodiversité permet d’adresser un état des lieux initial. Le succès de cette approche réside dans la prise en compte

36 « La rareté, pour une espèce donnée correspond à la proportion de stations dans lesquelles l’espèce n’a pas été vue. L’indice de rareté d’une communauté végétale correspond à la moyenne des indices de rareté des espèces dans les stations de cette communauté. La naturalité, des communautés végétales correspond à la proportion d’espèces indigènes, c’est-à-dire le nombre d’espèces indigènes sur le total d’espèces indigènes et naturalisées. La typicité, correspond à la proportion d’espèces propres à une communauté végétale observée dans ses stations» (Muratet, 2006 : 24) ;

37 http://canadianbiodiversity.mcgill.ca/francais/theory/ecosystemfunction.htm (25/04/2014).

44 de l’emboitement d’échelles (populations, communautés, écosystèmes, etc.). Elle pourrait être le support des recherches plus sophistiquées avec l’appui des systèmes d’information géographiques.