ENJEUX ET QUESTIONNEMENTS

Certaines évaluations récentes des impacts du changement global sur la biodiversité, basées sur des modèles, suggèrent qu'une large proportion des espèces de notre planète courent un grand risque d'extinction, et que des modifications substantielles de la répartition et de l'abondance des génotypes, espèces et biomes surviendront d'ici la moitié de ce siècle (Thomas et al. 2004, Millennium Assessment 2005, IPCC 2007, Global Biodiversity Outlook 2007). Les facteurs à l'origine de ces changements sont la destruction des habitats, le changement climatique, la surexploitation des ressources biologiques, les espèces envahissantes et la pollution (voir axe "Documenter"). Dans de nombreux cas, on prédit que ces changements futurs de biodiversité s'accompagneront de la dégradation de services écosystémiques, et d'un déclin du bien être humain (MA 2005). Ces scénarios sont appuyés par des observations montrant que nombre de ces tendances sont déjà en cours (MA 2005, IPCC 2007, FAO 2008).

Biodiversité : Dynamique observée et projetée

A l'échelle mondiale, plusieurs atteintes majeures de la biodiversité sont prévues par les modèles si des actions fortes de protection de l'environnement ne sont pas mises en œuvre dès aujourd'hui. Par exemple, le dépérissement des coraux et la dégradation des récifs coralliens dû à l'acidification des océans, au changement climatique, à la surexploitation et à la pollution constituent l'une des atteintes majeures de biodiversité prévue par les modèles, et confirmée par les tendances actuelles (Hoegh-Guldberg et al. 2008, voir Encart 9). Le dépérissement de larges étendues de forêts tropicales méga-diverses en Amérique du Sud et Afrique centrale, résultant de la déforestation, des feux et du changement climatique est aussi prévue par certains modèles et confirmée par des dépérissements récents liés aux accidents climatiques (Malhi et al. 2008).

A l'échelle nationale, les projections suggèrent que des changements futurs du climat et de l'utilisation des sols constituent des menaces importantes pour les activités agricoles, l'intégrité des aires protégées telles que les parcs régionaux et nationaux, la santé et la répartition d'espèces forestières ou marines, la distribution et l'abondance des oiseaux, etc. (Thuiller et al. 2005, Jiguet et al. 2007). Sur la base de ces projections, la communauté scientifique recommande que des mesures internationales soient prises rapidement pour minimiser le changement climatique et

réduire la pression globale exercée par les cultures alimentaires et énergétiques sur l'utilisation des terres. La communauté scientifique recommande aussi que des stratégies de gestion adaptative soient développées pour accroître la résilience des écosystèmes et pour faciliter les transformations les moins dommageables à l'environnement là où le changement est inévitable (MA 2005, IPCC 2007).

Rôle des modèles

Les modèles sont avant tout une représentation simplifiée de phénomènes complexes, leur validité dépend de la force des hypothèses des simplifications utilisées. Ils peuvent avoir pour fonction de comprendre la structure et les fonctionnements des systèmes observés, de servir d’aide à la décision ou d’aider à la prospective. Ils peuvent être soit statiques c'est-à-dire que l’on cherche à comprendre les phénomènes en ne jouant que sur une variable, les autres restant fixes, soit dynamiques quand les variables évoluent les unes par rapport aux autres dans le temps, ce qui suppose souvent le choix d’un taux d’actualisation, soit stochastiques lorsque l’on introduit le risque ou l’incertitude sous la forme de variables d’écarts ou de variables aléatoires.

Les modèles mathématiques jouent plusieurs rôles clé dans la compréhension et la prédiction des changements de biodiversité, puisqu'ils permettent :

1) de synthétiser, de manière quantitative, des informations disparates provenant d'une grande variété d'observations et d'expériences, et ainsi d'accroître notre compréhension des mécanismes à l'origine de ces changements en biodiversité, 2) d’anticiper les futurs changements de biodiversité sur la base des scénarios socio-économique et environnementaux,

3) de coupler les changements de biodiversité prévus aux modifications associées des services écosystémiques et du bien être humain, et

4) d'évaluer les bénéfices potentiels ou les effets négatifs de l'action politique et de la gestion.

Le développement de modèles plus complets représente une priorité absolue. En effet, les outils existants ne parviennent pas à prendre en compte la complexité des interactions entre la biodiversité et ses multiples déterminants ("drivers"); ils ne couvrent pas une gamme d'échelles temporelles et spatiales suffisamment large pour être pertinents pour la prise de décision aux échelles à la fois locales et internationales et sont généralement mal couplés aux outils utilisés pour la prise de décision.

Scénarios et aide à la décision

Un enjeu majeur pour la recherche sur la biodiversité est de parvenir à élaborer des scénarios de changements de biodiversité pertinents aux échelles paysagères, régionale, nationale et globale. Des informations sur les changements actuels et futurs de biodiversité, intégrées à l’échelle du globe ou de continents, sont en effet nécessaires pour répondre aux interrogations concernant les taux d’extinction d’espèces, les modifications de composition des communautés biologiques, la répartition des biomes, etc… induits directement et indirectement par les activités humaines. La compréhension de l'effet des facteurs locaux et globaux sur la biodiversité, qu'elle soit évaluée localement ou globalement, est nécessaire pour mettre en œuvre des politiques ad hoc, et pour évaluer les effets de telles politiques. La diversité biologique est aussi fortement déterminée par des facteurs locaux (nature des sols et du climat, type d’activités humaines et caractéristiques des

paysages, etc…) et les relations homme-biodiversité prennent souvent tout leur sens à ces échelles.

Au delà de la gamme d’échelles spatiales à prendre en compte, le choix des échelles temporelles à privilégier est également crucial. Les échelles auxquelles les politiques sont censées avoir un impact en matière de biodiversité sont de l’ordre de quelques décennies. Un horizon plus rapproché ou plus lointain rend des prédictions beaucoup plus difficiles à réaliser, avec des effets aléatoires plus importants lorsque l’on examine le futur le plus immédiat, et des effets seuils, de surprise, plus importants à un horizon lointain.

Les scénarios à développer ne doivent pas être vus comme des prévisions sensu stricto, et, au contraire, doivent tenter de capturer une gamme de possibilités futures. Leur utilisation a comme objectif (i) d’établir des projections d’évolution de la biodiversité basées sur des scénarios socio-économiques et climatiques ; et (ii) de parvenir à analyser les choix et décisions permettant soit d’aller vers des états futurs acceptables ou au contraire risquant de nous mener à des états futurs à éviter, en contrôlant les impacts à travers une redéfinition des politiques courantes et une évaluation de la pertinence de différentes politiques.

Pour développer de tels scénarios, le défi pour la communauté scientifique est de développer des modèles couplés (Figure 1), alliant écologie (biodiversité en intégrant les dimensions fonctionnement et services, adaptation et évolution), économie, sciences humaines et sociales, science du climat, biogéochimie, sciences politiques...

L'élaboration rigoureuse de scénarios nécessite, à l’image de ce qui a été fait pour le changement climatique, un effort majeur pour développer de nouveaux outils de modélisation et pour structurer la communauté scientifique travaillant à l'élaboration de scénarios sur les changements de biodiversité. Les outils à développer ont pour cœur des modèles de dynamique de la diversité biologique et du fonctionnement des écosystèmes, concernant au premier chef les disciplines de l’écologie (Figure 1). Mais un enjeu clé est de mettre en relation ces dynamiques avec leurs déterminants et conséquences physico-chimiques, sociales et économiques (Figure 1).

Figure 2. Objectifs généraux de la modélisation pour l'élaboration de scénarios de biodiversité. Le couplage entre ‘changements de biodiversité’, ‘réponses des

sociétés’, ‘modifications des pressions’ est l’objectif central de cet axe.