Mesure de la diversité biologique

3.1 Comment mesurer la diversité biologique

La diversité biologique correspond à la somme totale de toutes les variations biotiques de l’échelle du gène à celle de l’écosystème (Purvis & Hector, 2000). Il existe plusieurs procédés pour mesurer cette diversité :

- La richesse spécifique, ou nombre d’espèces, représente la notion la plus intuitive et la plus communément utilisée pour mesurer la diversité biologique. Dans une perspective évolutive ou biologique, l’espèce est le niveau le plus intéressant. En effet, une espèce possède, en générale, ses propres gènes ce qui entraînent des trajectoires évolutives uniques pour chaque espèce. La richesse spécifique, avec la présence d’espèces rares, est actuellement le critère le plus cité pour la sélection de sites à conserver (Prendergast et al., 1993). Par ailleurs, l’échelle à laquelle la mesure de la richesse spécifique est effectuée est importante. Au niveau global, le nombre total d’espèces est estimé à 14 millions. A l’échelle des régions, le nombre de populations ainsi que les espèces représentées vont différer. Au niveau de la population, le nombre de gènes est limité et va évoluer indépendamment en fonction des flux de gènes, de la dérive et des mutations. Chaque population apporte donc sa propre richesse génétique. Le nombre de populations génétiques global est estimé entre 1,1 et 6,6 milliards (Purvis & Hector, 2000), il est donc important de prendre en compte la diversité génétique pour mesurer la diversité biologique.

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- Les indices de diversité : ces mesures représentent l’avantage de prendre en compte, en plus de la richesse spécifique, l’abondance (nombre ou densité d’individus d’une espèce). Magurran (2004) définit d’ailleurs la biodiversité comme étant l’ensemble « des variétés et des abondances des espèces dans une unité d’étude définie ». Il existe un grand nombre de méthodes pour calculer la diversité (indice de Margalef, moyenne arithmétique de l’indice d’abondance relatif, moyenne géométrique de l’indice d’abondance relatif,… décrites par Buckland et al. 2005). Seules les méthodes du calcul de la densité totale et des indices de Simpson et de Shannon-Weaver seront détaillées (Buckland et al. 2005). La densité totale est une mesure exhaustive de l’abondance qui ne prend pas en compte l’identité des espèces favorisant ainsi celles qui sont dominantes. L’équitabilité et la présence d’espèces rares ne sont pas prises en compte dans ce calcul. L’indice de Simpson, aussi appelé indice de dominance, considère le nombre d’espèces, leur abondance ainsi que l’équitabilité. Cet indice est peu sensible à la richesse spécifique, les espèces rares (peu abondantes) ont donc peu de poids dans le calcul ; d’où son nom d’indice de dominance. A noter que lorsque l’ensemble des espèces mesurées décline à la même vitesse, la valeur de l’indice de Simpson ne change pas. L’indice de Shannon-Weaver donne plus de poids à la richesse spécifique qu’à l’abondance des espèces. La présence d’espèces rares est donc favorisée avec cet indice. Le principal biais lié à l’indice de Shannon-Weaver est qu’il est peu sensible au changement de distributions liées à l’abondance des espèces (May, 1975).

Les indices de Simpson et de Shannon-Weaver ont donc pour avantage de tenir compte à la fois de la notion de richesse spécifique et d’abondance des espèces. Ces indices donnent, par ailleurs, des résultats équivalents lorsque les communautés étudiées suivent approximativement les mêmes distributions d’abondance pour les espèces (Buckland et al., 2005). Le but de l’étude sera donc le principal critère à prendre en compte pour le choix de l’indice de diversité. Dans des travaux où l’objectif sous-jacent est la conservation des espèces, la présence d’espèces rares est primordiale. Dans ce cas, l’indice de Shannon-Weaver peut s’avérer le plus approprié pour l’étude.

Le principal problème lié à cette mesure de la diversité biologique est la lourdeur liée aux expérimentations. En effet, l’abondance des espèces n’est pas toujours simple à mesurer et il est souvent nécessaire de faire un compromis. Une approche proposée par Buckland et al., (2005) afin d’éviter les inconvénients liés à la richesse spécifique et à la mesure de

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l’abondance est de noter les espèces suivant leur présence/absence dans le quadrat. L’ensemble des quadrats donnera un indice d’occupation de l’espèce et pourra être pris en compte comme son abondance. Suivant ce que l’on veut mesurer, il est donc important de bien définir au préalable l’unité d’échantillonnage utilisée car la richesse spécifique et l’abondance vont dépendre de la taille de l’échantillon mesuré (Buckland et al., 2005).

Finalement, une mesure exacte de la biodiversité, même sur une petite surface, est trop complexe pour être quantifiée correctement. Une méthode plus simple doit donc être utilisée pour estimer la diversité biologique, telle que la caractérisation d’indicateur de diversité.

3.2 Les indicateurs de diversité biologique

Les indicateurs de biodiversité doivent permettre une évaluation de la diversité biologique ainsi que de ses changements (Duelli & Obrist, 2003). Trouver un indicateur de l’ensemble de la diversité biologique qui serait sensible à toutes les modifications est impossible. Plusieurs critères sont nécessaires pour le choix d’un indicateur (Pocock & Jennings, 2008) ; il doit être :

- Sensible aux changements. - Simple à mesurer.

- Spécifique en quantifiant clairement la variable à mesurer. - Invariant dans le temps et l’espace.

La mesure de la diversité biologique, au-delà de faire un état des lieux de la biodiversité, peut permettre l’identification de zones d’intérêt pour la conservation ou hotspot. Ces « points chauds » sont généralement des lieux composés par un patrimoine naturel exceptionnel avec une importante diversité biologique. Ces zones peuvent aussi être d’intérêt communautaire,

i.e., composées d’espèces dites d’intérêts (espèces endémiques, rares, emblématiques,…).

Finalement, il existe une multitude de diversités biologiques liées, entre autre, à l’échelle de travail (écosystèmes, espèces, gènes), ou aux traits des espèces (fonctionnels de réponse ou de service, et structuraux), … La figure 1 montre la complexité liée à la mesure de la diversité biologique en tentant de résumer de manière non exhaustive les différentes composantes de la diversité biologique et les concepts qui s’y attachent.

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Figure 1 : Différentes composantes de la biodiversité (standards, additionnelles ou

alternatives) ainsi que les concepts utilisés pour définir la diversité biologique (Duelli & Obrist, 2003).