BIO 3515 – Biologie de la conservation des espècesExamen partiel

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Département de Biologie Department of Biology Université dʼOttawa University of Ottawa

30 Marie-Curie 30 Marie-Curie Ottawa, ON K1N 6N5 Ottawa, ON K1N 6N5

BIO 3515 – Biologie de la conservation des espèces Examen partiel

Cet examen vaut 25 % de votre note finale Jeudi 25 février 2010 de 8 h 30 à 9 h 45

Professeur : Gabriel Blouin-Demers

1. Remplissez dès maintenant les espaces réservés pour l'inscription de votre nom et de votre numéro d'identification.

2. Vérifiez si votre questionnaire est complet.

3. Répondez directement sur le questionnaire.

4. Répondez aux questions en ne dépassant pas l'espace fourni. Les débordements ne seront pas vus favorablement.

5. Pensez fort avant de répondre, pas le contraire.

6. Je recherche des réponses signifiantes. Lorsque je demande pourquoi, vous devez mʼexpliquer les principes qui guident votre réponse.

Nom :

Numéro d'identification :

Que votre succès soit corrélé positivement à votre préparation!

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1 — Autour de Sudbury, Ontario, il y a deux grands types de menaces à la biodiversité.

Premièrement, les usines de nickel et de cuivre rejettent de lʼoxyde de soufre qui rend les pluies acides. Deuxièmement, la région est un centre de production de bois de construction et il y a donc beaucoup dʼexploitation forestière. Les compagnies minières et forestières disent que leurs activités ont peu dʼimpact sur la biodiversité. En tant que biologiste de la

conservation, vous vous demandez si les compagnies ont raison. Vous choisissez donc un groupe indicateur qui est sensible aux pluies acides (à cause de la perméabilité de leur peau) et à la déforestation (à cause de leur faible capacité de

dispersion) : les salamandres. Vous faites des décomptes de salamandres dans plusieurs types dʼexploitation

forestière (de forêts non exploitées jusquʼà des coupes à blanc) qui varient dans leur exposition aux pluies acides (de sols neutres [pH = 7] jusquʼà des sols acides [pH = 4]) dans un rayon de 100 km autour de Sudbury. Le tableau ci-

dessous fait le sommaire de vos données : il donne les densités moyennes de salamandres pour 4 types

dʼexploitation forestière et 4 classes dʼacidité du sol. Que concluez-vous quant à lʼeffet des industries minières et forestières sur la biodiversité autour de Subbury?

type dʼexploitation

acidité du sol densité moyenne (ind/ha)

non exploitée pH = 7 25

coupe sélective pH = 7 24

coupe en bandes pH = 7 22

coupe à blanc pH = 7 17

Commençons par mettre les données sous forme graphique pour bien les visualiser. Il y a trois choses claires après examen du graphique : 1) la densité baisse lorsque le stress acide augmente; 2) la densité baisse dans les forêts exploitées plus intensément que par la coupe sélective (donc dans les coupes en bandes et les coupes à blanc) et, ce qui est le plus

Gabriel Blouin-Demers, PhD, Professeur agrégé - Page 2 de 7

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frappant, 3) il semble y avoir une interaction dans la réponse des salamandres.

Lorsque le stress acide est faible (pH = 7 et 6), il y a assez peu de différence de densité entre les différents types dʼexploitation forestière.

Cependant, lorsque le stress acide est fort (pH = 5 et 4), la densité chute

dramatiquement dans les forêts exploitées par coupe en bandes et par coupe sélective. Ceci suggère que

lorsque le stress acide est faible, les forêts jamais exploitées et exploitées par coupe

sélective sont toutes deux favorables aux salamandres. Cependant, lorsque le stress acide est élevé, les forêts à très faible exploitation sont beaucoup plus favorables aux salamandres que les forêts exploitées intensément. Il y a donc un effet synergique (interaction) clair des deux stress environnementaux qui est responsable des extinctions locales dans les zones fortement stressées. Donc, les compagnies forestières et minières ont tort de dire que leurs activités ont des effets minimes sur la biodiversité. En fait, leurs effets combinés ont un effet très néfaste sur la biodiversité des salamandres qui sont un bon groupe indicateur pour évaluer les effets de ces genres de stress.

pH = 7 pH = 6 pH = 5 pH = 4

0 5 10 15 20 25 30

Non exploitée Coupe sélective Coupe en bandes Coupe à blanc

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2 — Les prairies sont des habitats qui disparaissent très rapidement en Amérique du Nord puisquʼelles sont facilement converties pour lʼagriculture. Dans le sud

de lʼOntario, il reste quelques fragments de la prairie originale (tall- grass prairie en anglais), mais ceux-ci disparaissent rapidement. Les prairies contiennent une grande diversité de plantes dont plusieurs espèces ne se retrouvent nulle part ailleurs. Donc, ces habitats sont une haute priorité en conservation.

Le gouvernement de lʼOntario souhaite préserver les fragments restants, mais bien sûr il ne peut les préserver tous et il faut faire des choix. Le gouvernement se demande sʼil est mieux de mettre la priorité sur les grands fragments ou sur les petits fragments si le but est de préserver le plus possible la biodiversité des plantes de prairie.

Dʼéminents chercheurs de lʼUniversité dʼOttawa (vous!) sont donc mandatés pour conseiller le gouvernement de lʼOntario. Vous examinez la relation entre la richesse spécifique des plantes et la superficie (en ha) de 30 fragments de

prairie.

De plus, vous ordonnez les fragments en ordre croissant de taille (le plus petit fragment ayant le rang 1, le deuxième plus petit ayant le rang 2, et ainsi de suite), puis en ordre décroissant (le plus gros ayant le rang 1, le deuxième plus gros ayant

le rang 2, et ainsi de suite). Vous examinez ensuite la relation entre la richesse spécifique cumulée et les deux rangs obtenus (par exemple, pour un rang (petit-grand) égal à 5, la richesse cumulée est le nombre dʼespèces de plantes observées dans les 5 plus petits fragments). En vous basant sur les données

présentées dans les deux figures, quelle suggestion feriez-vous au gouvernement?

Comment utiliseriez-vous ces résultats pour déterminer les priorités de conservation dans une région géographique donnée?

Dʼaprès la première figure, il est évident que la richesse spécifique augmente avec la superficie des fragments de prairie. Donc, à une échelle

locale, ou pour un fragment donné, “gros cʼest mieux”, et on devrait privilégier les gros fragments. Cependant, si on sʼintéresse à la diversité régionale, la question que lʼon doit se

0 esp.

25 esp.

50 esp.

75 esp.

100 esp.

125 esp.

150 esp.

0 ha 100 ha 200 ha 300 ha

0 esp.

25 esp.

50 esp.

75 esp.

100 esp.

125 esp.

150 esp.

2 6 10 14 18 22 26 30

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poser est de combien la protection dʼun autre fragment va augmenter la diversité régionale, étant donné ce qui existe déjà comme zone protégée. La deuxième figure montre que (1) les communautés sont plus dissemblables entre les petits fragments quʼentre les gros fragments (la pente est plus grande pour le rang petit-grand que pour le rang grand-petit), et (2) après avoir protégé environ les 10 plus grands fragments, il est préférable de se tourner vers des fragments plus petits (mais ayant une flore plus différente) pour maximiser la diversité

régionale. Donc, si on veut déterminer les priorités à lʼéchelle régionale on ne doit pas utiliser la superficie comme seul critère. On devrait plutôt estimer le niveau de protection donné à chaque espèce dans les fragments déjà protégés, et si cette protection est jugée suffisante, protéger des fragments ayant des espèces qui ne sont pas présentes (ou très rares) dans les fragments déjà protégés. Dans certains cas, certains petits fragments pourraient avoir une plus grande priorité de conservation que des fragments plus gros.

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3 — La figure ci-bas illustre la relation moyenne entre les tailles de population de 4 espèces aquatiques (sur lʼaxe des Y) en fonction de la quantité de mercure présente dans leur

environnement (en microgramme par litre, sur lʼaxe des X). La ville de Cornwall vous demande de faire un suivi des effets du mercure sur lʼenvironnement du fleuve St- Laurent. La ville veut savoir si les effets nocifs du mercure sont en augmentation ou en diminution. En vous basant seulement sur les données de la figure, quelle espèce choisiriez-vous comme étant la meilleure espèce indicatrice des effets du mercure sur lʼenvironnement?

Expliquez les raisons motivant votre choix.

Le meunier noir. Les meilleures espèces indicatrices sont celles qui nous permettent dʼanticiper les changements. Donc, les espèces indicatrices doivent être particulièrement sensibles aux facteurs dont nous voulons suivre lʼeffet. Elles doivent démontrer des effets détectables même avec des changements relativement mineurs dans lʼactivité humaine. En se basant sur la figure, il est clair que lʼachigan à grande bouche et le brochet sont

pratiquement insensibles au mercure. En fait, il semble même y avoir plus de brochets où il y a plus de mercure dans lʼeau! Dʼun autre côté, le meunier noir réagit de manière

particulièrement forte au mercure. La grenouille léopard pourrait faire un bon deuxième choix sʼil y avait des contraintes logistiques qui rendaient le suivi du meunier noir difficile. Si nous utilisions lʼachigan ou le brochet comme espèces indicatrices, nous permettrions des

quantités importantes de mercure dans lʼeau (puisque même les concentrations élevées ne semblent pas affecter ces espèces) même si plusieurs autres espèces souffraient déjà de ces concentrations, certaines auraient même déjà disparu. Un argument additionnel pour le

meunier est que puisque le déclin des meuniers est très prononcé, notre capacité à détecter des changements significatifs dans notre espèce indicatrice est élevée. Puisque la

démonstration de changements «significatifs» est habituellement requise pour mettre en place des mesures de réduction de lʼactivité humaine, nous avons une meilleure chance de pouvoir faire cette démonstration avec le meunier quʼavec les 3 autres espèces.

grenouille léopard achigan à grande bouche meunier noir brochet

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4 — Une grosse compagnie multinationale souhaite implanter une usine le long de la rivière des Outaouais, juste en aval dʼOttawa/Gatineau. Lʼusine utilise lʼeau de la rivière dans

plusieurs de ses procédés industriels. Les effluents sont traités, mais ils sont ensuite rejetés à la rivière. Ces rejets projetés inquiètent certains citoyens

qui forment une coalition pour sʼopposer au projet. Vous travaillez pour Environnement Canada et vous devez aider le ministre de lʼEnvironnement, qui est responsable de lʼapprobation du projet, à prendre une décision.

Expliquez quel genre de données scientifiques vous considéreriez suffisantes, et qui devrait les fournir, pour lʼapprobation si (A) Environnement Canada a adopté la perspective que les écosystèmes naturels et leurs composantes ont une valeur utilitaire et intrinsèque; ou

(B) si votre ministère considère que les écosystèmes naturels ont une valeur utilitaire seulement.

Il y a deux considérations ici : (1) où se trouve le fardeau de la preuve et (2) la nature de lʼévidence nécessaire pour prendre une décision.

(A) Dans le cas où les écosystèmes ont une valeur intrinsèque et utilitaire, nous tenons pour acquis implicitement que lʼétat naturel de la rivière soit un bien public de valeur. Donc, pour obtenir lʼaval pour le projet la compagnie devra fournir des preuves claires que les bénéfices utilitaires dérivant de la construction de lʼusine sont suffisants pour justifier le risque à la biodiversité que les effluents posent. Donc, le fardeau de la preuve est entre les mains de la compagnie : nous considérons lʼusine mauvaise jusquʼà preuve du contraire. Donc, vous devriez vous attendre à ce que la compagnie fournisse (1) une évaluation des risques à lʼécosystème de la rivière et (2) une évaluation des bénéfices utilitaires prévus (ainsi que lʼincertitude associée à ces deux aspects). La décision du ministre devait donc être basée sur son opinion à savoir si les bénéfices potentiels sont suffisants pour justifier les risques

prévus.

(B) De lʼautre côté, si les écosystèmes naturels ont une valeur instrumentale seulement, le fardeau de la preuve est échangé. Comme la compagnie ne proposerait pas une usine si la valeur instrumentale (à ses yeux) nʼétait pas augmentée, nous prenons pour acquis que lʼusine est une bonne chose jusquʼà preuve du contraire. Donc, il revient à la coalition de citoyens de faire la preuve que la valeur instrumentale de lʼécosystème à son état naturel est plus grande que la valeur instrumentale prévue de lʼécosystème modifié par lʼusine. Donc, le ministre devrait insister pour obtenir de la coalition (1) une évaluation de la valeur

instrumentale courante de lʼécosystème et (2) une évaluation de la valeur instrumentale prévue de lʼécosystème une fois lʼusine construite. La décision du ministre devrait donc être basée sur son opinion à savoir si la valeur utilitaire présente est plus grande que la valeur utilitaire prévue.