Cet article fait partie du DOSSIER consacré à la biodiversité.

 Diversité des espèces vivantes et de leurs caractères génétiques.

Les niveaux de biodiversité

On distingue trois principaux niveaux de biodiversité.

La biodiversité spécifique

Elle s'exprime par le nombre total des espèces (animaux, végétaux, champignons, micro-organismes). Or, si plus de 1,74 million d'espèces (dont près de 1,37 million d'espèces animales, 321 000 espèces végétales et environ 51 500 champignons supérieurs, lichens et algues brunes) sont déjà connues, leur nombre réel pourrait atteindre 10, voire 30 millions (le chiffre moyen le plus communément accepté est de 13 à 14 millions). Beaucoup risquent d'avoir disparu avant même d'être recensées et étudiées.

La biodiversité structurale

Elle s'exprime au niveau des milieux naturels, ou écosystèmes, par le nombre et la diversité des espèces qui les peuplent. Elle est maximale dans les forêts tropicales et dans les récifs coralliens, milieux tous deux menacés (le premier par la déforestation, le second par les pollutions marines et par le réchauffement climatique).

La biodiversité génétique

Elle s'exprime au niveau des individus et des populations, par la diversité des caractères et des adaptations et par celle, sous-jacente, de leurs gènes. Représentant le potentiel évolutif des espèces, elle est menacée par les mêmes facteurs que les deux autres formes de biodiversité – destruction des espèces et de leurs milieux naturels – mais aussi par la sélection agricole.

Inventaires et mesure de la biodiversité

L'inventaire systématique des espèces d'êtres vivants présentes sur le globe a connu une première période faste avec l'invention du microscope au XVII^e s., qui permet les premières avancées dans le domaine de l'infiniment petit, puis avec les grands voyages d'exploration du XVIII^e, puis du XIX^e s. (Louis Antoine de Bougainville, James Cook, Alexander von Humboldt…), d'où les naturalistes rapportaient des collections de nouvelles plantes et de nouveaux animaux découverts sous les tropiques.

À l'heure actuelle, ont été identifiées, décrites et nommées entre 1,74 et 1,8 million d'espèces vivantes (toutes catégories confondues : plantes, champignons, animaux, et micro-organismes), dont près de 1,37 million d'espèces d'animaux (parmi lesquels quelque 1 million d'insectes !) et 321 000 plantes (dont près de 282 000 angiospermes, ou plantes à fleurs). Ce qui ne veut pas dire que ces chiffres représentent la biodiversité totale de la planète : de très nombreuses espèces restent encore à découvrir (sans doute 10 fois plus).

Des découvertes permanentes

Les découvertes d'espèces n'ont jamais cessé : on trouve, encore de nos jours, en moyenne deux espèces d'oiseaux nouvelles chaque année dans les montagnes ou les forêts tropicales, une nouvelle espèce de baleine chaque décennie, de nouveaux singes de temps en temps (par exemple, le singe-lion à face noire au Brésil en 1991). Entre autre exemples surprenants, on peut citer une nouvelle espèce de palmier identifiée en Australie à la fin des années 1970, trente-deux espèces nouvelles de champignons dans le sud de l'Angleterre à la fin des années 1980, cent trente espèces nouvelles de blattes en Guyane en 1991 ; vingt-quatre nouvelles espèces, dont une grenouille, des coléoptères, des poissons et une fourmi, dans les plateaux de l'est du Suriname en 2007. En 2008, une expédition scientifique d'une durée de moins d'un mois dans le Cerrado brésilien a suffi à découvrir 14 nouvelles espèces (huit poissons, trois reptiles, un amphibien, un mammifère et un oiseau). On pourrait facilement multiplier ces exemples. Chaque année, quelques centaines de vertébrés et quelques milliers d'invertébrés (essentiellement des insectes) sont découverts.

Manifestement donc, les espèces connues ne sont que la partie émergée de l'iceberg : le nombre des espèces présentes sur la Terre est sans l'ombre d'un doute infiniment plus élevé.

Le monde des tropiques

La biodiversité est, de loin, beaucoup plus riche sous les tropiques que partout ailleurs (sur la terre ferme), en raison des conditions de température, d'insolation et d'humidité, très favorables à la prolifération des êtres vivants. Ainsi, sur les 10 000 espèces d'oiseaux connues, près de 30 % se rencontrent en Amazonie, et 16 % en Indonésie. Une étude portant sur une parcelle de 5 km² de forêt tropicale au Pérou a permis de dénombrer 600 espèces d'oiseaux (la France possède moins de 500 espèces d'oiseaux – sédentaires ou migratrices – sur l'ensemble du territoire métropolitain). Parmi les espèces recensées de plantes vasculaires, près de 70 % poussent sous les tropiques.

Autres exemples : on a estimé que dans un seul hectare de forêt tropicale au Panamá, on peut trouver plus de 43 espèces de fourmis (la plupart non encore identifiées), autant que dans l'ensemble des îles Britanniques. Une parcelle de 1 000 m² de forêt tropicale est peuplée en moyenne de 300 espèces de plantes, contre moins d'une centaine sur une parcelle équivalente en région tempérée. Le département de la Guyane (90 000 km²) abrite autant d'espèces de plantes que la France métropolitaine (500 000 km²). En fait, on pense que les forêts tropicales humides du monde entier contiennent plus de la moitié des espèces d'êtres vivants de la planète, alors qu'elles ne couvrent que 6 % de la surface totale des continents.

L'inventaire des espèces au sein des forêts tropicales est très difficile à réaliser de par leur nombre, comme l'a montré le biologiste américain Terry Erwin en 1982. Ce dernier a imaginé de placer un « canon à insecticide » sous certains arbres bien choisis de la forêt du Panamá, sous lesquels avaient été préalablement tendues des bâches en forme d'entonnoirs, conduisant à des récipients remplis d'alcool. L'insecticide projeté dans la couronne des arbres – qui atteignent couramment plus de 40 m de hauteur – tue les myriades d'insectes vivant dans les feuillages et sur les branches ; ceux-ci tombent en pluie sur les bâches, d'où ils glissent vers les récipients permettant de les conserver ; ils peuvent ensuite être examinés à loisir par les entomologistes. Sur la couronne d'une seule espèce d'arbre appartenant à la famille des légumineuses, Erwin a ainsi dénombré 163 espèces de coléoptères ! Comme on estime à 50 000 le nombre des espèces d'arbres tropicaux, il y aurait donc potentiellement 8 150 000 espèces de coléoptères sous les tropiques. Or, les entomologistes n'en ont identifié à ce jour, sur l'ensemble de la planète, qu'environ 300 000.

Le monde des océans

Mais il existe d'autres régions encore inexplorées. Les océans couvrent 71 % de la surface terrestre et constituent 90 % de la biosphère. Or la diversité génétique du milieu marin est vraisemblablement supérieure à celle des continents. Jusqu'à présent, près de 274 000 espèces animales marines ont été décrites (soit près de 10 fois moins que les espèces terrestres), plus de 20 000 espèces végétales, et un nombre encore infime de micro-organismes (bactéries, champignons, protistes, etc.). Chaque année sont identifiées quelque 1 600 nouvelles espèces marines, mais on estime par exemple que 99 % des bactéries marines restent à découvrir, notamment dans les sédiments. Les grands fonds marins constituent d'ailleurs un exemple particulièrement remarquable ; après l'expédition danoise du Galathea qui, en 1951-1952, fit la preuve définitive de l'existence de bactéries et d'invertébrés à 10 000 mètres de fond, les années 1970-1980 virent la mise en œuvre de submersibles capables d'explorer les grandes profondeurs (comme le sous-marin Alvin ) et qui rapportèrent des photos et des échantillons montrant qu'à 2 500 m de fond peuvent vivre en certains endroits, notamment autour de sources d'eau chaude, des foules de vers annélides, des crustacés, des mollusques et d'autres animaux qu'on ne trouve nulle part ailleurs. En faisant la synthèse des observations obtenues jusqu'en 1991, J. F. Grassle a estimé que le nombre des espèces animales des grandes profondeurs pourrait être de plusieurs dizaines de millions. Aujourd'hui la question est toujours débattue, et les estimations varient de 1 à 100 millions.

L'infiniment petit

Le monde des microbes, et particulièrement celui des bactéries, reste aussi largement inexploré. Ce sont surtout les bactéries utiles à l'homme (productrices d'antibiotiques, par exemple) ou dangereuses pour notre espèce (car responsables de maladies infectieuses) qui ont été identifiées : les quelques milliers d'espèces reconnues témoignent, sans aucun doute, d'une grossière sous-estimation. En 1990, des chercheurs norvégiens ont, par des méthodes biochimiques indirectes, estimé que dans un seul gramme de terre provenant d'une forêt de leur pays, il y avait sans doute entre 4 000 et 5 000 espèces de bactéries ; le résultat est identique lorsqu'on analyse les sédiments marins déposés en eau peu profonde au large de la Norvège. Si l'on songe aux milliers de micro-environnements, tous différents, qui existent à la surface de la planète – les morceaux de bois pourrissant sur le sol, les grains de sable apportés par les eaux de ruissellement, les strates géologiques, où l'on trouve des bactéries jusqu'à 500 m au-dessous du sol, la surface et l'intérieur du corps des millions d'espèces d'arthropodes qui les hébergent, à la façon dont l'homme abrite la célèbre Escherichia coli dans son intestin, etc. –, on peut souscrire à l'hypothèse du biologiste américain Edward O. Wilson, qui, dans la Diversité de la vie, paru en 1993, estime qu'il y a des millions d'espèces de bactéries qui n'ont jamais été étudiées, « trous noirs » de la biodiversité.

Insectes et champignons

D'autres groupes taxinomiques, à l'instar des insectes et des bactéries, sont également très sous-estimés. Si l'on a identifié à ce jour 1 million d'espèces d'insectes, on pense qu'ils pourraient être 8 millions (jusqu'à 100 millions selon les estimations les plus hautes). Cela pourrait être le cas des champignons : le biologiste britannique David Hawksworth a établi qu'il pourrait y avoir une proportion de six espèces de champignons pour une espèce de plantes vasculaires, de sorte qu'il devrait y avoir entre 1 et 1,5 million d'espèces formant le règne des champignons, alors qu'on n'en a identifié qu'environ 70 000 à ce jour.

Entre 5 et 100 millions… des estimations divergentes

Sur la base de ces diverses constatations, plusieurs auteurs ont procédé à des extrapolations pour évaluer le nombre d'espèces pouvant exister actuellement à la surface de la Terre. Peter Raven, directeur des jardins botaniques du Missouri, a fait observer que chez les mammifères et les oiseaux il y avait en moyenne deux espèces tropicales pour une espèce figurant dans la zone tempérée ; en faisant l'hypothèse que cette proportion est généralisable aux insectes, et sachant que ceux-ci constituent les trois quarts des espèces connues, il avance un nombre d'espèces animales total de 3 à 5 millions. De son côté, Erwin est parti du nombre d'espèces de coléoptères dans le couvert forestier tropical. Sachant que ces derniers représentent 40 % des espèces d'arthropodes (insectes, myriapodes et crustacés), il arrive au chiffre de 20 millions d'espèces d'arthropodes pour la cime des arbres. Et, comme il y a deux fois plus d'espèces d'arthropodes dans cet habitat qu'au sol, cela donne 30 millions d'espèces d'arthropodes dans les régions tropicales. Or, en partant du postulat que les arthropodes représentent 87,5 % des espèces animales connues, pourrait donc y avoir, sur cette base, 40 millions d'espèces animales sous les tropiques, et, si l'on estime que celles-ci représentent la moitié de la biodiversité planétaire, on arrive au chiffre de 80 millions pour l'ensemble de la Terre !

En 1990, Nigel Stork a repris les hypothèses d'Erwin en se servant de données provenant de Bornéo, de Grande-Bretagne et d'Afrique du Sud ; il est arrivé à une estimation de trois à six fois inférieure du nombre des espèces tropicales d'arthropodes – ce qui conduirait pour la planète à un nombre d'espèces animales compris entre 14 et 27 millions. En 1991, Kevin Gaston s'est rangé aux côtés d'autres spécialistes des insectes pour déclarer que le nombre de leurs espèces sur toute la Terre devait être compris entre 5 et 10 millions, ce qui limiterait le nombre des espèces animales sur la planète à un total situé entre 7 et 14 millions. Mais Wilson a fait remarquer, en 1993, qu'on pouvait aussi bien partir de l'estimation haute d'Erwin et même la surévaluer pour tenir compte des millions d'espèces de bactéries non recensées, des invertébrés des grands fonds, ainsi que des groupes taxinomiques tels que les champignons. On peut atteindre ainsi le chiffre de 100 millions d'espèces, sans que personne puisse dire s'il est plus invraisemblable que les précédents.

Pourquoi inventorier la biodiversité ?

Outre la solution d'une énigme scientifique, cet inventaire est susceptible de retombées bénéfiques pour l'humanité entière.

Biodiversité et alimentation

Sur les 281 000 plantes à fleurs connues, une trentaine d'espèces seulement fournissent, de nos jours, 90 % de l'alimentation mondiale en végétaux – trois d'entre elles, le blé, le maïs et le riz, en procurent plus de la moitié. Dès à présent, on sait que de nouvelles plantes pourraient être cultivées de façon extrêmement rentable, notamment par les populations du tiers-monde, tel le haricot ailé de Nouvelle-Guinée, dont les feuilles, les gousses, les graines et les tubercules sont comestibles.

Biodiversité et médicaments

Par ailleurs, la biodiversité fournit de nombreux médicaments, et représente un réservoir potentiel de milliers d'autres. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) estime que 80 % de la population mondiale dépend de substances médicinales issues d'espèces sauvages. En Chine, on utilise à des fins médicinales des extraits tirés de 6 000 espèces de végétaux, tandis que les peuples d'Amazonie font usage de 1 300 plantes médicinales.

40 à 70 % des médicaments proviennent d'êtres vivants, en premier lieu des plantes et des micro-organismes : ainsi l'aspirine (à l'origine extraite de l'écorce de saule, avant d'être synthétisée en laboratoire) et les antibiotiques, comme la pénicilline (tirée d'un champignon microscopique). Ces dernières années, des médicaments anticancéreux ont été extraits de la pervenche rose de Madagascar (la vinblastine), de l'if du Pacifique (le taxol), de l'éponge des Caraïbes Cryptotethya crypta (la cytarabine)…

Pourtant, jusqu'à présent, seule une infirme partie (2 %) des quelque 321 000 espèces de plantes connues a été étudiée du point de vue de leurs éventuelles propriétés pharmacologiques ; de même l'a été 1 % seulement des espèces marines connues. On ne peut, ainsi, que supposer l'immensité du réservoir de médicaments que représente la biodiversité…

La biodiversité menacée

Les principales causes d'appauvrissement de la biodiversité tiennent à la destruction des milieux naturels due à la déforestation, au surpâturage, à la pollution, à l'assèchement des zones humides et à l'introduction d'espèces étrangères. La fragmentation des habitats consécutive à la destruction des écosystèmes constitue une autre cause majeure d'extinction d'espèces. En effet, les populations résiduelles des espèces voient leur diversité génétique réduite du fait de leur faible nombre et perdent une partie de leur potentiel adaptatif ; elles deviennent plus vulnérables à la prédation, aux maladies ou aux autres facteurs de mortalité. Le changement climatique aggrave lui aussi la perte de la biodiversité (et, inversement, sera aggravé par elle). De plus, en raison de l'interdépendance des espèces et des écosystèmes, le phénomène d'érosion de la biodiversité va en s'emballant (→ espèces menacées).

Interactions écologiques

Selon les estimations, le monde actuel perd entre 50 et 100 espèces chaque jour. Le taux actuel d'extinction des espèces est estimé comme étant près de 1 000 fois supérieur au taux naturel, calculé sur la base des documents paléontologiques (fossiles) et en-dehors des grandes crises biologiques.

Au-delà des chiffres, l'ensemble des scientifiques estime que ce qui se produit de nos jours n'est pas seulement la perte d'espèces individuelles : il s'agit bien d'une crise qui menace la biodiversité dans son ensemble, qui pourrait être le début de la sixième crise biologique majeure de l'histoire de la vie (→ extinction).

Les experts insistent sur les interactions écologiques : il ne s'agit pas seulement du nombre d'espèces vivantes ; il faut également, voire surtout, prendre en compte les interdépendances. Ainsi, selon Myers, « les conséquences écologiques de la dégradation et de la destruction des forêts tropicales affectent bien plus de monde que les 200 millions d'habitants de ces forêts. Quarante pour cent des paysans des pays en développement vivent dans des zones agricoles qui dépendent des eaux de la forêt ». Or, on a par exemple calculé, en Asie du Sud-Est, que la canopée d'une forêt vierge intacte est capable d'absorber jusqu'à 35 % des eaux de pluie ; après défrichement, ce taux tombe à 20 % ; il n'est que de 12 % dans les plantations de caoutchouc. (La canopée est la partie sommitale de la forêt tropicale ; la vie, comme dans toutes les zones intermédiaires, y est particulièrement riche, avec une diversité biologique des plus élevée, comme l'ont démontré les études menées en Amazonie à bord du « radeau des cimes », sorte de grand laboratoire implanté au sommet des arbres.) Et il ne s'agit là que d'une illustration de l'impact des activités humaines – en l'occurrence forestières et agricoles – sur la biodiversité et le cycle de l'eau. (développement durable.)

Agriculture et biodiversité

L'impact négatif de l'industrie, de la déforestation, de la fragmentation des habitats naturels et de l'urbanisation sur la biodiversité est démontré et reconnu par toute la communauté scientifique ; il en va de même de l'extension des superficies cultivées ou consacrées au bétail. Cependant, la préservation de la biodiversité, si elle est un enjeu réel, ne peut être envisagée en dehors de ses implications sociales et économiques au niveau mondial ; on ne peut en effet imaginer plusieurs réserves mondiales de biodiversité à l'image des parcs naturels : on ne conserverait ainsi qu'une infime partie des espèces biologiques.

Pour la Banque mondiale, il s'agit plutôt d'« intégrer la biodiversité dans le développement agricole ». En 1998, ses experts traçaient le constat suivant : « Un habitat naturel où se développe une activité agricole voit sa biodiversité diminuer sensiblement : les espèces végétales endogènes sont remplacées par un petit nombre d'espèces introduites (généralement allogènes et identiques aux végétaux récoltés dans d'autres régions) ; les espèces sauvages sont déplacées, et les pesticides détruisent insectes et micro-organismes. »

La solution serait d'abord de cesser de subventionner la conversion des habitats naturels en zones agricoles, d'orienter l'agriculture vers une intensification de l'exploitation et non vers une expansion des surfaces cultivées, enfin et surtout de rentabiliser la préservation de la biodiversité (du « matériel biodivers »). Pour cela, il faudrait envisager l'attribution, aux agriculteurs ou aux communautés « traditionnelles » qui récoltent ou cueillent certains végétaux, d'un titre de propriété sur le matériel biodivers, ce qui en garantirait « une bonne utilisation », toujours selon les mêmes experts. Ainsi, les variétés seraient exploitées pour leur usage alimentaire, thérapeutique, cosmétique ou autre, et c'est le marché lui-même qui freinerait les atteintes à la biodiversité. Cette orientation de la Banque mondiale fait cependant suite à des mesures radicalement contraires, mises en œuvre par les organismes de l'ONU durant les années 1950-1980, et connues sous le nom générique de « révolution verte ». La révolution verte avait pour but l'autosuffisance alimentaire des pays en développement notamment ; or, son instrument privilégié fut l'introduction massive de monocultures allogènes à haut rendement, aujourd'hui reconnues comme hautement nuisibles à la biodiversité.

D'une part, les variétés introduites le sont aux dépens des variétés locales. Ainsi, les variétés de riz à très haut rendement créées par l'IRRI (Institut international de recherche sur le riz, installé aux Philippines) ont conduit à une diminution d'environ 80 % du nombre de variétés de riz cultivées en Inde ; le même phénomène se retrouve pour le maïs par exemple, avec les variétés produites par le CIMMYT (Centre pour l'amélioration du blé et du maïs, établi au Mexique).

D'autre part, les variétés nouvelles sont plus vulnérables aux maladies. En 1977, la variété de riz IR-36 de l'IRRI fut attaquée par deux virus auparavant inconnus, baptisés ragged stunt (« avorton broussailleux ») et wilted stunt (« avorton flétri »), ce qui, dans un contexte de précarité alimentaire, pose de délicats problèmes. Les États-Unis ont connu une mésaventure similaire en 1970-1971 lorsqu'une attaque de rouille a détruit quelque 15 % de la production de maïs, fragilisé par son uniformité génétique.

Mais la diversité biologique des animaux d'élevage est elle aussi menacée : en 2000, la FAO estime que plus de deux mille cents races domestiques pourraient disparaître dans les vingt ans à venir, soit un tiers des mammifères et oiseaux d'élevage recensés dans le monde. Au cours du XX^e s., un millier de races domestiques ont été perdues du fait, notamment, de l'intensification de l'agriculture.

Il apparaît donc que la communauté internationale prend conscience d'une donnée fondamentale : les monocultures sont écologiquement instables, et, à l'inverse, tous les systèmes écologiquement durables sont fondés sur la variété et la réciprocité des interactions. Cependant, si les années 1990 ont marqué un tournant dans l'appréhension des stratégies agricoles – la biodiversité en est devenue de fait l'un des points clés –, les solutions proposées supposent toutes des décisions politiques et économiques auxquelles aucun État ne semble préparé.

La protection de la biodiversité

→ protection de l'environnement