Diversité écologique : qu’est-ce qu’elle est et qu’elle produit ?
Diversité écologique : mesures et indices de diversité
Le premier contact avec la diversité biologique est probablement intuitif, car en regardant la nature, nous sommes conscients de l'intégrité des êtres vivants et des communautés qui les composent. Cependant, pour la science, l'intuition n'est pas suffisante, de sorte que les écologistes, prenant comme point de départ les approches intuitives, ont cherché à codifier et analyser objectivement la diversité biologique, en développant différentes méthodes et indices de mesure.
La manière la plus simple de mesurer la diversité écologique est de compter le nombre d'espèces existantes, c'est-à-dire de mesurer la richesse des espèces. Cependant, en mesurant ainsi la diversité, on perd des informations pertinentes sur la structure de la communauté, car on ne fait pas de distinction entre espèces nombreuses et rares. Par exemple, une communauté composée de cent individus de deux espèces. Cette communauté peut avoir deux premières de distribution: l'une avec 50 individus par espèce et l'autre avec 99 individus d'une même espèce et l'autre. Intuitivement, nous pouvons voir que la première communauté serait plus amusante que la seconde, mais les indices de richesse n'indiquent rien de ce genre.
Pour éviter ce problème, outre la richesse des espèces, on a travaillé sur d'autres indices qui tiennent compte de l'abondance de chaque espèce (voir tableau premier) et on a défini un nouveau concept d'équité communautaire. Cela indique la distribution des espèces dans la communauté et est maximum lorsque toutes les espèces de la communauté ont le même nombre de représentants. Certaines espèces sont très nombreuses et d'autres très rares, au contraire, elles sont petites.
La taille du champ dans lequel nous mesurons la diversité peut influencer de manière significative le résultat obtenu. Par conséquent, trois types de diversité se distinguent. Par exemple, lorsque la diversité a été mesurée sans sortir d'un écosystème donné, l'indice obtenu est appelé diversité alpha. Une fois les espèces de cet écosystème comptabilisées, on peut atteindre les écosystèmes adjacents et trouver différentes espèces qui ne sont pas apparues initialement.
Si ces nouvelles espèces sont encore comptabilisées, le nombre initial augmente, mais l'augmentation n'est pas toujours la même, car elle dépend du nombre d'espèces que nous pouvons trouver dans les nouveaux endroits. À mesure que ces nouvelles espèces sont comptabilisées, le taux de présence d'espèces dans le nombre d'espèces est appelé diversité bêta. Une dernière option est de compter toutes les espèces d'une vaste région et de calculer leur diversité. La diversité est ainsi appelée diversité gamma.
l'impossibilité d'identifier et de quantifier toutes les espèces d'un écosystème donné, ce qui implique l'immense Ian et la collaboration de nombreux spécialistes. Par conséquent, on ne mesure jamais la diversité de toutes les espèces présentes dans la zone d'étude, mais la diversité d'un certain animal ou groupe de plantes (oiseaux, plantes de fleurs, papillons, etc. ).
Facteurs qui influencent la richesse des espèces
Toutes les communautés n'ont pas la même diversité. Certaines contiennent de nombreuses espèces d'animaux végétaux et d'autres, quelques unes seulement. Afin de chercher une réponse adéquate à la cause de ces différences, après la collecte de données expérimentales par les écologistes, de nombreuses hypothèses ont été formulées. Les principaux facteurs qui influencent la richesse des espèces sont analysés ci-après, mais sans oublier que la diversité de toute communauté peut dépendre de l'interaction complexe de plusieurs facteurs.
Productivité
La production végétale dépend de nombreux facteurs. Les régions les plus productives de la planète sont les régions tropicales et les plus pauvres les pôles, avec un gradient assez clair qui passe par les régions subtropicales et tempérées. Ce gradient semble être dû aux conditions climatiques, car comme la latitude augmente la quantité de lumière qui atteint le sol, la température moyenne et la durée de la période où la croissance peut se produire.
Comme la taille augmente, un phénomène similaire se produit, avec des zones basses plus productives que des zones hautes. Dans les milieux aquatiques, la production est très liée à la profondeur, car en augmentant la profondeur diminue la température de l'eau et la quantité de lumière qui peut y arriver. Parfois, comme dans le désert ou dans les zones très arides, la pénurie d'eau limite la productivité et parfois l'absence de nourriture indispensable à la croissance.
Étant donné que la base de la chaîne alimentaire des animaux est végétale et que de nombreux facteurs influençant la production végétale influencent également la production des animaux, la production va généralement de pair avec les plantes, c'est-à-dire qu'il y a beaucoup de végétation et donc beaucoup de carnivores.
En général, on considère que l'augmentation de la production augmente la disponibilité et la diversité des ressources trophiques, ce qui peut entraîner une augmentation de la richesse des espèces (voir figure 1). Ce phénomène a été observé à plusieurs reprises, mais on ne peut parfois pas s'assurer que la cause principale de l'augmentation de la diversité a été l'augmentation des ressources, car on soupçonne qu'il peut y avoir une autre cause imprécise.
Cependant, il ne semble pas que ce phénomène soit universel. D'une part, d'autres observations et expériences ont été faites qui visent à une diminution de la diversité dans l'augmentation de la production (voir tableau 2 et figure 2). Dans certains lacs, rivières et régions marines et estuariennes, on a observé une diminution de la diversité de phytoplactone, à cause de l'augmentation de la production primaire due à l'eutrophisation humaine.
D'autre part, on observe que deux des communautés végétales les plus riches du monde, les stoppons australiens et le « fynbo » sud-africain, poussent sur des sols très pauvres, avec une diversité beaucoup plus faible dans d'autres communautés plus nutritives. Enfin, il existe des œuvres qui indiquent que la diversité maximale se fait au niveau moyen de production et que la diversité diminue à la baisse ou à l'augmentation de la production (voir figure 3).
En général, dans les zones à très faible productivité, il est donc considéré que leur croissance peut entraîner une augmentation de la diversité. En revanche, dans des productivités moyennes ou hautes, la diversité semble dépendre d'autres facteurs.
Hétérogénéité spatiale
Nous savons depuis longtemps que dans des zones d'orographie amusante vivent plus d'espèces que dans des endroits homogènes (par exemple, nous savons que dans des zones montagneuses il y a plus d'espèces que dans des plaines). Par conséquent, il est considéré que dans les environnements à haute hétérogénéité spatiale, les micro-habitats, les microclimats, les abris et, en général, il existe une plus grande variété de ressources qui favorisent une plus grande présence d'espèces.
La plupart des Ian qui ont été faits pour confirmer cela ont essayé de relier la diversité végétale et animale et, dans la plupart des cas, ont montré que les deux sont très liés (voir figure 4).
Prédation
Certaines expériences ont montré que le prédateur peut également influencer la diversité des espèces. Son travail le plus connu est R. T. Il s'agit de l'étoile carnivore Painer Pisaster ochraceus. Cette étoile de la mer habite la région inter-marée des côtes rocheuses du Pacifique, où elle s'est nourrie de moules, de percebes, de lapas et d'autres espèces de mollusques et de balanes (voir figure 5). En outre, ces espèces vivaient avec une éponge et quatre espèces d'algues, formant une communauté de 15 espèces au total.
Pour mener l'expérience, Paine délimite une petite zone et expulse pendant des années toutes les étoiles de mer qui y entraient, afin qu'elles n'affectent pas d'autres espèces de la région. Périodiquement, il a analysé la densité des invertébrés dans la région et le degré de couverture des algues et l'a comparée à une zone de contrôle, dans laquelle ils pouvaient circuler étoiles de mer. Pendant la durée de l'expérience, aucune modification n'a eu lieu dans la zone de contrôle, mais des changements profonds ont eu lieu dans la zone sans étoiles de mer et lorsque l'expérience a été terminée, le nombre d'espèces a diminué de 15 à 8.
Avec les lapins ont été faites dans Ian similaires et les résultats ont été similaires. Les lapins se nourrissent d'herbe et ne sont pas très sélectifs, mangeant normalement que les plantes plus grandes et à proximité. Comme dans le cas précédent, lorsque la pression des lapins diminuait ou disparaissait, on a observé que la diversité végétale des pâturages dans lesquels ils se nourrissaient diminuait, mais dans ce cas on a observé que la diversité diminuait aussi en augmentant la pression.
De nombreuses expériences similaires ont été faites avec plusieurs carnivores et herbivores terrestres et aquatiques, dont beaucoup ont donné des résultats similaires, mais comme l'écologie est commune, dans certains cas les résultats ont été contraires. On a observé que la pression du prédateur peut diminuer la diversité (voir figure 6). En général, une fois la pression des prédateurs disparue, on croit que le principal facteur qui limite la croissance des proies disparaît. Par conséquent, ces espèces peuvent croître au maximum et rivaliser pour les ressources, gagnant et multipliant les espèces mieux adaptées à la concurrence. Au contraire, les populations de ceux qui n'ont pas la capacité de rivaliser diminueront ou disparaîtront et la diversité diminuera.
Tout cela est considéré comme se produit lorsque les prédateurs se nourrissent des espèces les plus abondantes de chaque moment ou d'espèces qui excelleraient dans la concurrence. Au contraire, lorsque les prédateurs mangent des espèces défavorisées dans la concurrence, on considère que ces espèces peuvent disparaître et diminuer la diversité.
Concurrence Concurrence
La concurrence pour des ressources entre différentes espèces peut être double. Parfois, surtout quand les ressources sont abondantes et variées, chaque espèce peut se spécialiser dans l'exploitation des différentes ressources, minimisant ainsi la concurrence entre les différentes espèces. En d'autres occasions, si la concurrence est dure et qu'il n'y a pas beaucoup de possibilités de spécialisation, les espèces les mieux préparées à la compétition disparaissent d'autres.
Ainsi, dans des régions aux ressources multiples, la concurrence pourrait favoriser la spécialisation et accroître la diversité, mais dans des régions qui n'offrent pas de possibilités de spécialisation, si la concurrence émergeait, il faudrait éliminer une espèce et réduire la diversité.
Dureté environnementale
Facteurs abiotiques extrêmement faibles (température très élevée ou basse, acidité élevée ou alcalinité, concentrations salines élevées, obscurité totale, absence d'eau, etc.) Dans leurs médias, seuls quelques êtres vivent avec des adaptations morphologiques ou physiologiques spéciales. Par conséquent, on pense généralement que les conditions abiotiques strèmes peuvent avoir un effet direct sur la diversité (voir figure 7).
Cependant, étant donné que la productivité et l'hétérogénéité spatiale de ces médias sont généralement réduites et qu'il s'agit souvent de zones isolées de très petite surface, il n'est souvent pas clair si le facteur qui influe le plus sur la diversité est la dureté elle-même ou l'un de ces facteurs.
Variabilité climatique et stabilité environnementale
Un climat stable ou changeant et une variabilité prévisible ou non peuvent avoir une grande influence sur la diversité.
Les climats stables permettent la création d'êtres avec un haut degré de spécialisation, toute ressource (nectars, fruits ou graines d'un certain type de plantes, d'animaux, etc.) la disponibilité tout au long de l'année permet la création d'une entité qui se nourrit exclusivement de cette ressource. Au contraire, la spécialisation facilite qu'il y ait plus d'espèces dans un même milieu, puisque chaque espèce exploite quelques ressources, de sorte que la concurrence entre espèces est moindre.
Pour tout cela, on pourrait s'attendre à une grande diversité dans les zones climatiques stables. Mais d'autre part, quand le climat est changeant mais prévisible (c'est-à-dire quand on distingue plusieurs saisons marquées), on pourrait s'attendre à ce qu'il y ait des espèces adaptées aux conditions de chaque époque et que la diversité soit donc plus grande que si le climat était stable.
Les climats instables peuvent avoir deux types d'effets sur la diversité des écosystèmes. D'une part, la variabilité de la disponibilité des ressources permet d'éviter la présence d'espèces hautement spécialisées, mais d'autre part, il est possible d'éviter que la concurrence entre espèces soit majoritaire et que certaines espèces disparaissent des concurrents plus vulnérables. Il est donc également possible de penser qu'un climat légèrement instable aide à maintenir la diversité élevée et que la précarité est très élevée ou très faible peut avoir un effet négatif sur la diversité. La forêt tropicale, par exemple, est très diversifiée, mais encore plus amusante dans des endroits où de petites perturbations se sont produites.
Dans les endroits où une certaine tempête a formé un certain clair, par exemple, vous pouvez trouver plus de végétation, car la jungle est une mosaïque de parties dans différentes situations de cuisson.
Pour le moment, peu de données peuvent être confirmées ou rejetées, mais la plupart des données existantes semblent soutenir l'hypothèse que la stabilité climatique a un effet favorable sur la diversité (voir tableau 3).
Âge du milieu : temps évolutif
Lorsque les communautés subissent des perturbations, de nombreuses espèces autochtones disparaissent et la diversité diminue. Ensuite, une fois la perturbation disparue, apparaissent plusieurs espèces qui occupent la place des espèces détruites (qui peuvent être des espèces anciennes ou nouvelles évoluées après la perturbation) et le processus de colonisation fait croître la diversité à nouveau.
Certains auteurs considèrent que les communautés à faible diversité sont celles qui, après quelques perturbations, retournent à l'état d'équilibre et celles à haute diversité sont des communautés mûres qui n'ont pas changé depuis longtemps.
Cette hypothèse a été utilisée surtout pour expliquer l'influence des glaciations du Pléistocène sur la diversité mondiale. Ainsi, les régions les plus riches (tropiques) seraient celles qui n'ont pas été touchées par les glaciations, tandis que toutes les autres moins diversifiées seraient celles qui pourraient retrouver l'équilibre (et la diversité) qu'elles avaient perdu dans les glaciations.
Cependant, cette hypothèse n'est pas encore démontrée. Pour cela, il faut démontrer que toutes les régions avaient autrefois la même diversité et que cette diversité était équivalente à la plus grande diversité actuelle, mais dans le registre fossile on n'en a pas trouvé d'indications. En outre, il semble que les changements climatiques du Pléistocène ont également affecté les tropiques.
Interaction entre différents facteurs
Comme nous l'avons vu tout au long de l'article, de nombreux facteurs ont été utilisés pour expliquer les circonstances de la diversité, mais il n'y a pas d'explication qui nous sert en tout cas. Il ya des facteurs qui offrent des explications très appropriées dans certains cas, mais il ne semble pas avoir beaucoup à voir dans d'autres. D'autres facteurs semblent et existent qui ne peuvent être utilisés que comme explications complémentaires, mais dans combien de facteurs rendent la diversité de l'écosystème élevée et dans beaucoup d'autres la diversité est faible.
Pour tout cela, on peut penser que la diversité est le résultat de l'interaction de plusieurs (ou tous) de ces facteurs (voir figure 8). Autrement dit, la diversité sera élevée lorsque la combinaison de ces facteurs est adéquate et faible lorsque cette combinaison est inadéquate ou lorsque l'influence négative d'un facteur est très évidente.
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