Biodiversité et conservation : chapitre 6

les 5 menaces majeures

• Perte d’habitats / changement d’utilisation des terres et des mers

• Surexploitation des ressources

• Pollution

• Espèces exotiques envahissantes

• Changement climatique global

perte d’habitat

Destruction totale ou fragmentation des habitats essentiellement pour l’agriculture, l’exploitation forestière, les infrastructures de transport, le développement résidentiel ou commercial, l’aménagement du littoral, la production d’énergie et l’extraction minière.

Déforestation

perte permanente et d'origine humaine du couvert forestier naturel, généralement accompagnée d’un changement d’usage du sol

Réduction du couvert forestier

perte permanente ou temporaire du couvert forestier, quelle qu'en soit la cause : déforestation, exploitation forestière (dans des forêts de production), incendies, maladies, événements climatiques extrêmes (tempêtes, etc.)

cause de l’augmentation de 44,6 % d’artificialisation entre 1985 et 2021

→ Perte et fragmentation des habitats naturels

→ Perte de terres agricoles et sylvicoles productives

→ Imperméabilisation des sols

→ Diminution des puits de carbone

Fragmentation du territoire

morcellement d’habitats naturels par des barrières écologiques : routes, voies ferrées, bâti, agriculture intensive, etc.

Conversion des habitats naturels en terres agricoles :

L’agriculture est responsable de 27 % des émissions mondiales de GES et consomme 70 % des prélèvements mondiaux d’eau douce. 90 % de la déforestation tropicale est liée à la conversion des forêts en terres agricoles

≃ 45 % des terres habitables de la planète sont consacrées à l’agriculture. 80 % de ces terres agricoles servent à l’élevage. Seuls 16 % sont directement utilisés pour cultiver de la nourriture pour l’humain

 

→ L’essentiel des terres agricoles sert à nourrir le bétail

→ L’élevage ne fournit que 17 % des calories et 38 % des protéines mondiales → rendement surface/production très faible

Formes de surexploitation des ressources

surpêche et pêche clandestine, chasse, exploitation forestière intensive, braconnage, récolte non durable de plantes, etc.

—> Concerne une grande diversité d'espèces sauvages (> 50 000) et répond à une multitude d'usages humains : alimentation, énergie, construction, médecine, loisirs, artisanat, objets rituels, décoratifs, etc.

effondrement de la morue de l’Atlantique (Terre-Neuve)

• Morue de l’Atlantique (Gadus morhua) pêchée depuis > 500 ans dans l’Atlantique Nord

• Pic des captures entre 1970–1980 : industrialisation de la pêche (grands chalutiers équipés de sonar, GPS)           

→ augmentation des captures

• Pêche massive de juvéniles non matures → reproduction insuffisante → effondrement des populations

• 1992 : moratoire imposé par le Canada suite à l’effondrement des stocks → fermeture de zones de pêche

• Aucune reconstitution significative des stocks 30 ans après → récupération extrêmement lente

• Espèce aujourd’hui classée VU – Vulnérable (UICN)

pêche clandestine en Guyane

• Le nombre de jours en mer des navires clandestins a doublé en une décennie

• L'acoupa rouge est la principale espèce visée, notamment pour sa vessie natatoire, très recherchée sur le marché asiatique.

• 30 kg de poissons nécessaires pour obtenir 1 kg de vessies

 

Menaces sur la biodiversité marine locale : effets écosystémiques en cascade, effets collatéraux (chaluts non sélectifs et bycatch), pratiques destructrices liées au trafic illégal, pression sur les habitats côtiers

 

• Perte de revenus pour les pêcheurs locaux respectant les réglementations (taxes, licences, quotas, interdictions de zones/de saisons, circuits de vente moins rémunérateurs)

→ concurrence déloyale

• Espèce aujourd’hui classée VU – Vulnérable (UICN) : déclin estimé à 30 % sur 20 ans

braconnage du rhinocéros de Sumatra

• Le rhinocéros de Sumatra a été victime d’un braconnage intensif pour ses cornes → principal moteur du déclin de l’espèce

• Perte d’habitat liée à la déforestation (exploitation forestière & agriculture) → isolement des individus restants

• Faible taux de reproduction naturelle : gestation de 16 mois, 1 naissance tous les 3–4 ans

• Les efforts de conservation entrepris dans les années 1960 ont été mal orientés (n’ont pas ciblé la faible reproduction comme cause importante du déclin)

• Espèce aujourd’hui classée CR – En danger critique d’extinction (UICN) : 30 individus adultes restants en 2019

Stratégie de « sauvetage d’urgence » proposée pour sauver le rhinocéros de Sumatra :

• Capture des derniers individus

• Reproduction assistée

• Cryoconservation du matériel génétique en biobanque

exploitation mondiale de bois

• ≃ 4 milliards de m³ de bois récoltés chaque année pour satisfaire la demande mondiale.

→ perte et fragmentation d’habitats (perte de connectivité, effet de bord, accès pour braconniers, etc.)

• 15 à 30 % du bois exploité mondialement l’est de manière illégale. Dans plusieurs pays tropicaux, cette part atteint 50 à 90 %

• La Belgique est le premier importateur de bois tropical dans l’UE (en 2018)

Pollution

Dégradation de l’environnement causée par des substances ou agents d’origine humaine (substances chimiques, radioactives, déchets ménagers ou industriels, radiations lumineuses, sonores, etc.)

Principales formes de pollution impactant la biodiversité

• Pollution chimique : pesticides, métaux lourds, résidus pharmaceutiques (antibiotiques, etc.), polluants organiques persistants (dioxines, PFAS, etc.)

• Pollution nutritive : eutrophisation (dépôts azotés et phosphatés), acidification des sols et des milieux aquatiques (dépôts azotés et soufrés)

• Pollution plastique : microplastiques, fibres textiles, filets fantômes

• Pollution lumineuse : dérégulation hormonale, perturbation des cycles de reproduction, de la migration, etc.

• Pollution sonore : stress, désorientation, masquage des signaux (chants territoriaux, appels sexuels)

• Pollution thermique : rejets industriels ou barrages (échauffement de l’eau), baisse d’oxygène (impact sur la faune aquatique)

Effets directs ou indirects de la pollution

• Charge critique : quantité maximale de polluants qu'un écosystème peut assimiler sans effets indésirables à long terme

• Effets cocktails : interactions complexes, synergiques et difficilement prévisibles entre polluants

insecticides de la famille des néonicotinoïdes

• Circulent dans toute la plante via la sève : feuilles, tiges, fleurs, pollen, nectar.

• Persistants : restent plusieurs années dans les sols, peuvent contaminer les eaux (nappe, rivières, mares)

• Ciblent le système nerveux des insectes piqueurs-suceurs et de certains broyeurs → paralysie puis mort

 

Mais… effets sublétaux par exposition chronique pour les insectes non ciblés, même à très faibles doses : désorientation, immunosuppression, baisse de fertilité, etc.

 

→ Corrélés aux effondrements des ruches d’abeilles domestiques et sauvages (Colony Collapse Disorder– CCD)

→ Perturbation des chaînes alimentaires entières (jusqu’aux oiseaux insectivores)

 

• Interdits dans l’UE en 2018 pour 3 molécules MAIS… de nombreuses dérogations encore accordées, notamment pour les betteraves sucrières

pollution au mercure dans les écosystèmes aquatiques

• Métal lourd toxique libéré par l’industrie

• Présent dans l’eau sous forme de Hg élémentaire, transformé par des bactéries anaérobies en méthylmercure → forme hautement toxique, persistante et bioassimilable

• CH3Hg+ s’accumule dans les tissus des organismes aquatiques : bioaccumulation (dans les individus au fil du temps) et bioamplification (concentration croissante à chaque niveau trophique)

→ Effets écotoxiques directs chez poissons, amphibiens, mollusques : troubles neurologiques, baisse de reproduction, malformations embryonnaires

→ Effets indirects chez oiseaux piscivores, mammifères aquatiques et humains (via la consommation de poissons prédateurs : thon, espadon, brochet, etc.)

pollution aux PFAS (« polluants éternels »)

• PFAS : > 14 000 substances synthétiques per- et polyfluoroalkylées utilisées pour leurs propriétés imperméabilisantes, antiadhésives ou résistantes à la chaleur → textiles, emballages alimentaires, revêtements antiadhésifs, etc

• Très mobiles dans l’environnement : contaminent les sols, les eaux de surface, les nappes phréatiques

→ problème majeur de contamination de l’eau potable et contamination généralisée des écosystèmes, y compris dans des zones éloignées de l’activité industrielle (Arctique, Alpes, etc.)

• Très persistants : résistants à la dégradation chimique ou biologique → bioaccumulation dans les tissus animaux et humains. Perturbateurs endocriniens, cancers, immunosuppression, anomalies du développement, etc.

• Restriction de certains PFAS dans l’UE depuis 2020 et proposition de bannissement global en 2024.

 Recommandation finale attendue mi-2025 pour soumettre la restriction à la Commission Européenne. MAIS… pressions industrielles, longue transition technologique et PFAS « de substitution » non réglementés qui se multiplient…

pollution plastique

• ≃ 2 milliards de tonnes de déchets produits/an dans le monde, dont ≃ 400 millions de tonnes de plastique

• Microplastiques = fragments < 5 mm issus de la dégradation ou des textiles synthétiques (polyester, nylon, etc.)

• Filets fantômes : équipements de pêche abandonnés → pièges pour la faune marine (jusqu’à 10 % des déchets plastiques en mer)

• Le plastique ne se décompose pas naturellement → fragments dispersés dans tous les écosystèmes, même les plus reculés (Himalaya, Arctique) → marqueur géologique de notre époque → « Plastocène »

• Gyre du Pacifique Nord (Great Pacific Garbage Patch) : zone de convergence océanique accumulant les déchets flottants (1,6 million de km²)

• Europe : 42 % en décharge, 34 % incinéré, 24 % effectivement recyclé → recyclable ≠ recyclé !

Triple impact de la pollution plastique dans les océans :

(i) ingestion, étouffement, enchevêtrement (tortues, poissons, oiseaux, etc.),

(ii) transport de pathogènes (virus, bactéries),

(iii) fixation de polluants chimiques (PCB, métaux lourds, etc.)

pollution lumineuse

• Éclairage artificiel nocturne en forte augmentation : villes, routes, vitrines, etc. → perturbe les rythmes naturels jour/nuit de nombreuses espèces

• Effet « halo » : les écosystèmes proches des zones urbaines sont contaminés par une lumière diffuse constante

impact écologique de la pollution lumineuse

• Dérèglement hormonal (mélatonine) chez amphibiens, oiseaux, mammifères (dont humains)

• Modification des cycles de reproduction (amphibiens, insectes nocturnes)

• Désorientation des insectes attirés par les lampadaires → mortalité accrue (collision, épuisement)

• Altération des migrations chez les oiseaux (perturbation de l’orientation céleste)

• Effets en cascade sur les réseaux trophiques : baisse des pollinisateurs, désynchronisation proies/prédateurs, etc.

espèce exotique

introduite volontairement ou accidentellement par l’humain en dehors de son aire de répartition naturelle

espèce naturalisée

espèce exotique parvenant à s’établir, survivre et se reproduire

espèce exotique envahissante (= invasive)

prolifération rapide avec impacts écologiques, économiques ou sanitaires majeurs

 

impact des espèces exotiques envahissantes

• Santé humaine : vecteurs de maladies (moustique tigre, ambroisie, etc.)

• Santé des plantes : transmission de pathogènes, dégâts agricoles

• Santé animale : maladies du bétail, faune sauvage indigène menacée

• Infrastructures : obstruction de canalisations, fragilisation des digues (ex. ragondin)

• Environnement : prédation, compétition, hybridation, modification d’habitats, altération des cycles écologiques

moustique tigre & épidémie de chikungunya à La Réunion

introduit accidentellement via le commerce de pneus usagés et de plantes ornementales

• Expansion rapide sur les 5 continents

• Conditions favorables : climat doux, stagnation d’eau, peu de prédateurs, mobilité humaine

2005–2006 : épidémie massive à La Réunion → plus de 266 000 cas de chikungunya, soit 1 habitant.e sur 3 touché.e !

• Impact lourd sur les services de santé, le tourisme et l’économie locale

• Toujours présent sur l’île, mais circulation virale sous contrôle grâce à la vigilance épidémiologique

mildiou de la pomme de terre & grande famine irlandaise (1845–1852)

• introduit accidentellement en Europe au début des années 1840 via les échanges commerciaux transatlantiques

• Conditions climatiques fraiches et humides → propagation rapide

• Provoque une nécrose des feuilles, tiges et tubercules → pourriture des cultures (pomme de terre, tomate, aubergine, etc.)

• Pathogène très agressif à grande capacité de dispersion : spores transportées par le vent et l’eau

Grande famine en Irlande (1845–1852) : 1 million de morts, 1 million d’émigrés, population réduite d’1/4 → catastrophe majeure liée à la dépendance à une seule variété sensible

Encore aujourd’hui, menace pour la sécurité alimentaire mondiale. La pomme de terre est l’un des légumes les plus cultivés d’Europe. Pertes de 30 à 50 % en l’absence de traitement. L’utilisation intensive de fongicides sélectionne des souches résistantes → dépendance accrue aux intrants chimiques.

introduction myxomatose du lapin de garenne européen (1952)

• Virus originaire d’Amérique du Sud, bénin pour les lapins sud-américains mais hautement pathogène pour les lapins européens

 

En 1952, un Dr français introduit le virus de la myxomatose dans son domaine privé pour lutter contre les lapins de garenne, jugés trop nombreux et nuisibles (→ introduit sans encadrement légal ni évaluation des risques). Le virus s’échappe très vite de la propriété par vecteurs naturels (moustiques, puces) et se répand dans toute la France, puis en Europe

 

• Taux de mortalité initial proche de 100 % chez les lapins infectés → effondrement massif des populations de lapins → perte de proies clés pour de nombreux prédateurs (lynx, aigles, renards, etc.) → déstabilisation des réseaux trophiques et effets en cascade sur les écosystèmes

• Complexité des interactions entre santé animale, contrôle biologique et équilibre des communautés

ragondin & impact sur les infrastructures

• Myocastor coypus : originaire d’Amérique du Sud, introduit volontairement en Europe au XIXᵉ siècle pour l’élevage de fourrure. Évasion puis naturalisation rapide dans de nombreux milieux humides

• Très prolifique (jusqu’à 3 portées/an) + peu de prédateurs naturels → prolifération massive dans plusieurs régions d’Europe

• Creuse des terriers dans les berges, digues, canaux → fragilisation des infrastructures hydrauliques (effondrement de berges, affaissements de routes), obstruction de canalisations (ralentissement de l’écoulement, risque accru d’inondations)

• Altération des zones humides : perturbation des communautés végétales, compétition avec espèces indigènes (ex. castor européen, espèce ingénieure)

• Vecteur de maladies transmissibles à l’homme et aux animaux d’élevage : leptospirose, toxoplasmose, etc.

• Impact économique estimé à ≃ 10 millions €/an en France (réparations, lutte, dégâts agricoles)

impacts de la coccinelle asiatique en Belgique

• Harmonia axyridis : originaire d’Asie de l’Est, introduite volontairement en Europe pour la lutte biologique contre les pucerons dans les années 1980. Aucune réglementation internationale cohérente n’encadrait encore rigoureusement l’introduction d’EE

• Phase de latence (« lag phase ») puis expansion rapide en milieu naturel

• Problèmes : espèce généraliste, très compétitive, à forte capacité de dispersion et taux de reproduction élevé

 

Impacts :

• Compétition directe avec espèces locales de coccinelles → réduction drastique de la diversité des coccinelles indigènes en Belgique

• Prédation intraguilde : consomme les œufs/larves d’autres coccinelles

• Dégâts sur les fruits (ex. : vignobles)

• Invasions dans les habitations à l’automne

berce du Caucase

• plante herbacée introduite volontairement en Europe au XIXᵉ siècle

• Naturalisation dans plusieurs pays européens

• Colonise les milieux ouverts et humides : bords de route, berges, prairies, friches

• Croissance très rapide, jusqu’à 4 m de hauteur → exclut espèces végétales indigènes par compétition pour la lumière

• Production massive de graines

• Tige et feuilles recouvertes de poils rigides et d’un suc toxique contenant des furanocoumarines. Contact avec la peau + exposition au soleil = phytophotodermatite (brûlures, cloques, cicatrices durables)

• Difficulté de gestion : nécessite EPI, rejets vigoureux, propagation par fragments → réinfestation fréquente

ampleur du changement climatique global

• Hétérogénéité temporelle et spatiale

• Accords de Paris (COP21) : max. + 1.5 – 2°C !

conséquence du changement climatique global

• Réchauffement (atmosphérique et océanique)

• Modification des régimes de précipitations → sécheresses, inondations, etc.

• Canicules (y compris marines)

• Acidification des océans

• Élévation du niveau de la mer

• Fonte de la calotte glaciaire (Groenland et Antarctique)

• Fonte de la banquise arctique et des glaciers de montagne

 

→ 100 % du réchauffement observé depuis 1850 est attribué aux activités humaines

Réponses du vivant au changement climatique

• Mutation/sélection naturelle

• Tri de génotypes préexistants

• Mobilité

• Introgression

Impacts du changement climatique sur la diversité génétique

Le changement climatique peut réduire la diversité génétique en raison de la sélection directionnelle et des migrations rapides → isolement, goulots d’étranglement, dérive génique. Or, la diversité génétique permet l’émergence de traits avantageux face à des conditions environnementales changeantes (sélection naturelle)

 

Moins de diversité = appauvrissement du « réservoir génétique »  → baisse du potentiel adaptatif pour faire face aux changements futurs

 

Mais… au sein de chaque espèce, certaines lignées génétiques se contractent, tandis que d’autres se maintiennent ou s’étendent malgré la tendance globale → Importance de considérer la diversité génétique intraspécifique pour évaluer les impacts du CC et orienter efficacement les stratégies de conservation.

Impacts du changement climatique sur les organismes

La réponse évolutive repose sur des mutations aléatoires (→ transmises par reproduction) et sur un temps nécessaire pour que ces traits deviennent majoritaires (→ processus lent, surtout chez les espèces à temps de génération long)

 

Les taux d’évolution de la « niche climatique » observés chez > 500 espèces de vertébrés sont > 10 000 fois plus lents que ce qu’il faudrait pour suivre la vitesse d’évolution actuelle du climat.

effet du changement climatique sur la chouette hulotte

présente deux phénotypes : plumage clair (récessif) vs. foncé (dominant). Les hivers neigeux contre sélectionnaient les individus foncés (moins bien camouflés). Avec la diminution de l’enneigement, cette sélection s’est relâchée.

La fréquence du phénotype foncé augmente

Étude de 52 espèces d’oiseaux migrateurs nord-américains sur 40 ans :

• Diminution de la taille corporelle corrélée négativement à la température estivale : réponse adaptative probable pour mieux dissiper la chaleur (règle de Bergmann)

• Augmentation de la longueur des ailes : possiblement pour compenser le coût métabolique accru du vol associé à une taille corporelle réduite

 

Ces changements morphologiques ont des effets en cascade sur la physiologie, les interactions écologiques et les dynamiques sociales.

Étude des réponses de 3 espèces d’insectes hémiptères à l’augmentation de T° :

• Espèce tempérée : un réchauffement modéré accélère la maturation tandis que l’augmentation de la mortalité reste limitée

→ abondance en hausse → l’espèce est en-dessous de ses limites thermiques

 

• Espèce méditerranéenne : certains traits s’améliorent (maturation), d’autres se dégradent (mortalité) → l’espèce est plus proche de ses limites thermiques

 

• Espèce tropicale : un réchauffement réduit les taux de reproduction et augmente la mortalité → abondance en baisse → l’espèce est proche de ses limites thermiques (climat + stable = - de plasticité thermique) → grande vulnérabilité au CC37Changement climatique global

Impacts du changement climatique sur les populations & espèces

1.         Dynamique des populations : exemple du sex-ratio modifié chez les espèces à détermination sexuelle dépendante de la température ; Même de petites augmentations de T° peuvent fortement biaiser le sex-ratio.

 

2.         Modification des aires de distribution :

 • Chaque augmentation de 1°C déplace les aires écologiques terrestres d’environ 160 km vers les pôles (moyenne globale)

• Si + 4°C d’ici 2100, les espèces de l’HN pourraient remonter de > 500 km vers le nord et de > 500 m en altitude

• Toutes les espèces ne peuvent pas migrer (// capacité de dispersion, barrières géographiques)

• Certaines espèces sont « piégées » : espèces polaires, espèces d’altitude déjà proches du sommet et espèces insulaires

 

3.         La course entre les espèces et les zones climatiques :

Même dans les scénarios modérés, de nombreuses espèces ne vont pas assez vite (ex. arbres)

→ vitesse du changement climatique > vitesse de migration des espèces

Impacts du changement climatique sur communautés et leurs interactions

Le changement climatique affecte les interactions entre espèces : parasitisme, mutualisme, compétition, prédation, etc. (ex. : désynchronisation phénologique, extinction d’un partenaire, prolifération de pathogènes, etc.).

Le changement climatique renforce la menace que constituent les espèces exotiques envahissantes :

• Des espèces exotiques auparavant limitées par le froid peuvent désormais coloniser des régions dont le climat est devenu favorable

• Les espèces indigènes, souvent spécialisées, sont stressées, tandis que les invasives, tolérantes, prennent l’avantage

• Les espèces invasives peuvent arriver plus tôt dans la saison, exploiter les ressources en premier et perturber les cycles de vie des espèces indigènes

• Incendies, sécheresses, tempêtes fragilisent les écosystèmes → porte d’entrée pour les invasives

 

→ Le changement climatique facilite l’introduction, l’établissement et l’expansion des espèces invasives tout en affaiblissant les espèces indigènes → double effet néfaste pour sur la biodiversité

Scénario le plus optimiste :

Les arbres plantés aujourd’hui seront adultes dans 50–80 ans → quelles espèces plantée aujourd’hui pour qu’elles résistent au climat de 2100 ?

 

• Environ 40 % des espèces d’arbres compatibles avec les conditions climatiques actuelles ne le seront plus d’ici 2090–2100

• Inversement, beaucoup d’espèces « adaptées au climat futur » ne peuvent pas survivre aux hivers actuels (ex. gel)

 

—> « Goulot d’étranglement » écologique pour la gestion forestière

Rétroactions climat – biodiversité : effet des extrêmes climatiques sur les puits de C

→ Un puits de C peut devenir inefficace sous stress climatique (canicules, sécheresses)

→ Variabilité > moyenne : pas que les « tendances » qui comptent mais aussi les « chocs » (événements extrêmes) → à intégrer dans les modèles de prédiction climatique

Rétroactions climat – biodiversité : effet de la végétation sur le climat local urbain

Jusqu’à 10 °C d’écart en été entre rues plantées et non plantées grâce à :

• L’interception de la lumière par les arbres (et donc réduction du rayonnement solaire absorbé par les surfaces minérales comme le béton et l’asphalte)

• L’évapotranspiration (évacue de l’énergie thermique)

• Le rechargement de l’atm en humidité → favorise la formation de précipitations locales

—> Végétation = climatiseur naturel → la végétalisation des villes est essentielle pour atténuer les pics de canicule

Solutions fondées sur la nature (NbS) :

Actions de protection, restauration et gestion durable des écosystèmes pour répondre aux enjeux climatiques

Les NbS visent :

• L’atténuation : réduire la cause du changement climatique, donc limiter la concentration de GES (ex. augmenter les puits de C en reforestant)

• L’adaptation : réduire les conséquences, donc aider les humains et les écosystèmes à mieux faire face aux effets déjà présents ou inévitables (ex. se protéger contre les canicules en végétalisant les villes)

 

Les NbS complètent la réduction des émissions mais ne la remplacent pas et ne suffisent pas à elles seules. Il faut en priorité faire baisser les émissions de GES

4 grands types de discours face au réchauffement climatique :

• Reporter la responsabilité (« ce n’est pas à nous d’agir »)

• Pousser des solutions non transformatives (« la technologie va nous sauver »)

• Exagérer les inconvénients du changement (« ce serait trop coûteux/douloureux »)

• Déclarer le combat perdu d’avance (« c’est trop tard »)