Des écosystèmes dégradés par l'Homme - Maxicours

Des écosystèmes dégradés par l'Homme

Objectifs
  • Décrire les atteintes que subissent les écosystèmes et la biodiversité de par les activités humaines.
  • Identifier les causes et les conséquences de l’érosion de la biodiversité.
  • Comprendre les effets de seuil et les causes de la disparition des espèces.
Points clés
  • Selon l’ONU, près d’un million d’espèces sont menacées de disparition sur les 8 millions d’espèces vivantes estimées présentes sur Terre.
  • Le taux actuel de disparition des espèces est plusieurs dizaines à centaines de fois supérieur au taux moyen des derniers millions d’années.
  • Les principales causes de cette érosion sont connues et sont toutes liées aux activités humaines : dégradation des milieux de vie, espèces invasives, surexploitation, pollution et réchauffement climatique.
  • L’ampleur de l’érosion de la biodiversité fait craindre une crise similaire aux extinctions massives du passé, qui constituerait la 6e crise biologique globale.
Pour bien comprendre
  • Structure et dynamique des écosystèmes
  • Perturbations et résilience des écosystèmes
  • Des écosystèmes qui incluent l’Homme
  • Une nature au service de l’Homme
1. L'état des écosystèmes et de la biodiversité sur Terre
a. Une biodiversité en érosion

Depuis le milieu du XXe siècle, les biologistes publient des études scientifiques sur les impacts négatifs des activités humaines sur les écosystèmes et la biodiversité. Rachel Carlson est considérée comme une pionnière dans la prise de conscience de la dégradation de l’environnement. Son livre, Le printemps silencieux, publié en 1962, présentait les conséquences négatives sur la biodiversité de l’épandage massif du DDT, un insecticide utilisé pour lutter contre le paludisme.

Depuis lors, l’étude de l’état de la biosphère s’est affinée. La publication en 2005 par l’ONU de l’évaluation des écosystèmes pour le millénaire a été un moment important dans ce domaine, du fait de l’échelle et de l’ampleur des études passées en revue dans ce rapport. Celui-ci a grandement confirmé les inquiétudes de la communauté scientifique à propos de la dégradation des écosystèmes en cours et la responsabilité des activités humaines dans ce processus.

À la suite de la conférence de Nagoya en 2010, l’ONU a mis en place une instance dont le rôle est de suivre l’état de la biodiversité : l’IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services). En mai 2019, l’IPBES, a rendu son dernier rapport. Pour ses auteurs, le constat est inquiétant. Au moins 680 espèces de vertébrés ont disparu depuis le XVIe siècle. Depuis le début du XXe siècle, l'abondance moyenne des espèces locales dans la plupart des grands habitats terrestres a diminué de 20 % en moyenne.

Environ 12 % des oiseaux, 25 % des mammifères et 10 % des insectes pourraient disparaître d’ici la fin du XXIe siècle. Les écosystèmes aquatiques sont gravement impactés par le changement climatique, avec plus de 40 % des espèces d’amphibiens, près de 33 % des récifs coralliens et plus d'un tiers de tous les mammifères marins menacés d’extinction. Toujours selon ce rapport de 2019 de l’IPBES, au total, environ un million d'espèces animales et végétales sont menacées d'extinction dans les prochaines décennies (sur un total d’espèces vivant sur Terre évalué à environ huit millions).


Les zones les plus rouges ont perdu plus de 40 % de leur biodiversité d’origine.

 

b. Vers une 6e extinction massive ?

La disparition des espèces est un phénomène naturel et qui fait partie du processus de sélection naturelle. En effet, les formes passées des espèces vivantes cèdent régulièrement la place à des formes nouvelles si celles-ci sont plus adaptées à l’environnement.

Cependant, ce processus est généralement lent et il y a un équilibre entre la disparition d’espèces et l’apparition de nouvelles. Or, les taux actuels de disparition sont de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de fois supérieurs à ce qu’ils étaient durant les derniers millions d’années, ce qui conduit à une diminution globale de la biodiversité terrestre.

Au-delà de la biodiversité spécifique (c’est-à-dire les différentes espèces présentes dans les écosystèmes), la diversité génétique au sein des espèces est également touchée. En effet, la diversité au sein même des populations naturelles tend à se réduire à cause de la diminution de leur taille dans leur milieu naturel. Un des risques est, par exemple, que les maladies fassent des ravages croissants dans les populations naturelles à cause de la faible diversité génétique de leurs individus, aggravant ainsi le risque d’extinction de ces populations.

Cette érosion de la diversité génétique peut-être un facteur altérant le processus d’évolution, qui permet de produire de nouvelles formes vivantes plus adaptées aux variations des écosystèmes. En effet, l’évolution nécessite de la diversité génétique pour se réaliser, et les espèces pourraient voir leur capacité d’adaptation être altérée dans un monde futur qui présenterait un climat modifié et des perturbations en hausse.

De plus, l’érosion de la biodiversité risque d’appauvrir les écosystèmes et d’altérer leur dynamique interne. Cela diminuerait la résilience des écosystèmes face aux perturbations, augmentant le risque de dépasser leur seuil de résilience, les faisant basculer vers des équilibres plus pauvres en diversité. De fait, cela aggraverait d’autant plus la situation globale déjà dégradée la biodiversité. Les écosystèmes pourraient ainsi perdre leur capacité d’adaptation au réchauffement climatique, ce qui ajouterait encore un facteur de déstabilisation.

C’est donc un risque de réactions en chaîne qui est craint par les scientifiques, pouvant entraîner une chute rapide, brutale et globale de la biodiversité terrestre. Les différents facteurs de risques, interagissant entre eux, aggravent mutuellement leurs effets négatifs sur les écosystèmes et la biodiversité. Ce risque de chute brutale de la biodiversité globale a été nommé la 6e extinction massive, en référence aux cinq crises de la biodiversité qui se sont produites sur Terre depuis l’ère du Cambrien il y a 500 millions d’années. La dernière crise a, par exemple, eu lieu il a 65 millions d’années, lorsque plus de 75 % des espèces ont brutalement disparu de la surface de la Terre, dont les dinosaures non aviaires, à la suite de la chute d’une météorite sur notre globe.

La particularité de la crise actuelle est que les causes de celle-ci sont bien connues et sont, pour une grande majorité, les conséquences directes des activités humaines.

2. Les causes de la dégradation des écosystèmes et de la biodiversité
a. Le changement d’usage des terres et la fragmentation des habitats

La principale cause d’érosion de biodiversité dans le monde est la perte des habitats naturels. Ses causes sont multiples : déforestation pour convertir des terres à l’agriculture, artificialisation des terres causée par l’agrandissement et l’étalement des villes, disparition de certaines pratiques agricoles traditionnelles, etc. Cette diminution de la surface des habitats naturels menace ainsi de nombreuses espèces.

La fragmentation des habitats naturels est aussi un phénomène grave pour la biodiversité. De nombreuses espèces ont besoin de larges habitats et/ou ne supportent pas le stress de la proximité des infrastructures humaines, tandis que d’autres espèces peuvent plus facilement cohabiter près de celles-ci (voir le document l'illustration des conséquences de la fragmentation des habitats sur la biodiversité ci-dessous). Les premières sont donc désavantagées face aux secondes, provoquant une homogénéisation de la biodiversité.

Exemple
La construction de routes au milieu d’une forêt peut empêcher le passage des espèces d’une partie à l’autre de la forêt, réduisant ainsi la surface de leur habitat.

Certaines espèces ont besoin d’un habitat éloigné des infrastructures humaines (habitat intérieur) tandis que d’autres s’adaptent bien à la proximité de celles-ci (habitat de bordure). La fragmentation est particulièrement grave pour les premières.

De plus, les populations naturelles peuvent perdre leur capacité à se disperser et, séparées des autres populations, elles ne communiquent plus avec elles et cessent les échanges génétiques permis par la reproduction sexuelle, ce qui augmente leur risque de disparition.

Exemple
La Malaisie et l’Indonésie sont des producteurs très importants d’huile de palme, une matière grasse de plus en plus utilisée dans le monde pour la production alimentaire. Les exportations de ces pays sont en forte hausse depuis la fin du XXe siècle. Le besoin en terres agricoles pour la culture de palmiers à huile entraîne dans ces pays une déforestation massive.
Or, ce sont des forêts primaires qui sont principalement touchées. Elles comprennent une des biodiversités les plus riches au monde, avec des espèces charismatiques tel que les orang-outang (pongo) ou le tigre de Sumatra (panthera tigris sumatrae). Le recul de la forêt met en péril cette biodiversité. Dans certaines régions, pas moins de 50 % des forêts ont fait place aux plantations de palmier.

La forêt primaire d’Indonésie et de Malaisie est progressivement abattue pour être remplacée par des cultures de palmiers à huile, comme ici sur l'île de Bornéo, partagée entre trois États : la Malaisie, le Brunei et l’Indonésie.
b. La surexploitation des ressources biologiques

Une autre grande cause de la diminution des populations naturelles est la surexploitation que subissent celles-ci de la part de l’Homme. En effet, si les prélèvements dépassent la capacité de renouvellement naturelle des populations, leurs effectifs diminuent, parfois jusqu’à l’épuisement totale de la ressource.
Il existe également un risque d’effondrement brutal des populations surexploitées quand leurs effectifs passent sous un seuil critique. Par exemple, si les individus sont trop peu nombreux pour trouver un partenaire sexuel, ou bien si la diversité génétique dans la population est trop basse pour empêcher le risque de maladies génétiques dues à la consanguinité, la capacité de la population à se reproduire et se régénérer se retrouve altérée et peut conduire à la disparition de celle-ci.
Actuellement, un des cas les plus graves de surexploitation des populations naturelles concerne la surpêche. Une espèce marine est dite en surpêche si les prélèvements dépassent sa capacité de reproduction, conduisant à une diminution de ses effectifs. Environ un tiers des poissons dans le monde sont des espèces en surpêche, ce qui met en péril leur survie à long terme.


Exemple
Après plusieurs décennies de stabilité relative, la population de sardine du Pacifique (sardinops sagax) a connu un effondrement entre 2006 et 2017 avec une diminution de 95 % de ses effectifs. En 2015, les autorités américaines décident de suspendre la pêche de cette espèce afin que les stocks puissent se rétablir. Cependant, la population reste encore sous le dangereux seuil de renouvellement naturel (« cutoff »), ce qui fait craindre sur sa capacité de récupération (voir la biomasse des sardines ci-dessous).

Le « cutoff » désigne le seuil critique sous lequel le renouvellement de la population est en danger. Source : Oceana.
c. La pollution

Les activités humaines produisent et libèrent dans l’environnement des molécules qui sont nocives pour les êtres vivant, mais également pour le fonctionnement des écosystèmes : métaux lourds toxiques, matière plastiques, CFC, gaz soufrés provoquant des pluies acides, engrais azotés et phosphatés, pesticides, etc. Ces pollutions peuvent être néfastes pour la survie directe des êtres vivants, mais peuvent aussi perturber fortement l’équilibre des écosystèmes, comme le phénomène d’eutrophisation causé par les rejets de nitrates et de phosphates par l’agriculture (voir ci-dessous).

Exemple
Une partie des engrais utilisés en agriculture est rejetée dans l’environnement par ruissellement, contamine les nappes phréatiques, et se déverse jusqu’à la mer. Des quantités de nutriments très importantes s’accumulent dans certaines zones côtières maritimes, provoquant leur eutrophisation, c’est-à-dire l’augmentation de la quantité de nutriments disponibles dans le milieu. Certaines espèces d’algues à croissance rapide prolifèrent grâce à cet apport de nutriments et envahissent les milieux côtiers. Leur décomposition entraîne l’anoxie du milieu aquatique et la mort des tous les autres organismes. On appelle ce phénomène les marées vertes. Au large des pays les plus touchés, on peut d’ores et déjà observer de véritables zones mortes dans les océans.
En France, la Bretagne est une zone particulièrement touchée par la pollution des rivières par les nitrates.

Source : INRA.
 

Multiplication d’algues sur une rivière, phénomène très dommageable pour l’écosystème.
d. Les espèces invasives

L’augmentation des échanges internationaux entraînent l’arrivée dans les écosystèmes d’espèces provenant de régions éloignées. Il peut s’agir de transports accidentels, mais aussi d’espèces ornementales qui « s’échappent » des jardins pour coloniser l’environnement naturel. Ce phénomène n’est pas problématique en soi, sauf lorsque la nouvelle espèce développe un comportement invasif, c’est-à-dire qu’elle se multiplie de façon très importante. Cela peut se produire lorsqu’elle n’est plus régulée par son prédateur naturel ne vivant que dans son écosystème d’origine. Les espèces invasives peuvent représenter une menace pour les espèces locales, qui sont étouffées par la prédation ou la concurrence que créer la nouvelle espèce.

Exemple
L’écureuil gris (sciurus carolinensis) est une espèce endémique originaire d’Amérique du Nord. Des individus ont été introduits en Grande-Bretagne à partir des années 1830 afin d’enjoliver des propriétés privées. Cependant, ils se sont vite dispersés dans l’ensemble du territoire, au détriment d’une espèce locale, l’écureuil roux (sciurus vulgaris). Étant plus gros et plus efficace dans la compétition pour les ressources, l’écureuil gris résiste mieux à l’hiver que le roux. De plus, il est porteur d’un virus, inoffensif pour lui mais mortel pour son cousin européen.
Ce dernier a donc vu ses populations disparaître dans la plus grande partie de la Grande-Bretagne. Cette diminution est directement liée à la présence de l’espèce invasive. Il ne resterait aujourd’hui sur l'île qu’un peu plus de 140 000 écureuils roux, contre plusieurs millions avant l’introduction de l’écureuil gris (voir l'aire de répartition des deux espèces en Grande-Bretagne ci-dessous).

Écureuil roux (sciurus vulgaris).

Écureuil gris (sciurus carolinensis).

e. Le réchauffement climatique

Selon les différents modèles informatiques et les scénarios d’évolution des émissions de gaz à effet de serre, l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère va très probablement modifier les différents climats terrestres.
Selon le GIEC, les températures moyennes vont augmenter, ainsi que les précipitations, mais aussi les périodes de sècheresse. Enfin, les périodes de grands froids seront très probablement en forte régression.
Ce sont donc les facteurs abiotiques déterminant la répartition des espèces et des écosystèmes qui vont se modifier.
Les scientifiques s’attendent donc à un déplacement vers le Nord (dans l’hémisphère nord) et en altitude des aires de répartitions de l’ensemble des espèces vivantes.

Cependant, si les capacités de dispersion d’une espèce ne sont pas assez importantes, s’il existe une barrière naturelle à sa progression (mer, montagne), ou bien si les conditions climatiques permettant sa vie n’existent plus, le risque d’extinction peut être irrémédiable.

La menace que représente le réchauffement climatique sur la biodiversité et les écosystèmes est d’autant plus important que ceux-ci auront été dégradés et fragmentés.

C’est donc un stress général qui va s’ajouter à une situation globale déjà dégradée, et aggraver la situation des espèces menacées, les poussant toujours plus vers l’extinction.

Exemple
Les zones arctiques et antarctiques, dont la biodiversité particulière est adaptée au froid et à la présence d’une banquise maritime, seront probablement très perturbées par le changement climatique.

Le manchot empereur (aptenodytes forsteri) est la seule espèce de manchot qui se reproduit au cours de l'hiver antarctique. Il réalise alors un long périple de 50 à 120 km sur la glace pour former des colonies pouvant comprendre des milliers d'individus. Le réchauffement climatique pourrait constituer une menace pour cette espèce.

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