L’une des tâches historiques de l’écologie est l’étude des causes, des conditions et des mécanismes par lesquels le monde vivant se diversifie et la façon dont cette diversification interagit avec l’environnement. Depuis la seconde moitié du 20e siècle, ce domaine scientifique connaît un intérêt grandissant. En effet, c’est à cette période que les scientifiques se sont rendus compte des effets délétères de certaines activités humaines sur la faune, la flore et les habitats naturels. Des naturalistes, comme Rachel Carson, Eugene Odum etc. ont commencé à lancer l’alerte. L’usage des pesticides par-exemple, menaçait certaines espèces d’oiseaux et d’insectes, pourtant essentiel au bon développement de la biodiversité.

Qu’est-ce que la biodiversité ?

Si cette notion est très populaire aujourd’hui, elle n’en est pas moins récente. Le terme est le fruit de la contraction de “diversité biologique”, un concept né dans les années 1970 et attribué à Raymond F. Dasmann, Thomas Lovejoy et Edward O. Wilson.

La biodiversité fait référence à la variété du vivant. On l’assimile souvent à la richesse en espèce d’un écosystème. Pourtant, la biodiversité peut s’appréhender à différents niveaux : celui de l’espèce (diversité génétique ou phénotypique), celui des communautés d’espèces, celui des écosystèmes, et ceci selon différentes échelles de temps.

Dans ce cours, nous nous intéresserons à la biodiversité des écosystèmes. Les recherches sur l’évolution de cette biodiversité sont aujourd’hui en plein essor en raison des interrogations soulevées par la disparition d’un grand nombre d’espèces. 

La biodiversité est-elle importante ? Joue-t-elle un rôle dans la régulation de notre environnement et dans sa capacité à produire des ressources ? Existe-t-il un seuil de biodiversité en dessous duquel il ne faut pas descendre sous peine de dommages irréversibles ?

Estimer la biodiversité des écosystèmes

Une des caractéristiques fondamentales de l’écosystème est sa richesse spécifique, c’est-à-dire le nombre d’espèces différentes qui le constituent. Elle dépend du périmètre de la zone d’étude. Pour l’évaluer, il faut se rendre sur le terrain et effectuer des comptages. En additionnant le nombre d’espèces évalué en chaque point, on obtient un graphique cumulatif qui approche la richesse spécifique réelle de façon asymptotique. Plus les points de comptage (dits aussi échantillons) sont nombreux, meilleure est l’estimation de la richesse spécifique.

La richesse spécifique est un indicateur incomplet du niveau de biodiversité car elle ne tient pas compte de l’abondance de chaque espèce au sein de la communauté. Or, une espèce représentée seulement par un seul individu et une espèce représentée par une multitude d’individus n’apportent pas la même contribution à l’écosystème. 

L’abondance relative de chaque espèce s’évalue à l’aide de l’indice de Simpson. Cet indice évalue la probabilité que deux individus sélectionnés de façon aléatoire dans une communauté donnée soit de la même espèce. Il s’exprime de la façon suivante  D = 1 -somme(Ni(Ni -1)/N (N-1)) pour i de 1 à N,  avec S : la richesse spécifique, N le nombre total d’individus (toute espèce confondue) et Ni l’abondance de l’espèce i.

L’indice de Simpson varie entre 0 et 1. Plus il est proche de 1, plus les espèces tendent vers un nombre d’individus équivalent. A richesse spécifique égale, on considère qu’une communauté possédant beaucoup d’espèces rares (indice de Simpson bas) est moins diversifiée qu’une communauté où toutes les espèces sont représentées de façon équitable (indice de Simpson élevé).