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La biodiversité est-elle nécessaire à sa propre genèse ?

par Frédéric Magné - publié le

Alors qu’il est admis que la biodiversité (nombre d’espèces) a un effet inhibiteur sur sa propre diversification, une étude, publiée dans Nature Communications et issue d’une collaboration entre des laboratoires de l’INRA et du CNRS, montre le contraire par un travail de modélisation : la diversité favorise parfois la diversification. Ce travail permet d’expliquer des résultats expérimentaux mal compris, et suggère que les extinctions actuelles d’espèces posent aussi un problème à long terme.

 
La diversité est une caractéristique fondamentale, et de plus en plus menacée, des écosystèmes. La diversité des écosystèmes est issue in fine du processus évolutif de diversification, par lequel des espèces de scindent en plusieurs espèces pouvant chacune se différencier sur des niches écologiques différentes. L’exemple le plus spectaculaire en est le phénomène de “radiation adaptative” dans les écosystèmes insulaires isolés, où des communautés entières de dizaines d’espèces sont générées par diversification d’une seule espèce ancestrale ayant colonisé un habitat vacant. Face à une telle opportunité écologique, la théorie de la sélection naturelle prédit en effet qu’une espèce peut dans certains cas se diversifier pour “remplir le vide” écologique. Il est aussi généralement accepté que la diversité a un effet inhibiteur sur la diversification, étant donné que lorsque les niches écologiques se remplissent, les opportunités de diversification disparaissent progressivement. L’idée qu’au contraire la diversité pourrait favoriser la diversification, en générant les conditions de sa propre genèse, reste en revanche controversée.
Dans leur étude, le groupe de chercheurs français de l’INRA (Sophia Antipolis) et du CNRS (Centres de recherche de Montpellier et de Moulis) ont modélisé ces processus de diversification sous plusieurs modalités d’interactions entre espèces, et ont montré que parfois, une espèce seule peut ne pas suffire à engager de diversification : au contraire, un niveau de diversité initiale critique peut être nécessaire avant que l’évolution soit en mesure de générer une diversité supplémentaire (Figure 1). La diversité peut rester bloquée à de faibles niveaux malgré l’existence de niches écologiques vacantes, jusqu’à ce qu’une ou plusieurs espèces supplémentaires arrivent de l’extérieur et “débloquent” la radiation adaptative. Ainsi, la diversité peut non seulement favoriser, mais aussi être nécessaire, à la diversification, y compris dans des scénarios simples et génériques d’interactions entre espèces. L’analyse mathématique de la forme de la sélection naturelle agissant sur les espèces (« paysage adaptatif ») a permis d’identifier deux grands types de mécanismes généraux causant cet effet positif du nombre d’espèces sur la diversification, dont l’importance relative varie selon le niveau de diversité et le type d’interactions écologiques considérés.

[Figure 1] Dans des simulations du processus d’évolution, une espèce introduite seule dans un habitat
vide (gauche) s’adapte au cours du temps (courbe bleue) mais est incapable de se diversifier (car elle
est bloquée sur un maximum de fitness ; encadré). La diversité reste ainsi de un. Dans le même habitat,
si trois espèces sont introduites (à droite), elles évoluent au cours du temps et se diversifient plusieurs
fois, car certaines évoluent vers des minimums de fitness (encadré). L’évolution remplit ainsi
graduellement l’espace écologique.

 
Ces résultats peuvent expliquer certains retards dans le démarrage des radiations adaptatives qui sont observés dans les milieux naturels (Figure 2) ainsi que des résultats d’évolution expérimentale avec des bactéries au laboratoire. En outre, ils impliquent la possibilité d’un effet de seuil et d’une irréversibilité dans la dynamique de la diversité : appauvrir la diversité d’un écosystème au-delà d’un certain niveau peut non seulement compromettre son fonctionnement à court terme, mais aussi sa capacité à reconstituer sa diversité et des fonctions sur une échelle de temps évolutive.

[Figure 2]La radiation adaptative des lézards du genre Anolis sur l’île de Porto Rico, contrairement à ce qui
est observé sur la plusieurs autres îles de l’archipel des Antilles, n’a démarré qu’après l’arrivée d’une troisième espèce sur l’île. Le taux de diversification a donc explosé qu’une fois un niveau de diversité de trois atteint (encadré).

 
 
 class= Référence

"Diversity spurs diversification in ecological communities,", Calcagno V, Jarne P, Loreau M, Mouquet N & David P, Nature Communications, Juin 2017.
 
Contacts chercheurs

Vincent Calcagno - INRA
E-mail : Vincent.Calcagno@inra.fr

Philippe Jarne - Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive - CEFE
E-mail : Philippe.jarne@cefe.cnrs.fr
 
Contact communication

Nathalie VERGNE
- Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive - CEFE
E-mail : ComCEFE@cefe.cnrs.fr
 
 
Source : CNRS INEE http://www.cnrs.fr/inee