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La question sans réponse de Darwin : percer les secrets de l’abondance des espèces

La question sans réponse de Darwin : percer les secrets de l'abondance des espèces

Le perroquet suspendu du Sri Lanka (Loriculus beryllinus) vit uniquement au Sri Lanka. C’est une espèce globalement très rare, c’est-à-dire qu’il existe peu d’individus. Crédit : Corey Callaghan

Au fil des années, les observations mondiales de la biodiversité ont révélé une tendance potentielle cohérente indiquant combien d’espèces sont communes, extrêmement rares ou se situent quelque part entre les deux.

Plus d’un siècle d’observations naturelles a révélé une tendance constante dans espèces abondance : bien que la plupart des espèces soient rares, elles ne le sont pas extrêmement, seule une poignée étant très commune. Ces soi-disant répartitions mondiales de l’abondance des espèces sont désormais entièrement dévoilées pour certains groupes d’espèces bien surveillés, tels que les oiseaux.

Pour d’autres groupes d’espèces, comme les insectes, le voile reste cependant partiellement levé. Ce sont les conclusions d’une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv), l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) et l’Université de Floride (UF), publiées dans la revue Écologie de la nature et évolution. L’étude démontre l’importance de la surveillance de la biodiversité pour détecter l’abondance des espèces sur la planète Terre et comprendre leur évolution.

« Qui peut expliquer pourquoi une espèce a une aire de répartition étendue et est très nombreuse, et pourquoi une autre espèce alliée a une aire de répartition étroite et est rare ? » Cette question a été posée par Charles Darwin dans son livre révolutionnaire « L’origine des espèces », publié il y a plus de 150 ans. Un défi connexe a été de comprendre combien d’espèces sont communes (nombreuses) et combien sont rares, ce que l’on appelle la distribution mondiale de l’abondance des espèces (gSAD).

Panthera pardus

Le léopard (Panthera pardus) est une espèce rare à intermédiaire. Crédit : Corey Callaghan

Deux principaux modèles gSAD ont été proposés au siècle dernier : RA Fisher, statisticien et biologiste, a proposé que la plupart des espèces sont très rares et que le nombre d’espèces diminue pour les espèces plus communes (modèle dit de série log). D’un autre côté, FW Preston, ingénieur et écologiste, a soutenu que seules quelques espèces sont en réalité très rares et que la plupart des espèces ont un niveau intermédiaire de fréquence (ce que l’on appelle le modèle log-normal). Cependant, jusqu’à présent et malgré des décennies de recherche, les scientifiques ne savaient pas quel modèle décrivait le véritable gSAD de la planète.

La résolution de ce problème nécessite de grandes quantités de données. Les auteurs de l’étude ont utilisé les données du Centre mondial d’information sur la biodiversité (GBIF) et téléchargé des données représentant plus d’un milliard d’observations d’espèces dans la nature de 1900 à 2019.

« La base de données GBIF est une ressource extraordinaire pour toutes sortes de recherches liées à la biodiversité, notamment parce qu’elle rassemble des données collectées auprès de scientifiques professionnels et citoyens du monde entier », explique le premier auteur, le Dr Corey Callaghan. Il a commencé ses études alors qu’il travaillait chez iDiv et MLU et travaille maintenant à l’UF.

Répartition mondiale de l’abondance des espèces

La répartition mondiale de l’abondance des espèces (gSAD) a été entièrement dévoilée pour les oiseaux et montre un schéma potentiellement universel : il existe quelques espèces très rares comme le perroquet suspendu du Sri Lanka, de nombreuses espèces rares comme l’autour des palombes et quelques espèces communes comme le moineau domestique. Ce modèle a été proposé pour la première fois par FW Preston en 1948. Crédit : Gabriele Rada (illustration), Corey Callaghan (photos)

Callaghan et ses collègues chercheurs ont divisé les données téléchargées en 39 groupes d’espèces, par exemple les oiseaux, les insectes ou les mammifères. Pour chacun, ils ont compilé la distribution mondiale de l’abondance des espèces (gSAD).

Les chercheurs ont détecté un modèle potentiellement universel, qui apparaît une fois que la répartition de l’abondance des espèces est entièrement dévoilée : la plupart des espèces sont rares mais pas très rares, et seules quelques espèces sont très communes, comme le prédit le modèle log-normal. Cependant, les chercheurs ont également constaté que le voile n’a été entièrement levé que pour quelques groupes d’espèces comme les cycadales et les oiseaux. Pour tous les autres groupes d’espèces, les données sont encore insuffisantes.

« Si vous ne disposez pas de suffisamment de données, il semble que la plupart des espèces soient très rares », explique le professeur Henrique Pereira, auteur principal et chef du groupe de recherche chez iDiv et au MLU. « Mais en ajoutant de plus en plus d’observations, le tableau change. Vous commencez à constater qu’il existe en fait plus d’espèces rares que d’espèces très rares. Vous pouvez constater ce changement pour les cycadales et les oiseaux en comparant les observations d’espèces datant de 1900, lorsque moins de données étaient disponibles, avec les observations d’espèces plus complètes dont nous disposons aujourd’hui. C’est fascinant : nous pouvons clairement voir le phénomène de dévoilement de la répartition complète de l’abondance des espèces, comme l’avait prédit Preston il y a plusieurs décennies, mais ce n’est que maintenant démontré à l’échelle de la planète entière.

« Même si nous enregistrons des observations depuis des décennies, nous n’avons levé le voile que sur quelques groupes d’espèces », explique Callaghan. « Nous avons encore un long chemin à parcourir. Mais le GBIF et le partage de données représentent vraiment, pour moi, l’avenir de la recherche et de la surveillance de la biodiversité.

Les résultats de la nouvelle étude permettent aux scientifiques d’évaluer dans quelle mesure les gSAD ont été dévoilés pour différents groupes d’espèces. Cela permet de répondre à une autre question de recherche de longue date : combien d’espèces existe-t-il ? Cette étude révèle que si pour certains groupes comme les oiseaux, presque toutes les espèces ont été identifiées, ce n’est pas le cas pour d’autres taxons tels que les insectes et céphalopodes.

Les chercheurs pensent que leurs découvertes pourraient aider à répondre à la question de Darwin : pourquoi certaines espèces sont rares et d’autres sont communes. Le modèle universel qu’ils ont trouvé peut indiquer des mécanismes écologiques ou évolutifs généraux qui régissent la fréquence et la rareté des espèces.

Alors que de plus en plus de recherches sont menées, les humains continuent de modifier la surface de la planète et l’abondance des espèces, par exemple en rendant les espèces communes moins communes. Cela complique la tâche des chercheurs : ils doivent non seulement comprendre comment l’abondance des espèces évolue naturellement, mais aussi comment les impacts humains modifient simultanément ces modèles. Il reste peut-être encore un long chemin à parcourir avant de trouver une réponse définitive à la question de Darwin.

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