Divers protocoles existent sur le terrain pour observer les espèces, les identifier et en établir la biomasse. Par exemple l’un d’eux consiste à attirer des insectes nocturnes dans un piège placé sous un éclairage. Les individus sont ensuite identifiés et pesés. J’aimerais ici proposer une approche complémentaire pour calculer l’indice de biodiversité. 

Le nombre d’espèces qui peuplent notre planète nous est inconnu. Il est pour ainsi dire incommensurable. À défaut de cette connaissance, agissons au moins pour contrer leur déclin1 et améliorer nos méthodes d’investigation. En 2006, Jacques Blondel, président du Conseil scientifique de l’Institut français de la biodiversité, mentionnait six « facteurs » sous la responsabilité humaine qui bouleversent massivement les écosystèmes, mais qui peuvent aussi être vus comme autant de pistes d’action :  

  • La flambée démographique
  • La fragmentation des habitats naturels
  • L’utilisation des pesticides et d’engrais
  • L’introduction d’espèces envahissantes
  • La surexploitation des ressources
  • La modification du climat2

Investiguer la biodiversité

Divers protocoles existent sur le terrain pour observer les espèces, les identifier et en établir la biomasse. Par exemple l’un d’eux consiste à attirer des insectes nocturnes dans un piège placé sous un éclairage. Les individus sont ensuite identifiés et pesés3 .

Il existe ensuite différentes façons4 d’aborder la biodiversité pour en tirer des indices. La plus courante porte sur le nombre d’espèces. Une autre concerne la répartition plus ou moins équitable du nombre d’individus des espèces présentes dans un milieu donné. Un écosystème pourrait être peuplé d’un grand nombre d’espèces alors que plus de 90 % de ces organismes n’appartiendraient qu’à une seule d’entre elles. À l’évidence, la biodiversité d’un tel milieu serait alors plus faible.

Le prélèvement d’ADN dans un biotope est un autre moyen d’évaluer la diversité d’un milieu écologique. Que ce soit par la perte de cellules de peau, de gamètes desséchés ou encore de déchets métaboliques, l’ADN des organismes se retrouve à la disposition des chercheurs. On parle d’ADN environnemental (ADNe). L’identification de chaque espèce se fait par le séquençage de cet ADN sans observation directe des organismes, souvent difficilement repérables5 . Cette technique est particulièrement adaptée en milieu marin où les espèces sont plus difficilement observables notamment celles en eau profonde6 . 

Un indice de biodiversité tenant compte de la biomasse

J’aimerais ici proposer une approche complémentaire pour calculer l’indice de biodiversité. 

Disons d’entrée de jeu que l’on peut diviser les milieux de vie en écosystèmes naturels ou urbains. Mis à part les milieux désertiques, nous estimons que le nombre d’espèces par unité de volume est habituellement plus faible en milieu urbain. Mais si on tenait compte de la biomasse, notre évaluation ne serait-elle pas plus fine?
Cet indice permettant de mieux comparer la diversité du vivant entre les milieux urbains et naturels se définirait ainsi : le nombre d'espèces par unité de volume divisé par la biomasse présente dans ce volume.

Évaluer la biomasse végétale est une opération délicate. En milieu forestier, on peut évaluer celle des arbres par la connaissance de la densité du bois de chaque espèce et l’estimation du volume, en tenant compte des racines et des ramifications. Parmi les protocoles existants ou qui pourraient être en usage, on distingue ceux avec lesquels on obtient la biomasse à un moment précis, et ceux sur une période donnée. Cette dernière approche prend en compte le déplacement des organismes, et cela oblige les chercheurs à introduire la dimension temporelle. On procède alors à des observations, à l’aide de dispositifs d’enregistrement, à divers moments d’une journée, et on calcule une moyenne tout en indiquant le nombre d’observations réalisées et la durée sur laquelle a été calculée cette moyenne. Cette procédure étant difficile à réaliser en milieu naturel, il serait indiqué de la valider d’abord en zone urbaine.

Un article publié7 récemment montre qu’il est possible de connaître la biomasse d’un biotope pour chacune des espèces en milieu aqueux par l’étude de l’ADN environnemental. Des chercheurs ont validé leur méthode dans un étang. Tous les poissons ont pu être pesés. Les quantités d’ADN recueillies pour chaque espèce de poisson dans le plan d’eau correspondaient à la proportion du poids de chacune d’elle. La répétition du procédé au même endroit, un écosystème lacustre dans ce cas-ci, donnerait accès à une valeur de cette biomasse étalonnée sur une échelle de temps. On peut imaginer que l’échantillonnage d’ADN permettrait de connaître également la biomasse des organismes vivants dans les sols avec une bonne approximation8 . Il devient alors plus aisé de comparer la richesse biologique de ces divers milieux qu’ils soient terrestres ou aquatiques avec ceux habités par notre espèce.  

Lutte contre les espèces envahissantes

Le décryptage du contenu génétique avec l’ADNe peut aider à repérer l’arrivée de nouvelles espèces envahissantes. La possibilité d’en établir la biomasse plus aisément, pour les lacs par exemple, permettrait d’en estimer le nombre d’individus partant des caractéristiques de l’espèce. L’obtention répétée de cette donnée fournit une lecture indirecte de son évolution démographique et d’en estimer les effets nuisibles à moyen et long terme. Un tel suivi offre aussi la possibilité d’une rétroaction afin de corriger les moyens entrepris pour éliminer les espèces indésirables sachant qu’il peut en résulter une baisse des populations animales et végétales à protéger.

Biomasse et indice de canopée

Il est à signaler que l’indice de biodiversité défini ainsi peut être utilisé conjointement avec d'autres9 tel que l'indice de canopée dont on se sert, entre autres, en zones urbaines. Calculé à partir de photos satellitaires, il correspond au pourcentage de la superficie d'un territoire couvert par la cime des arbres et permet une comparaison directe avec les milieux forestiers. Un suivi peut être effectué à l'échelle de l'arrondissement ou même du quartier. Au début des années 2010, la Ville de Québec a remplacé les frênes du secteur de Limoilou par d'autres espèces pour lutter de façon préventive contre les ravages de l'agrile du frêne. Un suivi de l'évolution du couvert végétal à la suite à cette intervention par l’indice de canopée serait tout indiqué. 

En conclusion

Le rapport du nombre d’espèces par unité de volume divisé par sa biomasse m’apparaît être une approche utile pour appréhender la diversité biologique dans sa globalité. Certaines actions requièrent toutefois de connaître la biomasse de chaque espèce d’un écosystème séparément pour en constater d’éventuels déséquilibres et de pouvoir y remédier. L’échantillonnage de l’ADN environnemental apporte une aide précieuse pour l’identification des espèces présentes dans les milieux étudiés. Les progrès éventuels de la métagénomique accéléreront l’acquisition et le traitement des données toujours plus volumineuses, mais néanmoins nécessaires pour une connaissance plus précise des environnements de notre planète. Cette discipline dont l'objet est la collecte et l'identification du matériel génétique dans tous les types de milieux naturels aux fins d'identification des espèces et de leurs relations en est encore à ses débuts10 .