Boyero L (2011) Gradient Latitudinal de Biodiversité.  ÉCOLOGIE.NET 32

Gradient Latitudinal de Biodiversité

Luz Boyero
School of Tropical Biology
James Cook University
Australie

Notes: Cet exposé en ligne est sans cesse remis à jour, selon la disponibilité de nouvelles données scientifiques. Les informations qu’il contient sont donc sont des plus récentes.

L’exubérance des tropiques: Mythe ou réalité?

Le mot ‘tropical’ évoque généralement une image de jungle impénétrable avec d’innombrables sortes de créatures ou des récifs de corail aux poissons multicolores. Cependant, ‘les tropiques’ou les zones qui s’étendent approximativement entre les 30° de latitude nord et sud de l’équateur (Pringle 2000) comprennent aussi d’immenses déserts et de vastes savanes, pauvres en abondance et en biodiversité.

Les tropiques sont-ils plus diversifiés biologiquement que d’autres zones climatiques? En fait, c’est là un schéma universellement reconnu et accepté depuis longtemps (Hawkins 2001). Les tropiques possèdent une extraordinaire richesse ou, selon la zone, une incroyable pauvreté en espèces (Blackburn et Gaston 1996).

Généralités sur le gradient de diversité

En dépit de l’acceptation générale du gradient de diversité latitudinal, nos connaissances sont basées sur les groupes taxonomiques, les régions et les écosystèmes. A l’origine, les études furent polarisées par les vertébrés, qui représentent moins de 5% des espèces de la planète. Par exemple, la richesse spécifique la plus importante des mammifères se situe dans les tropiques (Kaufman 1995) tandis que les groupes d’insectes présentent un gradient latitudinal inverse (Kouki et al. 1994).

Deuxièmement, le gradient de diversité décrit dans l’hémisphère nord semble ne pas être comparable à celui de l’hémisphère sud (Platnick 1991, Boyero 2002). En effet, la richesse spécifique des vertébrés terrestres est plus élevée en Amérique Centrale qu’en Amérique du Nord, ce qui ne constitue pas le cas pour l’Australie tropicale et tempérée (Schall & Pianka 1978.). La richesse spécifique en odonates (libellules) par unité de surface est similaire en Amérique du Sud tropicale et tempérée. Elle est toutefois 29 fois plus élevée en Amérique Centrale qu’en Amérique du Nord (Boyero 2002). De prétendues ‘polarisations boréales’ (Platnick 1991) existent. La majeure partie des études a été effectuée à cet effet par des écologistes américains (des USA) et européens.

Troisièmement, beaucoup d’informations proviennent d’écosystèmes terrestres et marins, alors que les systèmes d’eau douce ne reçurent que peu d’attention. Ces derniers incluent cependant 20% des vertébrés terrestres. Les données disponibles confirment que les poissons d’eau douce et autres macro-invertébrés sont plus diversifiés dans les tropiques. En effet, la richesse spécifique de l’ichtyofaune des lacs tropicaux excède celle des lacs tempérés. L’on trouve 1450 espèces dans les lacs Victoria, Tanganyika et Malawi contre 212 dans les grands lacs d’Amérique du Nord et du lac Baïkal (Rohde 1998).

Il existe un schéma similaire pour les fleuves (2000 espèces dans le fleuve Amazone et 700 dans le fleuve Congo, contre 250 dans le Mississipi et 70 dans le Danube, Pringle 2000.). Tout comme les macro-invertébrés dulçaquicoles qui sont les plus représentés en Australie (Boulton et al. 2005) et en Amérique du Nord (25 espèces d’Odonata et 32 Ephemeroptera par unité d’aire ou 106 km2 en Amérique du Nord contre 717 Odonata et 206 Ephemeroptera en Amérique Centrale - Boyero 2002).

Diversité locale contre diversité régionale

Lorsqu’on examine un modèle écologique (Levin 1992) et, plus spécifiquement, les tendances latutidinales de la richesse en espèces, l’échelle spatiale reste facteur fondamental à considérer (Lyons and Willig 1999, Kaspari et al. 2003, Rahbeck 2005.). Les deux principales approches des modèles de diversité sont l’étude de la diversité régionale (soit le nombre d’espèces d’une région) et de la diversité locale (ou le nombre d’espèces d’un site ou d’une localité bien déterminée).

Le nombre d’espèces d’un biome, d’un continent ou d’une zone climatique sont des exemples de diversité régionale. Elle est déterminée par des facteurs régionaux comme la géologie, le climat, les migrations et les extinctions. La diversité locale concerne le nombre d’espèces dans un fragment corallien, forestier ou de cours d’eau. Cette diversité locale se trouve souvent en corrélation étroite avec la diversité régionale, bien que ce ne soit pas invariablement le cas (Caley et Schluter 1997.). Elle détermine la zone de concentration des espèces ainsi disponibles.
Cependant, les membres de cette zone peuvent ou ne peuvent pas être représentés dans un même site parce qu’ils dépendent de facteurs locaux, tels la structure de l’habitat, la productivité, la perturbation ou les interactions biotiques (Rohde 1992, Rosenzweig et Abramsky 1993.).

Pour les ruisseaux, par exemple, la diversité régionale tend à être plus considérable dans les tropiques (Boyero 2002, Boulton et al. 2005.). Tandis que la diversité locale reste constante le long des latitudes, sans clairement indiquer de gradient (Vinson & Hawkins 2003.). Une explication en est la présence de nombreuses zones de concentration d’espèces localisées de par sites tropicaux déterminés. Le cas est vérifié pour les macro-invertébrés (Lake et al.1994) et suggéré pour les anoures (Boulton et al. 2005.). Alors que les procédés biogéographiques semblent générer la diversité spécifique dans les tropiques pour bon nombre de taxons, l'habitat des ruisseaux, extrêmement variable et imprévisible, impose une limite supérieure à la diversité locale et homogénéise le nombre d'espèces locales dans le monde (Boulton et al. 2005.). Cet habitat, bien qu'extrêmement hétérogène à une échelle relativement moindre (Boyero 2003, Boyero et Bosch 2004), reste extraordinairement similaire de par le monde (Hynes 1970.). Ce qui fait des ruisseaux le modèle idéal pour tester l’hypothèse de gradient écologique de diversité à grande échelle (Vinson et Hawkins 2003.). Cependant, la diversité locale des poissons de ruisseaux semble fort influencée par des facteurs régionaux (Angermeier and Winston 1998.). Il en va de même pour bien d’autres groupes d’organismes d’écosystèmes marins et terrestres (Caley et Schluter 1997).

Les causes du gradient latitudinal de biodiversité

Ce qui détermine clairement la diversité biologique est non la latitude mais les variables environnementales corrélées à la latitude. Plus de 25 mécanismes différents régissant le gradient de diversité latitudinal ont été suggérés, sans obtenir de consensus à ce propos (Gaston 2000.).

L’un des facteurs déterminant le gradient de diversité latitudinal indiqué est l’aire de zones climatiques. Les fluctuations climatiques sont moins nombreuses dans les tropiques en comparaison d’une masse continentale similaire à latitude plus élevée (Rosenzweig 1992.). Cette stabilité influence le haut degré de spéciation ainsi que le faible taux d’extinction dans les tropiques (Rosenzweig 1992, Gaston 2000, Buzas et al. 2002.). De plus, la plus grande partie des continents était tropicale ou subtropicale au cours de l’aire tertiaire de la terre. Cette histoire évolutive expliquerait, en partie du moins, la plus grande diversité des tropiques (Ricklefs 2004.).

La forte radiation solaire tropicale augmente la productivité qui, à son tour, favorise la biodiversité. Cependant, la seule forte productivité n’explique pas la présence de biomasse dans les tropiques, ni pourquoi cette biomasse devrait être attribuée à plus d’individus, et ces individus dans un plus grand nombre d’espèces (Blackburn et Gaston 1996.). La taille du corps et la densité des populations sont typiquement réduites dans les tropiques. Ce qui sous-entend aussi un plus grand nombre d’espèces. Mais la cause et l’interaction reliant ces trois variables reste complexe et toujours incertaine (Blackburn et Gaston 1996.).

Les hautes températures tropicales pourraient impliquer une durée de temps de génération plus courte et de taux plus élevés de mutation, ce qui accélérerait la spéciation dans les tropiques (Rohde 1992.). La spéciation pourrait aussi être favorisée par la haute complexité de l’habitat dans ces ecosystèmes. Ceci n’est pas applicable aux systèmes dulçaquicoles.
L’explication la plus probable est la combinaison de plusieurs facteurs affectant chaque groupe d’organismes de façon différente, selon les régions (hémisphère nord contre sud) et écosystèmes, déterminant la variété des modèles observés.

L’importance de la compréhension du gradient latitudinal de biodiversité

Comprendre la distribution globale de la biodiversité est un objectif majeur pour les écologistes et les biogéographes (Gaston 2000.). Mais, au-delà du but purement scientifique, cette compréhension est essentielle pour les décisions à prendre face aux récentes inquiétudes de l’humanité, comme la propagation d'espèces invasives, le contrôle de maladies et de leurs vecteurs ainsi que des effets probables des changements globaux sur l’environnement et la biodiversité (Gaston 2000.).

Les régions tropicales, localisées essentiellement dans les pays en voie de développement, ont des taux de dégradation de diversité et d’habitat exceptionnellement élevés. Il existe très peu d’informations sur les conditions ‘naturelles’ des écosystèmes tempérés avant que ceux-ci ne soient dramatiquement altérés. Ces informations sont plutôt rares pour les tropiques de nos jours. Il ne devrait toutefois pas être impossible d’en obtenir. (Pringle 2000.).

Références

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Hynes HBN (1970) The ecology of running waters. University of Toronto Press, Toronto

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Schall JJ, Pianka ER (1978) Geographical trends in numbers of species. Science 201: 679-686

Vinson MR, Hawkins CP (2003) Broad-scale geographical patterns in local stream insect genera richness. Ecography 26: 751-767

Concernant cet article:

Traduction: David Beaune (Master recherche en Ecologie)

Auteur: Luz Boyero (Dr en Biologie)

Cet article est également disponible dans les langues suivantes:

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Photographie: Un gobe-mouche de la famille des Tyrannidae. Cette famille de plus de 400 espèces reste la plus importante famille avienne (endémique) d’Amérique.

Comme beaucoup de groupes de taxonomie végétale et animale (mais pas tous !), les Tyrannidae ont leur gradient latitudinal de biodiversité. Beaucoup d’espèces de cette famille se reproduisent dans les tropiques. Avec moins de succès en Amérique du Nord et méridionale du Sud. -- Photographie prise au Costa Rica par Michael Duquette Fowler (USA).

Le titre complet de l’article est:

Boyero L 2006 Gradient latitudinal de biodiversité.  ÉCOLOGIE.NET 32

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