Comment mesurer la biodiversité sans réduire le vivant à un nombre d’espèces ?

1. Où se cache la biodiversité dans un même paysage ?

Imaginons un paysage composé d’une mare, d’une prairie et d’une haie. Ces milieux ne présentent ni les mêmes conditions physiques, ni les mêmes êtres vivants : la mare contient de l’eau en permanence, la prairie reçoit davantage de lumière et la haie offre des abris ligneux. La variété de ces milieux et de leur fonctionnement constitue la diversité des écosystèmes.

Dans chacun de ces écosystèmes vivent plusieurs espèces. On peut observer, par exemple, des libellules près de la mare, différentes plantes dans la prairie et des oiseaux dans la haie. La variété des espèces présentes constitue la diversité spécifique. Elle ne se résume pas au nombre d’espèces : leur identité et leurs abondances apportent aussi des informations.

Enfin, les individus d’une même espèce ne sont pas tous identiques. Dans une population de fleurs, certains peuvent porter des allèles différents d’un même gène. Cette variabilité forme la diversité génétique. Les trois échelles sont reliées : une haie modifie les espèces qui peuvent vivre dans le paysage, et la diversité génétique d’une population peut influencer sa réponse aux conditions du milieu.

La biodiversité désigne donc la diversité des écosystèmes, des espèces et des individus, ainsi que les interactions qui les relient. Avant de la décrire, il faut toujours annoncer l’échelle observée.

2. Comment délimiter un écosystème sans tracer une frontière arbitraire ?

Un écosystème réunit un milieu physique, les êtres vivants qui l’occupent et les interactions entre eux. Pour étudier l’écosystème d’une mare, on peut mesurer la température et la composition de l’eau, recenser les organismes aquatiques et observer des relations comme la prédation ou la décomposition.

Une limite d’étude n’est pas toujours une frontière visible dans la nature. Si la question porte sur la qualité de l’eau, la mare seule peut constituer un périmètre pertinent. Si l’on cherche à comprendre les déplacements des amphibiens ou l’entrée de feuilles mortes, il faut inclure les berges. Pour étudier le ruissellement qui alimente la mare, le bassin versant devient le périmètre utile.

Le temps fait aussi partie du cadre d’observation : le même lieu peut accueillir des espèces différentes selon la saison. Deux inventaires ne sont donc comparables que si leur périmètre spatial, leur période et leurs conditions sont connus.

Délimiter un écosystème consiste ainsi à choisir et à justifier une frontière adaptée à la question scientifique, puis à décrire précisément ce qui est inclus dans l’étude.

3. Compter plus longtemps donne-t-il toujours plus de biodiversité ?

Un inventaire permet de décrire les espèces présentes dans un lieu. La richesse spécifique correspond au nombre d’espèces observées, tandis que l’abondance correspond au nombre d’individus. Deux prairies peuvent donc avoir la même richesse de dix espèces, mais des compositions différentes ou une seule espèce très dominante dans l’une d’elles.

Aucun inventaire ne détecte instantanément tous les organismes. Une espèce rare, nocturne, saisonnière ou difficile à identifier peut ne pas être observée. Plus on augmente la surface étudiée, la durée ou le nombre de relevés, plus on a de chances de rencontrer de nouvelles espèces. Le résultat dépend donc de l’effort d’échantillonnage.

Pour comparer deux sites, on utilise le même protocole : même surface, même durée, même période, même méthode et même nombre de répétitions. Comparer dix minutes d’observation dans un site avec deux heures dans un autre conduirait probablement à attribuer au second une richesse plus élevée, même si leur biodiversité réelle était proche.

Une courbe d’accumulation représente le nombre cumulé d’espèces détectées lorsque l’effort augmente. Si elle continue de monter fortement, l’inventaire est probablement incomplet. Si elle tend vers un palier, les nouvelles observations ajoutent peu d’espèces, mais cela ne garantit jamais une détection parfaite.

4. Une espèce possède-t-elle une définition sans exception ?

Pour décrire la diversité spécifique, il faut décider quels individus appartiennent à la même espèce. Une ressemblance morphologique constitue un premier indice, mais elle ne suffit pas : des individus d’une même espèce peuvent être très différents selon leur sexe ou leur âge, tandis que des espèces distinctes peuvent se ressembler fortement.

Chez de nombreux organismes à reproduction sexuée, on considère que des individus appartiennent à la même espèce s’ils peuvent se reproduire entre eux et engendrer une descendance viable et fertile. Ce critère d’interfécondité renseigne sur l’existence d’échanges de gènes au sein d’un ensemble de populations.

Ce critère ne peut pourtant pas être testé dans toutes les situations. On ne peut pas faire se reproduire des fossiles, il ne s’applique pas directement aux organismes asexués et des populations séparées géographiquement ne se rencontrent pas naturellement. Les scientifiques complètent alors l’étude par la morphologie, les séquences d’ADN, l’écologie et l’histoire évolutive.

L’espèce est donc un concept scientifique construit pour classer le vivant. Il est utile, mais certains cas limites obligent à croiser plusieurs critères et peuvent conduire à réviser un classement.

5. Deux individus différents ont-ils forcément des allèles différents ?

Le phénotype est l’ensemble des caractères observables d’un individu à une échelle donnée, par exemple sa taille, la couleur de ses fleurs ou la forme d’une protéine. Observer des phénotypes différents dans une population révèle une variabilité entre individus, mais n’en indique pas immédiatement la cause.

Le phénotype dépend du génotype et du milieu dans lequel l’individu se développe. Deux plantes issues du même clone peuvent atteindre des tailles différentes si l’une reçoit davantage de lumière ou d’eau. Inversement, des génotypes différents peuvent produire des phénotypes proches dans certaines conditions.

Pour tester l’effet du milieu, on peut cultiver des clones dans des conditions différentes. Pour rechercher un effet génétique, on peut comparer plusieurs lignées placées dans un même milieu contrôlé, répéter l’expérience et étudier leurs séquences d’ADN. Une différence stable entre lignées rend l’hypothèse génétique plus solide, sans dispenser d’examiner les autres causes possibles.

Une différence visible constitue donc une observation à expliquer. Elle ne devient une preuve de diversité génétique qu’après des comparaisons permettant de distinguer l’effet des allèles de celui du milieu.

6. Comment une différence de séquence devient-elle mesurable ?

Un gène est une portion d’ADN caractérisée par une séquence de nucléotides. Dans une population, ce gène peut exister sous plusieurs versions appelées allèles. Deux allèles se distinguent par une ou plusieurs différences de séquence, issues de mutations survenues au cours des générations.

Pour comparer deux séquences, on les aligne afin que les positions qui se correspondent soient placées face à face. Avec les séquences ACGTTGCA et ACGTCGCA, une seule position diffère sur les huit positions comparées. Leur taux de différence sur cette portion vaut donc 1 divisé par 8, soit 12,5 %.

La méthode générale est : $\text{taux de différence =}\frac{\text{positions différentes}}{\text{positions comparées}}\text{× 100}$. Une insertion ou une délétion peut décaler toutes les lettres suivantes ; il faut alors justifier l’alignement avant de compter. Le pourcentage obtenu décrit seulement la zone comparée, et non l’ensemble du génome.

Enfin, une différence de séquence ne produit pas nécessairement une différence visible. Elle peut ne pas modifier la molécule produite, n’agir que dans certaines conditions ou avoir un effet encore inconnu. On doit donc mesurer la différence avant d’en rechercher les conséquences.

7. Une mutation apparaît-elle parce qu’un organisme en a besoin ?

Une mutation est une modification de la séquence de l’ADN. Elle peut correspondre au remplacement, à l’ajout ou à la perte d’un ou de plusieurs nucléotides. Lorsqu’une mutation transmissible apparaît dans une lignée et se maintient au fil des générations, elle crée un nouvel allèle dans la population.

La mutation n’apparaît pas parce que l’organisme aurait besoin d’un caractère particulier. Dans une population confrontée à une sécheresse, les mutations ne produisent pas volontairement l’allèle qui permettrait de mieux résister. Des variants apparaissent sans anticiper les conditions futures ; le milieu agit ensuite sur le devenir des individus qui les portent.

L’effet d’un allèle dépend du caractère observé et du contexte. Un variant peut n’avoir aucun effet détectable, diminuer la survie ou la reproduction dans un milieu, ou au contraire procurer un avantage dans certaines conditions. Le même allèle peut être avantageux dans un milieu et neutre ou défavorable dans un autre.

Les mutations produisent ainsi de nouveaux variants et alimentent la diversité génétique. Leur fréquence dans une population peut ensuite changer sous l’effet de la reproduction, du hasard, des migrations et de la sélection naturelle, qui seront étudiés dans le chapitre suivant.

Erreurs fréquentes

L'essentiel à mémoriser

• La biodiversité se décrit à l’échelle des écosystèmes, des espèces et de la diversité génétique au sein des espèces.
• La frontière spatiale et la période d’étude doivent être choisies selon la question scientifique.
• La richesse spécifique et l’abondance ne sont comparables qu’avec un effort d’échantillonnage standardisé.
• L’espèce est un concept scientifique fondé sur plusieurs critères et comportant des cas limites.
• Une différence de phénotype ne démontre pas à elle seule une différence génétique.
• Des allèles sont des versions d’un même gène dont les séquences présentent une ou plusieurs différences.
• Les mutations créent de nouveaux variants sans anticiper les besoins des organismes.

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Sources et traçabilité

Dernière vérification : 2026-09-20

1. Programme de SVT de seconde générale et technologique, Ministère de l’Éducation nationale, consulté le 2026-09-20.
2. Programmes et ressources en sciences de la vie et de la Terre - voie GT, Éduscol, consulté le 2026-09-20.
3. Qu’est-ce que la biodiversité ?, Office français de la biodiversité, consulté le 2026-09-20.
4. Caractériser, suivre et évaluer l’état des écosystèmes, Office français de la biodiversité, consulté le 2026-09-20.
5. L’Inventaire national du patrimoine naturel, Muséum national d’Histoire naturelle - INPN, consulté le 2026-08-09.
6. Changement climatique : la diversité génétique à l’origine de l’adaptation des arbres ?, INRAE, consulté le 2026-09-20.