La crise de la biodiversité Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx Plan du cours Définir la biodiversité Mesurer la biodiversité spécifique La biodiversité des dernières centaines de millions d’années La 6ième grande extinction: causes et conséquences Outils mathématiques (L-222) Calcul de la biodiversité en tenant compte de l’abondance relative Calcul de l’empreinte écologique Détermination des quotas de pêche État actuel des pêcheries mondiales – documentaire: The end of the line Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Définir la biodiversité La biodiversité peut être perçue à trois niveaux [1]: Diversité génétique Diversité des espèces ou spécifique Diversité écosystémique Les trois niveaux doivent être préservés pour assurer le maintien des processus écologiques. [1] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Mesurer la biodiversité spécifique La diversité des espèces composant une communauté comporte deux composantes [1]: La richesse spécifique (nombre total d’espèce dans la communauté) L’abondance relative des espèces (proportion de chaque espèce par rapport au nombre total d’individus dans la communauté) [1] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Comparaison quantitative des communautés: indice de diversité de Shannon Lorsque vient le temps de comparer entre elles des communautés, il est facile d’utiliser la richesse spécifique mais celle-ci ne tient pas compte de l’abondance relative des espèces. Pour y remédier, les biologistes ont recours à un outil mathématique: l’indice de diversité de Shannon (H) 𝐻=−( 𝑝 𝐴 ln 𝑝 𝐴 + 𝑝 𝐵 ln 𝑝 𝐵 + 𝑝 𝐶 ln 𝑝 𝐶 …) Où A, B, C… sont des espèces p = abondance relative de chaque espèce ln = logarithme naturel Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

La biodiversité des dernières centaines de millions d’année Les processus d’origine de nouvelles espèces (spéciation) et de pertes d’espèces (extinction) ont lieu depuis des milliards d’années sur notre planète. L’étude des fossiles des dernières centaines de millions d’années nous en apprend un peu plus sur les rythmes de spéciation et d’extinction. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Les radiations adaptatives: quand s’ouvre un nouveau terrain de jeu Il y a eu radiation adaptative des plantes lorsqu’elles ont colonisé les terres immergées [1]. C’est la même chose pour les insectes et les tétrapodes terrestres [1]. Il y a eu radiation adaptative des mammifères quand l’extinction des dinosaures a libéré de nombreuses niches écologiques [1]. Après des épisodes d’extinction massive (voir prochaines diapos), il y a toujours un épisode de radiation adaptative pour remplir les niches écologiques vacantes [1]. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Les radiations adaptatives: quand s’ouvre un nouveau terrain de jeu [1] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

L’évolution de la diversité et les 5 épisodes d’extinction massives [1] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Caractéristiques de quelques extinctions massives Extinction massive du Permien (251 ma) [1] Énormes éruptions volcaniques: 1,6 millions de km2 recouvert d’une couche de lave variant entre des centaines et des milliers de mètres. À cause du CO2 des volcans, le climat global se réchauffe de 6⁰C. Le réchauffement diminue les courants marins, entraînant une hypoxie océanique généralisée. Perte de la couche d’ozone à cause du H2S libéré par les bactéries anaérobies. Ceci augmente l’irradiation des organismes aux rayons UV, un agent mutagène. Durée de moins de 500,000 ans. Perte de 96% des espèces d’animaux marins. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Caractéristiques de quelques extinctions massives Extinction massive du Crétacé (65,5 ma) [1] L’hypothèse actuelle est la collision avec un corps céleste, basée sur une importante couche d’argile riche en iridium (présent en petite quantité sur Terre mais en plus grande quantité dans les météorites et les comètes) dans les sédiments datant de 65,5 ma. Un important nuage de débris aurait perturbé gravement le climat pendant plusieurs mois, entre autre en bloquant les radiations solaires. Perte de 50% des espèces d’animaux marins. Perte de nombreuses familles de plantes et d’animaux terrestres (surtout ceux de grande taille), notamment tous les dinosaures sauf les oiseaux. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx Un drôle de hasard? La majorité des extinctions massives ont eu lieu alors que le climat planétaire était plus chaud que la moyenne. Quel sera l’impact des changements climatiques actuels? [1] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

La 6ième grande extinction Le taux d’extinction actuel est de 100 à 1000 fois supérieur au taux de base historique [1]. À titre de comparaison, l’extinction massive du Permien avait un taux maximal d’extinction d’environ 10 fois le taux de base (voir figure 25,29, diapo n⁰9). Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

La 6ième grande extinction Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

La 6ième grande extinction Conséquences [1] Causes [1] 12% des espèces d’oiseaux sont menacées 21% des espèces de mammifères sont menacées 30% des espèces de poissons sont disparus ou menacées 32% des espèces d’amphibiens sont en voie de disparition En Amérique du Nord, en eau douce, 123 espèces sont disparues depuis 1900 et des centaines d’autres sont menacées La disparition des habitats L’introduction d’espèces non indigènes La surexploitation Les changements à l’échelle planétaire Climat pH des précipitations Polluants organiques et inorganiques Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Les rhinocéros blancs du Nord L’ivoire des rhinocéros blancs est très prisée [2]: Asie: vertus médicinales présumées Yémen: manches de dagues traditionnelles Son prix: 60,000$ à 80,000$ le kilo Le braconnage a réduit l’espèce à 5 individus [3] Zoo américain: femelle Zoo tchèque: femelle Réserve kényane: 2 femelles et un mâle (le dernier!!!) Le mâle est trop vieux pour la reproduction [2] En 2015, un programme de fécondation in vitro sera mis en branle afin d’essayer de sauver l’espèce [2]. Avec vos connaissances en biodiversité, que pensez-vous de cette ultime mesure? Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Outils mathématiques en environnement Suite du cours au L-222 Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

La détermination des quotas de pêche Lorsque l’on détermine les quotas de pêche, les autorités veulent éviter: La surexploitation: peut mener à la disparition d’un type de pêche et même l’extinction d’une espèce [4]. La sous-exploitation: peut mener à la perte d’emploi ou même à des famine dans certains cas critiques [4]. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

2 techniques pour encadrer l’effort de pêche Quotas fixes Effort de pêche fixe Un certain nombre maximal de prises est déterminé (en individus ou en masse). Lorsque le quota est atteint, la pêche cesse. Point fort: rendement prévisible Point faible: technique risquée pouvant mener à l’effondrement d’une population [4] L’effort de pêche est fixé (saison de pêche, type d’équipement utilisé, nombre de pêcheurs). Point fort: peu risqué si la dynamique de la population suit les modèles mathématiques [4] Point faible: rendement variable d’une année à l’autre Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Gestion par quotas fixes Cette technique est basée sur le modèle logistique de croissance d’une population Δ𝑁 Δ𝑡 =𝑟𝑁 (𝐾 −𝑁) 𝐾 On appelle stock les poissons en âge d’être capturés (ont atteint une taille minimale). Le stock est analogue à N. On appelle recrutement l’arrivée dans le stock de poissons d’une nouvelle classe d’âge [5]. Le recrutement est analogue au taux de natalité (ici intégré dans le terme r). L’objectif est de capturer le maximum de poissons possible en assurant la pérennité des stocks. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Gestion par quotas fixes Le taux de recrutement varie en fonction de la taille d’une population. Le taux de recrutement est faible lorsque la population est faible ou élevée (près de K). Le taux est élevé lorsque la taille de la population est intermédiaire. K Recrutement max. à K/2 Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Gestion par quotas fixe Le taux de recrutement est nul quand N = 0 ou quand N = K. Pour maximiser les prises année après années, on doit pêcher un nombre de poissons équivalant au recrutement maximal [4]. Ce niveau de pêche est appelé rendement maximal durable ou RMD [5]. RMD K Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Situations possibles avec la gestion par des quotas fixes NRMD K Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Gestion par unité d’effort fixe Type de gestion beaucoup moins risqué. L’objectif n’étant pas un nombre de prises mais un effort fixe (nombre de bateaux, saison de pêche délimitée, équipement autorisé), les captures sont fonctions du nombre d’individus dans la population selon la formule suivante [4]: 𝐶𝑎𝑝𝑡𝑢𝑟𝑒𝑠=𝑞𝐸𝑁 Où q = efficacité de capture, constante E = effort (ex.: nombre de bateaux permis) N = stock de poissons Moins il y a de poissons, moins les prises sont importantes et inversement. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Gestion par unité d’effort fixe HRMD NRMD Collège Lionel-Groulx

État actuel des pêcheries mondiales Notre cinéma: D-304 Visionnement du documentaire The end of the line Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Évolution de l’exploitation des stocks de poissons depuis 1950 [6] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Surpêche du thon rouge dans l’Atlantique et la Méditerranée [1] Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx Solutions? Connaître la provenance de son poisson et choisir des poissons locaux Choisir des produits écoresponsables Rechercher les produits considérés comme Best choice par le programme pour des fruits de mer responsables Sea Choice Applications pour téléphones intelligents disponibles Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx

Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx Médiagraphie [1] Reece, J.B. et coll. (2012). Campbell Biologie. 4ième éd., Éditions du Renouveau pédagogique (ERPI), 1348 pages. [2] France 24. (2015, 29 janvier). Kenya : la science au chevet des rhinocéros blancs du Nord. [En ligne], URL: http://www.france24.com/fr/20150129-kenya-sudan-rhinoceros-blancs-nord-male-espece-menace-fecondation-in-vitro-braconnage/ [3] Le Monde. (2014, 15 décembre). Une espèce de rhinocéros réduite à cinq individus. [En ligne], URL: http://bigbrowser.blog.lemonde.fr/2014/12/15/une-espece-de-rhinoceros-reduite-a-cinq-individus/ [4] Begon, M. et coll. (1996). Ecology: individuals, populations and communities. 3ième éd., Blackwell Sciences, 1068 pages. [5] Ifremer. Page consultée le 30 janvier 2014. Pour une pêche durable. [En ligne], URL: http://wwz.ifremer.fr/peche [6] Pauly, D. (2007). The Sea Around Us Project: Documenting and communicating global fisheries impacts on marine ecosystems. AMBIO: a Journal of the Human Environment, vol. 36 (4), pages 290-295. Guillaume Chagnon - Collège Lionel-Groulx