Les espèces bio-indicatrices, boussoles du changement climatique

Premières victimes du changement au sein d'un écosystème, les espèces bio-indicatrices permettent aux scientifiques de détecter les effets précoces du changement climatique et de la pollution.

Publication 21 sept. 2021, 17:14 CEST
NationalGeographic_2275130 (frog)

 

La grenouille arlequin variable (Atelopus varius) est aujourd'hui en danger critique d'extinction, décimée par une maladie fongique, la chytridiomycose. Les amphibiens sont considérés comme des bio-indicateurs en raison de leur sensibilité aux changements dans leur environnement. En les surveillant, les scientifiques peuvent évaluer la santé de l'ensemble de leur écosystème.

Photographie de ROBIN MOORE, Nat Geo Image Collection

QU'EST-CE QU'UN BIO-INDICATEUR ?

Un bio-indicateur est un organisme (bactérie, plante ou animal) qui reflète les conditions de l'environnement dans lequel il vit. Ces organismes sont généralement les premiers de leur écosystème à être affectés par un changement environnemental particulier, tel que le changement climatique, la pollution, le développement humain et d'autres problèmes de dégradation environnementale. En surveillant le comportement, la physiologie et le nombre de ces bio-indicateurs, les scientifiques peuvent juger de la santé d'un environnement tout entier.

Par exemple, les écrevisses sont un bio-indicateur de la qualité de l'eau douce, car la variation de l'acidité de l'eau est source de stress pour l'espèce. La santé des coraux peut indiquer des phénomènes tels que la montée des eaux ou la fluctuation des températures, autant de signes du changement climatique. Le faucon pèlerin est un bio-indicateur de l'impact des pesticides : sous l'effet du DDT, les coquilles de leurs oeufs s'amincissent. Bon nombre de plantes endémiques sont des bio-indicateurs de la présence et l'impact d'espèces invasives. Aux États-Unis par exemple, les frênes ont été les premiers arbres décimés par l'arrivée de l'agrile du frêne, une espèce invasive de coléoptères.

 

Le pika d'Amérique vit généralement dans les hautes montagnes de l'Ouest américain, jusqu'à une altitude de 4 000 m. Ils sont si bien adaptés à la survie dans cet environnement particulier qu'ils ressentent même les plus petits des changements climatiques.

Photographie de Arterra/Universal Images Group via Getty Images

Pour être un bio-indicateur efficace, une espèce doit présenter des caractéristiques clés. Sa santé doit être révélatrice de la santé des autres espèces de l'écosystème ; si une espèce est seule à être vulnérable ou en difficulté, elle fera un piètre bio-indicateur. En outre, tout changement subi par l'espèce doit être clair et mesurable, tel un système d'alerte précoce pour les changements de plus grande envergure à venir. Enfin, elle doit réagir de façon prévisible au changement.

 

BIO-INDICATEURS CÉLÈBRES

Les amphibiens comme les grenouilles et les crapauds sont de solides bio-indicateurs de la pollution. À travers leur peau perméable, ils absorbent l'oxygène… et les toxines. Par conséquent, ils sont très sensibles à la qualité de l'air et de l'eau. Ainsi, ce sont souvent les premiers animaux à souffrir de l'utilisation des pesticides dans leur écosystème ou à proximité. Les populations d'amphibiens ont fortement diminué dans diverses régions du monde alors que d'autres ont développé des malformations, comme des pattes supplémentaires à cause des pesticides. 

À l'inverse, certaines bactéries prolifèrent en présence de toxines, ce qui en fait également des bio-indicateurs. De la même façon que l'absence de grenouilles, la surabondance de bactéries peut indiquer la présence d'une toxine.

La chouette tachetée est un bio-indicateur largement étudié par les scientifiques pour évaluer la santé globale des écosystèmes de forêt primaire et mesurer l'impact de l'activité humaine sur cet habitat. Espèce endémique du Nord-Ouest Pacifique, les chouettes installent leur nid au creux des arbres, au sommet des arbres fendus ou dans les nids de rapaces abandonnés, toujours dans les forêts primaires de la région. Mais à mesure que l'exploitation forestière, l'agriculture et l'aménagement urbain accélèrent la déforestation de la région, les chouettes perdent ces lieux de nidification et leurs populations diminuent, en moyenne de 4 % par an. 

Ce déclin indique que les autres espèces de la forêt connaissent probablement une situation similaire, mais aussi que la forêt et les organismes qui en dépendent ont subi une dégradation. Réciproquement, une population prospère de chouettes tachetées indique qu'un écosystème est en bonne santé et capable de subvenir aux besoins d'une variété de plantes et d'animaux. 

Une chouette tachetée se repose sur une branche dans le Nord-Ouest Pacifique. Dans les zones dégradées de la forêt, les populations de chouette tachetée ont chuté. En surveillant ces oiseaux, les scientifiques peuvent en apprendre plus sur la santé globale de leurs forêts.

Photographie de Gerry Ellis / Minden Pictures

Avec leur allure de lapin aux oreilles courtes, les pikas sont de petits mammifères à fourrure parfaitement adaptés aux conditions difficiles des habitats alpins de haute altitude, ce qui implique que même les plus petits changements de leur environnement les affectent. Cela fait de l'espèce un fidèle bio-indicateur du réchauffement planétaire. 

Au lieu d'hiberner pour passer l'hiver, les pikas s'abritent sous des rochers en se fiant à l'isolation offerte par l'épais manteau de neige pour maintenir au chaud leur tanière. Dans les années 2000, les chercheurs ont commencé à remarquer un déclin des populations de pikas aux basses altitudes, notamment dans les zones les plus sèches de l'ouest des États-Unis. Ce déclin était un signal d'alarme du réchauffement climatique : ces dernières décennies, sous l'effet du raccourcissement des hivers et de la baisse des chutes de neige, le manteau neigeux s'est mis à fondre de plus en plus tôt chaque printemps, réduisant ainsi l'isolation offerte aux pikas. Les créatures se retrouvent donc exposées aux fraîches températures du printemps alpin alors que leurs stocks de nourriture sont au plus bas et leurs petits encore fragiles et vulnérables. Certains d'entre eux ne survivent pas.

 

BIO-INDICATEURS ET ESPÈCES CLÉS DE VOÛTE

Le concept de bio-indicateur diffère de celui des espèces clés de voûte, bien que certaines espèces puissent jouer les deux rôles. On appelle espèce clé de voûte les espèces qui ont un impact disproportionné sur leur environnement par rapport à la taille de leur population. Ces espèces sont essentielles au maintien de la biodiversité et aucune autre espèce de leur écosystème n'est capable d'assurer la même fonction. Sans elles, leur écosystème subirait des changements dramatiques et pourrait même cesser d'exister. Par exemple, les castors sont considérés comme une espèce clé de voûte. Ils construisent des barrages qui créent des habitats humides dans lesquels prospère une multitude d'autres espèces.

Alors que les espèces clés de voûte sont vitales à la survie de leur écosystème, elles ne sont pas nécessairement les plus sensibles au changement environnemental, une caractéristique clé des bio-indicateurs. Toutefois, certaines espèces peuvent être classées dans les deux catégories. Ainsi, le frêne blanc peut être considéré comme un bio-indicateur ; plusieurs centaines de millions de frênes blancs ont été tués par l'agrile du frêne. Ces arbres sont également une espèce clé de voûte, car ils offrent nourriture et habitat à des dizaines d'espèces animales et jouent le rôle de puits pour les polluants atmosphériques. 

 

IMPORTANCE DES BIO-INDICATEURS

En étudiant les bio-indicateurs, les scientifiques peuvent prendre le pouls d'un écosystème tout entier sans avoir à étendre leur surveillance à l'ensemble de ses espèces et zones géographiques. Par exemple, le Colorado Pika Project fait appel à des bénévoles pour recueillir des données sur les populations de pikas à travers l'État, ce qui permet non seulement aux scientifiques d'identifier les populations de pikas les plus vulnérables, mais aussi de protéger ces populations ainsi que l'intégralité de leurs écosystèmes alpins.

Le corail, ci-dessus photographié dans le parc naturel du récif de Tubbataha, est une espèce bio-indicatrice. Les coraux sont très sensibles aux variations de la température de l'eau, ce qui fait de leur mort un signal du changement climatique.

Photographie de DAVID DOUBILET, NAT GEO IMAGE COLLECTION

La surveillance des bio-indicateurs est également un moyen pour les scientifiques de détecter les changements dans un environnement. Par exemple, alors que les signes qui se dégagent d'un milieu humide en mauvaise santé peuvent être plutôt vagues, si les scientifiques constatent que les populations de grenouilles sont en chute libre, ils sauront que le problème vient probablement des pesticides.

Les chercheurs, les législateurs et les autorités publiques peuvent également utiliser les données sur un bio-indicateur pour mettre en place une stratégie de conservation, comme protéger les terres ou les habitats, réglementer le développement ou l'utilisation de produits chimiques, ou adopter des lois pour inverser ou prévenir les dégâts avant qu'il ne soit trop tard.

 

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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