Classification, biodiversité et conservation

Une espèce 物种 peut être définie de plusieurs manières :

• le concept biologique d'espèce — un groupe dont les membres peuvent se reproduire entre eux pour produire une descendance fertile.
• le concept morphologique d'espèce — un groupe dont les membres se ressemblent physiquement.
• le concept écologique d'espèce — un groupe qui occupe le même rôle dans son environnement.

Les trois domaines

Les plus grands groupes dans la classification 分类 sont trois domaines 域 :

• Archaea 古菌 et Bacteria 细菌 — tous deux sont des procaryotes 原核生物 (sans noyau). Ils semblent similaires mais diffèrent par leurs lipides membranaires, leur ARN ribosomique et la composition de leurs parois cellulaires 细胞壁.
• Eukarya 真核生物 — tous les organismes dont les cellules possèdent un noyau.

La hiérarchie taxonomique

À l'intérieur du domaine Eukarya, les organismes sont classés selon une hiérarchie taxonomique 分类层级 — un ensemble de groupes de plus en plus petits : règne 界, phylum 门, classe 纲, ordre 目, famille 科, genre 属 et espèce.

Les Eukarya sont divisés en quatre règnes :

• Protoctista 原生生物界 — principalement unicellulaires (comme Amoeba).
• Fungi 真菌界 — se nourrissent par absorption ; possèdent des parois cellulaires de chitine.
• Plantae 植物界 — produisent leur propre nourriture par photosynthèse.
• Animalia 动物界 — se nourrissent d'autres organismes.

Les virus ne sont pas placés dans ces groupes. Ils sont classés selon le type d'acide nucléique 核酸 qu'ils contiennent (ADN ou ARN) et selon si celui-ci est monobranchial 单链 ou dibranchial 双链.

Un écosystème 生态系统 rassemble tous les êtres vivants d'une zone ainsi que leur environnement abiotique. Une niche écologique 生态位 désigne le rôle et la place particuliers d'une espèce au sein de cet écosystème.

Un récif corallien illustre bien une haute biodiversité — de nombreux coraux, poissons et autres espèces coexistant ensemble :

La biodiversité 生物多样性 peut être mesurée à trois niveaux :

• le nombre et l'étendue des différents écosystèmes et habitats 栖息地.
• le nombre d'espèces et leur abondance 相对丰度 (fréquence relative de chacune).
• la variation génétique au sein de chaque espèce.

Échantillonnage d'une zone

Il est impossible de compter tous les organismes, on prélève donc des échantillons. L'échantillonnage aléatoire 随机取样 (choix des positions par hasard) évite les biais et offre une image fidèle. Méthodes courantes :

• les quadrats 样方 — cadres carrés posés pour compter ou estimer les espèces qu'ils contiennent.
• les transects 样带 — comptage le long d'une ligne traversant la zone (un transect linéaire enregistre ce qui touche la ligne ; un transect en bande compte dans une bande délimitée).
• la marquage-recapture 标志重捕法 — pour les animaux mobiles : capturer, marquer et relâcher certains individus, puis ultérieurement observer quelle fraction de la nouvelle capture est marquée (indice de Lincoln).

Pour relier la répartition d'une espèce aux facteurs biotiques 生物因素 (vivants) ou abiotiques 非生物因素 (non-vivants), on peut utiliser le rang de Spearman ou la corrélation 相关性 de Pearson. Pour mesurer la diversité d'une zone sous forme d'un seul nombre, on utilise l'indice de diversité de Simpson 辛普森多样性指数 : une valeur plus élevée indique une diversité plus grande et généralement une plus grande stabilité.

Exemple résolu. 60 escargots sont capturés, marqués et relâchés. Plus tard, 80 escargots sont capturés, dont 15 sont marqués. Estimer la population. L'indice de Lincoln suppose que les animaux marqués se sont mélangés uniformément, donc la fraction marquée dans le second échantillon égale la fraction marquée dans l'ensemble de la population :

Il y a donc environ 320 escargots. L'estimation n'est aussi bonne que ses hypothèses ; il faut donc les énoncer : aucune naissance, mort ou migration entre les deux captures ; les marques ne s'effacent pas et ne rendent pas l'animal plus visible pour un prédateur ; assez de temps est accordé au mélange. Si l'une d'elles est violée, l'estimation l'est aussi — une marque attirant les prédateurs diminue le taux de recapture et conduit donc à une surestimation 过估计 de la population.

Une espèce peut devenir extincte 灭绝 (disparaître complètement) en raison du changement climatique 气候变化, de la concurrence (souvent issue d'espèces exogènes), de la chasse humaine, ou de la destruction et de la perte de ses habitats.

Nous cherchons à protéger la biodiversité car d'autres espèces nous fournissent de la nourriture, des médicaments et des matériaux, contribuent à la stabilité des écosystèmes et ont une valeur intrinsèque.

Moyens de conservation des espèces

• Les zoos 动物园 et les jardins botaniques 植物园 conservent et élèvent les espèces menacées 濒危物种.
• Les zones de conservation 保护 protégées, telles que les parcs nationaux et marins, préservent les habitats.
• Les « zoos congelés » stockent des cellules, œufs et spermatozoïdes congelés, et les banques de graines 种子库 conservent des graines pour l'avenir.

Pour les mammifères rares, la reproduction assistée peut accroître les effectifs : fécondation in vitro 体外受精 (IVF), transfert embryonnaire 胚胎移植 et gestation pour autrui 代孕 (une autre femelle porte les jeunes).

Les spécialistes de la conservation contrôlent également les espèces invasives 入侵物种, introduites d'ailleurs et qui supplantent les espèces indigènes.

Deux organisations aident dans le monde entier : l'UICN, qui répertorie le niveau de menace de chaque espèce, et CITES, qui contrôle le commerce international des animaux et plantes menacés.

• Apprendre la hiérarchie taxonomique (domaine → règne → … → espèce) et les trois domaines ; une espèce se reproduit pour donner des descendants fertiles.
• Mesurer la biodiversité avec l'indice de Simpson (une valeur plus élevée = plus diversifié) et expliquer pourquoi une haute biodiversité favorise la stabilité.
• Donner des méthodes de conservation in-situ vs ex-situ avec l'avantage de chacune.