Comment plus de 100 espèces différentes survivent-elles dans un seul mètre carré ?

Pour Ignasi Bartomeus (SCCI)*

Au milieu de Parc naturel de Doñana, en Andalousie, il existe une prairie avec des dizaines d’espèces de plantes qui rivalisent pour attirer les nombreux insectes pollinisateurs qui voltigent autour de la zone : abeilles, mouches, diptères et même coléoptères de toutes sortes. Ces plantes souffrent également silencieusement des piqûres d’autres invertébrés qui cherchent de la nourriture, comme les escargots, les chenilles ou les insectes. C’est la ferme des Caracoles qui abrite une diversité unique dans laquelle des centaines d’espèces différentes cohabitent au mètre carré (sans tenir compte des micro-organismes). Et ils n’ont pas la tâche facile, car la ferme est naturellement inondée chaque année et a des niveaux de salinité élevés, il faut donc les adapter à des conditions assez difficiles. Comment toutes ces espèces survivent dans cet espace est l’une des questions clés de l’écologie.

Il ne serait pas surprenant que les espèces les mieux adaptées soient très compétitives et évincent celles qui sont les pires compétitrices, un cas dans lequel on ne trouverait qu’une ou très peu d’espèces dominant la prairie. Au contraire, on pourrait se demander pourquoi, au lieu de centaines d’espèces, on n’en trouve pas des milliers ou des millions vivant dans cet espace.

La théorie écologique postule que la persistance des espèces dans les communautés écologiques est déterminée par les interactions. En d’autres termes, l’équilibre complexe entre qui mange qui, qui aide qui et qui est en concurrence avec qui détermine lesquels peuvent et ne peuvent pas coexister. À la ferme Caracoles, des chercheurs de la Station biologique de Doñana du CSIC et de l’Université de Cadix nous avons mesuré toutes ces relations au cours des dernières années, observant un réseau d’interactions complexes entre des centaines d’espèces. Par exemple, la camomille sauvage est une plante assez abondante dans la région qui fait concurrence à d’autres plantes, est pollinisée par de petites mouches et ses feuilles sont mangées par les chenilles. Cependant, d’autres plantes telles que les mélilotus (mélilots) sont pollinisées par les abeilles et consommées principalement par les escargots.

Une bombe de pierre à propos Melilotus officinalis (Tallinn) / Ivar Leidus

Avec ces données, nous avons découvert que si ces interactions étaient aléatoires, très peu d’espèces survivraient. Mais ce réseau d’interactions a une structure très précise qui leur permet de survivre. Pour faire une comparaison, imaginons que nous mettions des diodes, un transformateur, une antenne et des leds à l’intérieur d’un boîtier et que nous les connections au hasard avec des câbles. Il est très peu probable que nous parvenions à créer une radio. De toutes les connexions possibles que nous pourrions faire, seule une configuration très précise de ces composants aboutira à une radio fonctionnelle. La même chose se produit avec la nature, seules certaines structures d’interactions entre plantes et animaux fonctionnent et sont stables.

Quelles sont ces structures stables ? Le premier est que les espèces doivent rivaliser avec elles-mêmes plus qu’avec les autres. C’est-à-dire que lorsqu’ils poussent en abondance et qu’il y a beaucoup d’individus d’une même espèce, ils se gênent. La seconde est que les ressources sont partagées entre les espèces, au lieu de se chevaucher dans leur utilisation. Ceci est similaire à ce qui se passe avec les entreprises, qui se spécialisent dans la vente d’un produit spécifique et essaient de se différencier autant que possible de ce que font les autres pour éviter la concurrence directe.

Ce résultat n’est pas intuitif. Les premiers écologistes qui ont commencé à disséquer les estomacs d’oiseaux au milieu du XIXe siècle ont observé que certaines années, les oiseaux mangeaient beaucoup d’une chose et d’autres années, ils mangeaient autre chose. Ils ont donc émis l’hypothèse que plus la diversité de la nourriture disponible était grande, plus la nourriture était stable. les communautés d’oiseaux seraient des oiseaux, dont la nourriture pourrait varier en fonction de la disponibilité. Il a fallu près de 100 ans à un écologiste, Robert Maymontrent que ce n’était pas le cas, et que la complexité n’est pas stable : plus un système comporte de pièces, plus il est difficile de les connecter correctementet une petite perturbation peut faire tomber toute la communauté.

Comme on le voit dans la ferme des Caracoles, seules certaines structures d’interactions entre espèces sont stables, et c’est précisément ce que l’on observe dans la nature. Si toutes les plantes dépendaient de la même espèce d’abeille, ou si tous les escargots voulaient manger les mêmes plantes, la compétition ne leur permettrait pas à toutes de survivre, alors on voit que les espèces n’interagissent qu’avec certaines espèces, et pas avec d’autres. Ces structures permettent à de nombreuses espèces de coexister, mais il existe une limite dans laquelle, si nous augmentons leur nombre, le système cesse de fonctionner et certaines disparaissent. C’est pourquoi on retrouve des centaines d’espèces à la ferme.

* Ignasi Bartomeus Il est chercheur à la Station biologique de Doñana (CSIC) et auteur du livre Comment 8 millions d’espèces arrivent-elles sur une planète ?, appartenant à la collection Que savons-nous ? (CSIC-Cascade).

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