La biodiversité : plus qu’une question de nombre d’espèces

Lorsqu’on parle de biodiversité, on pense souvent au nombre d’espèces présentes dans un milieu. Pourtant, deux peuplements possédant le même nombre d’espèces peuvent être très différents sur le plan écologique.

Par exemple, imaginons deux espaces verts comptant chacun cinq espèces végétales. Dans le premier, les espèces appartiennent à des groupes très proches sur le plan évolutif (figure 1, site A). Dans le second, elles proviennent de lignées plus diversifiées (figure 1, site B). Bien que leur richesse spécifique soit identique, leur fonctionnement écologique est différent.

Pourquoi regarder cette diversité évolutive? Il faut tout d’abord savoir que les espèces végétales possèdent des caractéristiques variées qui influencent leur capacité à résister aux perturbations, à utiliser les ressources ou à interagir avec leur environnement. Une communauté regroupant des espèces aux stratégies écologiques diversifiées pourrait donc être mieux préparée à faire face aux changements environnementaux.

Pour mieux comprendre cette dimension de la biodiversité, les chercheurs s’intéressent de plus en plus à cette diversité phylogénétique.

 

Comprendre la diversité phylogénétique

La diversité phylogénétique tient compte des liens évolutifs entre les espèces. Elle repose sur l’idée que les espèces actuelles sont le résultat d’une longue histoire évolutive et qu’elles partagent, à différents degrés, des ancêtres communs.

Cette histoire peut être représentée sous la forme d’un arbre phylogénétique, comparable à un arbre généalogique. Certaines espèces sont étroitement apparentées alors que d’autres appartiennent à des lignées beaucoup plus éloignées (figure 2).

L’objectif en utilisant la diversité phylogénétique est donc d’évaluer à quel point les espèces présentes dans une communauté sont apparentées entre elles. Une communauté composée d’espèces provenant de lignées variées présente généralement une diversité phylogénétique plus élevée qu’une communauté dominée par des espèces proches parentes.

Cette approche permet d’aller au-delà du simple comptage des espèces et offre une vision plus juste de la biodiversité.

 

La complexité verticale : une forêt en trois dimensions

La biodiversité n’est pas uniquement influencée par les espèces présentes dans un milieu. La structure de la végétation joue également un rôle important.

En foresterie, on parle souvent de structure verticale pour décrire l’organisation de la végétation selon différentes hauteurs. Cette structure est généralement composée de trois grandes strates :
■ Strate arborée      ■ Strate arbustive       ■ Strate herbacée

Lorsque ces différentes strates sont présentes et bien développées, on parle d’une forte complexité verticale. Cette organisation crée une grande variété de conditions environnementales. La lumière, l’humidité et la température peuvent varier considérablement entre le sol et la cime des arbres. Cette diversité de conditions favorise l’apparition de nombreuses niches écologiques et permet la coexistence d’un plus grand nombre d’espèces végétales et animales.

La complexité verticale est reconnue comme un élément important pour plusieurs groupes d’organismes, notamment les oiseaux, les insectes et les mammifères. Toutefois, son influence sur la diversité phylogénétique des communautés végétales demeure encore peu documentée en milieu urbain.

 

Une question de recherche

Dans notre contexte d’espaces verts urbains, les peuplements présentent des structures très variées. Certains sont dominés par une seule strate de végétation alors que d’autres possèdent plusieurs couches végétales bien développées.

Notre étude vise à déterminer si cette complexité verticale influence la diversité phylogénétique des communautés végétales urbaines. L’hypothèse est que les peuplements présentant plusieurs strates offrent davantage de microhabitats et de conditions environnementales différentes. Cette diversité de conditions pourrait favoriser l’établissement d’espèces appartenant à des groupes évolutifs variés et ainsi maintenir dans l’écosystème urbain une diversité phylogénétique des communautés plus élevée. Pour répondre à cette question, 160 espaces verts urbains ont été classifiés et inventoriés selon leur niveau de complexité allant de C1 (milieu à strate herbacée) à C4 (milieu forestier).

L’indice de Faith (PD) mesure la diversité évolutive à travers l’arbre phylogénétique des espèces présentes dans chaque site. Les résultats de la figure 4 montrent une augmentation de cette diversité phylogénétique avec la complexification de la structure végétale. Les sites de complexité intermédiaire à élevé (C3), caractérisés par la présence de plusieurs strates végétales, présentent les valeurs de PD les plus élevées. Ces résultats suggèrent qu’une structure verticale plus développée favorise la coexistence d’espèces appartenant à des lignées évolutives plus diversifiées. Cependant, l’indice de Faith est additif, c’est-à-dire que plus il y a d’espèces, plus on ajoute des branches à l’arbre, ce qui augmente mathématiquement la valeur de PD.

Pour pallier ce biais, on a standardisé les données en comparant la diversité phylogénétique observée dans nos 160 espaces verts à celle attendue dans des communautés assemblées aléatoirement ayant un nombre d’espèces similaire. Les sites de faible complexité verticale (C1 et C2) présentent des scores négatifs, indiquant que les espèces qui les composent sont plus apparentées que prévu. À l’inverse, les sites les plus complexes (C3 et C4) affichent des scores plus élevés, suggérant une représentation plus importante de lignées évolutives distinctes. Ces résultats indiquent que l’effet positif de la complexité verticale sur la diversité phylogénétique ne s’explique pas uniquement par le nombre d’espèces présentes, mais par le fait que les structures verticales complexes créent un environnement permettant de maintenir des espèces plus distinctes les unes des autres.

Cette approche permet de mieux comprendre comment la structure des peuplements influence la biodiversité et d’identifier les caractéristiques susceptibles de favoriser des communautés végétales plus diversifiées.

 

Pourquoi est-ce important pour la foresterie?

Les résultats de ce type de recherche possèdent des applications concrètes pour la gestion des espaces verts et des boisés urbains. Dans un contexte marqué par les changements climatiques, la présence d’espèces exotiques envahissantes et la multiplication des perturbations environnementales, les gestionnaires cherchent à développer des milieux plus résilients.

Si la complexité verticale favorise effectivement des communautés végétales plus diversifiées sur le plan évolutif, elle pourrait devenir un levier important pour améliorer la qualité écologique des espaces verts.

Conserver ou développer plusieurs strates de végétation pourrait alors contribuer à maintenir des écosystèmes plus stables, capables de mieux résister aux perturbations et de continuer à fournir les nombreux services écologiques dont bénéficient les citoyens.

 

Un message à retenir

Lorsqu’on parle de biodiversité, il ne suffit pas de compter les espèces présentes dans un milieu. La façon dont ces espèces sont liées sur le plan évolutif ainsi que la structure de la végétation apporte des informations essentielles sur le fonctionnement des écosystèmes.

Dans les espaces verts urbains, la complexité verticale pourrait jouer un rôle important en favorisant la coexistence d’espèces issues de lignées évolutives diversifiées. Comprendre cette relation permettrait d’améliorer les pratiques d’aménagement, de gestion et de création des espaces verts en milieu urbain.

En somme, deux sites peuvent contenir le même nombre d’espèces sans pour autant présenter la même valeur écologique. Une forêt urbaine structurée en plusieurs strates pourrait constituer un atout précieux pour la conservation de la biodiversité et l’adaptation des villes aux défis futurs.