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La biogéographie fonctionnelle : Une nouvelle discipline pour évaluer l’effet du réchauffement climatique sur les organismes et les écosystèmes

par Frédéric Magné - publié le

Quel est l’impact du réchauffement climatique sur la productivité des prairies, le stockage de gaz carbonique par les forêts, ou la durabilité des récifs coralliens ? Répondre à cette question est crucial pour évaluer les répercussions sur les activités humaines. Une nouvelle discipline promet de relever ce défi. Son nom : la biogéographie fonctionnelle. Un numéro spécial des Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publié mardi 23 septembre, lui est entièrement consacré. Dirigé par Cyrille Violle chercheur CNRS au Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive de Montpellier (CNRS/Univ. Montpellier 1,2 & 3/Montpellier SupAgro/EPHE/Cirad), ce numéro comporte pas moins de cinq articles signés par des chercheurs du CNRS, de l’Université de Montpellier 2 et de l’IRD.


Alors que la biogéographie classique étudie la répartition géographique des espèces vivantes, la biogéographie fonctionnelle analyse en plus des informations sur le rôle écologique des espèces au sein des écosystèmes. Cela, via l’étude des traits morphologiques, physiologiques et comportementaux de ces espèces.
Rédigé par Cyrille Violle, l’article inaugural du numéro spécial des PNAS présente la jeune discipline et ses enjeux. Les quatre autres publications illustrent quelques-unes des nouvelles perspectives ouvertes par la biogéographie fonctionnelle.
L’une d’elles (C. Lamanna, C. Violle et col.) invalide une hypothèse longtemps avancée : celle proposant d’expliquer l’exceptionnelle richesse des tropiques en espèces, par la diversité des fonctions portées par ces espèces (façon dont elles utilisent les ressources disponibles, se reproduisent, se dispersent,…). Cette diversité étant elle-même sensée refléter une richesse en habitats disponibles pour les espèces.
« Nous avons testé la thèse étudiée en comparant la diversité des fonctions portées par les arbres, dans des zones tropicales à celle des arbres de zones tempérées », précise Cyrille Violle. Pour ce faire, les chercheurs ont construit et analysé la base de données BIEN qui est aujourd’hui la base la plus conséquente et complète pour le continent américain. Elle référence plus de 20 millions de données sur la répartition géographique des espèces végétales et les traits majeurs de celles-ci (par exemple, la masse de leurs graines). « A notre grande surprise, nous avons constaté une diversité fonctionnelle plus importante dans les zones tempérées que sous les tropiques, continue Cyrille Violle. D’où l’invalidation de la thèse ».
Dans une seconde publication (D. Mouillot et col.) les chercheurs ont étudié la diversité des poissons des récifs coralliens mondiaux. Cette étude a mis en évidence les limites de la vision actuelle de la conservation de la biodiversité. Laquelle ne prend pas en compte la diversité fonctionnelle au sein des écosystèmes pour juger si un écosystème doit être protégé ou non. Cette approche a permis d’identifier des zones biogéographiques pour lesquels le risque d’extinction d’espèces aboutirait à un appauvrissement fonctionnel élevé des écosystèmes.


Figure 1 : Individu juvénile de l’emblématique mérou géant (Epinephelus lanceolatus)
photographié sur l’île isolée de Juan de Nova (Îles Eparses, océan Indien). Suite à la surpêche,
cette espèce, considérée comme vulnérable par l’IUCN, a fortement décliné dans de nombreuses
régions de l’Indopacifique. Malgré l’exceptionnelle diversité spécifique des poissons de récifs
tropicaux (6 316 recensées) très peu d’espèces peuvent assurer le même rôle fonctionnel
que le mérou géant suggérant que la diversité fonctionnelle reste très vulnérable à la perte
d’espèces même dans les systèmes les plus riches. © IRD - Serge Andrefouët


La troisième étude (P. Lamarque et col.) a pu quant à elle, évaluer la sensibilité à différents scénarios de changements environnementaux, des « services écosystémiques » rendus par les prairies alpines (production de fourrage, qualité de l’eau, valeur esthétique,…). Et ce, grâce à la prise en compte de la diversité fonctionnelle de ces prairies.
Enfin, dans le dernier article (R. J. Whittaker et col.), les chercheurs ont estimé les risques d’extinction des espèces endémiques des groupes « araignées » et « scarabées » des îles dans les Açores. Cela, en comparant pour la première fois la diversité fonctionnelle de ces groupes.
Alors que la biogéographie centrée sur les espèces ne permet de répondre que partiellement aux enjeux environnementaux du 21e siècle, la vision fonctionnelle de la biodiversité à des échelles biogéographiques ouvre de nouvelles perspectives en sciences de l’environnement et notamment pour décrire et comprendre le fonctionnement des écosystèmes en tout point du globe.

 

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 Référence

Functional Biogeography Special Feature, publié online le 15 septembre 2014 dans Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS)


1. The emergence and promise of functional biogeography (article inaugural) par Violle, C., Reich, P.B., Pacala, S.W., Enquist, B.J., & Kattge, J. (2014) publié dans PNAS


2. Functional space and the latitudinal species richness gradient par Lamanna, C.*, Blonder, B.*, Violle, C.*, Kraft, N., Sandel, B., & Simova, I., Donoghue II, J.C., Svenning, J.-C., McGill, B.J., Boyle, B., Buzzard, V., Dolins, S., Jorgensen, P.M., Marcuse-Kubitza, A., Morueta-Holme, N., Peet, R.K., Piel, W.H., Regetz, J., Schildhauer, M., Spencer, N., Thiers, B., Wiser, S.K., Enquist, B.J. (2014). publié dans PNAS


3. Plant trait-based models identify direct and indirect effects of climate change on bundles of grassland ecosystem services par Lamarque, P.*, Lavorel, S.*, Mouchet, M., & Quétier, F. (2014). publié dans PNAS


4. Functional over-redundancy and high functional vulnerability in global fish faunas of tropical reefs par Mouillot, D.*, Villéger, S.*, Parravicini, V., Kulbicki, M., Arias-Gonzaleze, J.E., Bender, M., Chabanet, P., Floeter, S.R., Friedlander, A., Vigliola, L., & Bellwood, D.R. (2014). publié dans PNAS


5. Functional biogeography of oceanic islands and the scaling of functional diversity in the Azores par Whittaker, R.J., Rigal, F., Borges, P.A.V., Cardoso, P., Terzopoulou, S., Casanoves, F., Pla, L., Guilhaumon, F., Ladle, R.J., & Triantis, K. (2014) publié dans PNAS

 

Contacts chercheurs

Cyrille Violle
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE) (CNRS / Université
Montpellier 1, 2 et 3/ Montpellier Supagro/Ecole Pratiques des Hautes Etudes/CIRAD)
Tél. : 04 67 61 32 83
Email : cyrille.violle@cefe.cnrs.fr


Sandra Lavorel
Laboratoire d’écologie alpine (LECA) (CNRS / Université Joseph Fourier/ Université de Savoie)
Tél. : 04 76 63 56 61
Email : sandra.lavorel@ujf-grenoble.fr


Sébastien Villéger
Ecologie des systèmes marins côtiers (ECOSYM) (CNRS / Université de Montpellier 1 et 2/IRD, Université de Montpellier 2 Science et Technique)
Tél. : 04 67 14 45 71
Email : sebastien.villeger@univ-montp2.fr

David Mouillot
Ecologie des systèmes marins côtiers (ECOSYM) (CNRS / Université de Montpellier 1 et 2/IRD, Université de Montpellier 2 Science et Technique)
Tél. : 04 67 14 39 26
Email : david.mouillot@univ-montp2.fr

François Guilhaumon
Ecologie des systèmes marins côtiers (ECOSYM) (CNRS / Université de Montpellier 1 et 2/IRD, Université de Montpellier 2 Science et Technique)
Tél. : 04 67 14 37 05
Email : francois.guilhaumon@ird.fr

 

Contacts communication

Nathalie Vergne
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
Tél. : 04 67 61 32 56
Email : Communication@cefe.cnrs.fr

Sébastien Lavergne
Laboratoire d’écologie alpine (LECA)
Tél. : 04 76 51 42 78
Email :sebastien.lavergne@ujf-grenoble.fr