User:Anthere/biodiversity

Biodiversity or biological diversity is a neologism from bio and diversity. It is the diversity of and in living nature. Diversity, at its heart, implies the number of different kinds of objects, such as species. However, defining biodiversity or measures of biodiversity, is not so simple.
Since 1986 the terms and the concept have achieved widespread use among biologists, environmentalists, political leaders, and concerned citizens world-wide. This use has coincided with the expansion of concern over extinction observed in the last decades of the 20th century.

dans la future intro

La biodiversité, ou diversité du vivant, ne se résume pas à la diversité des espèces (les microorganismes, les plantes, les animaux) présentes sur Terre. Ni même à la diversité des individus d’une même espèce entre eux.

En effet, toutes les espèces et tous les individus entretiennent des relations, en particulier pour se nourrir, mais aussi pour se reproduire, et simplement pour socialiser dans le cas des espèces les plus évoluées. Les espèces et les individus dépendent aussi du monde inanimé pour vivre, de l’air, de l’eau, de la lumière. La combinaison de toutes les relations entre ce monde inanimé et le monde vivant, définit la biosphère à l’échelle de la planète, et à des échelles plus réduites, les écosystèmes. Cette diversité d’écosystème définit aussi ce qu’on appelle la biodiversité écologique.

Tous ces écosystèmes ont des spécificités qui leur sont propres et une diversité spécifique. Certaines espèces se retrouvent dans plusieurs environnements de vie, comme l’homme par exemple ; cependant, la majeure partie des écosystèmes abritent des espèces dites endémiques, c’est-à-dire qui ne se rencontrent nulle part ailleurs (citer des exemples).
Certains environnements sont plus riches en biodiversité que d’autres. Ainsi, les écosystèmes tropicaux sont les plus riches et les plus variés. Les forêts tropicales par exemple, ne représentent que 7% des terres émergées, mais semblent contenir environ la moitié des espèces vivantes recensées sur la Terre. Cependant, la diversité s’exprime aussi dans les milieux plus tempérés, et même dans les écosystèmes typiques des pôles, des déserts ou des fonds sous-marins.
Malgrès une assez bonne connaissance de la biodiversité actuelle, toutes les espèces vivantes ne sont pas connues, et celles connues ne sont pas toutes entièrement décrites. Selon certaines estimations, nous ne connaissons peut être qu’un dixième des espèces vivantes actuelles.
Par ailleurs, de multiples indiquent que la biodiversité a varié au cours des temps géologiques. Entre les époques d’apparition de la vie, et la période actuelle, les conditions de vie se sont modifiées, des espèces sont apparues, d’autres ont disparu. Les mécanismes d’adaptation à des changements d’environnement sont la caractéristique principale du monde vivant. Ils permettent à la vie de continuer à prospérer dans des conditions fluctuantes. Mais ils réclament beaucoup de temps : des milliers, voire des millions d’années. On estime aujourd’hui qu’au moins 95% des espèces ayant existées se sont éteintes avant même que les premiers hommes n’émergent.

Scope

Origin of the terms

The term biological diversity, was coined by Thomas Lovejoy in 1980, while the word biodiversity itself, was coined by the entomologist E.O. Wilson in 1986, in a report for the first American Forum on biological diversity organized by the National Research Council (NRC). The word biodiversity was suggested to him by the staff of NRC, to replace biological diversity, considered to be less effective in terms of communication.

The three levels of biodiversity

Biological diversity has no single standard definition. One definition holds that biological diversity is a measure of the relative diversity among organisms present in different ecosystems. "Diversity" in this definition includes diversity within species, among species, and comparative diversity among ecosystems.

Another definition, simpler and clearer, but more challenging, is the totality of genes, species, and ecosystems of a region. An advantage of this definition is that it seems to describe most instances of its use, and one possibly unified view of the traditional three levels at which biodiversity has been identified:

genetic diversity - diversity of genes within a species. There is a genetic variability among the populations and the individuals of the same species
species diversity - diversity among species
ecosystem diversity - diversity at a higher level of organization, the ecosystem (richness in the different processes to which the genes ultimately contribute)

The lattermost definition, which conforms to the traditional five organisation layers in biology, provides additional justification for multilevel approaches.

If the gene is the fundamental unit of natural selection, thus of evolution, some, like E.O. Wilson, say that the real biodiversity is the genetic diversity. However, the species diversity is the easiest one to study.

Biodiversity and approaches

For geneticists, biodiversity is the diversity of genes and organisms. They study processes such as mutations, gene exchanges, and genome dynamics that occur at the DNA level and generate evolution.

For biologists, biodiversity is the diversity of populations of organisms and species, but also the way these organisms function. Organisms appear and disappear; sites are colonized by organisms of the same species or by another. Some species develop social organisations to improve their reproduction goals or use neighbor species that live in communities. Depending on their environment, organisms do not invariably use the same strategies of reproduction, .

For ecologists, biodiversity is also the diversity of durable interactions among species. It not only applies to species, but also to their immediate environment (biotope) and the ecoregions the organisms live in. In each ecosystem, living organisms are part of a whole, they interact with one another, but also with the air, water, and soil that surround them.

Les origines de la vie, et l’évolution de la biodiversité

Voir aussi Geologic timescale, Evolutionary biology

L'apparition de la vie

Il existe de multiples hypothèses pour expliquer l’apparition de la vie, cependant, pour la majorité des scientifiques, la vie provient de la Terre elle-même (voir origine de la vie). La paléontologie, la stratigraphie et la biochimie nous apprennent quelle a été la nature des premières traces de vie. Les informations sont esentiellement tirées d’observations et de déduction, en partant du principe que les lois expérimentales actuelles vérifiables, sont aussi valables dans le passé.
Faire référence à la stratigraphie, datations relatives et absolues, la biostratigraphie, la datation radiométrique...

Au cours du précambrien (qui couvre près de 3.5 milliards d’années soit environ 90% de l’histoire de la Terre, une évolution physico-chimique dote la planète

d’une géosphère différenciée, avec des masses continentales (environ 500 à 600 millions d’années après la formation de la Terre)
d’une atmosphère secondaire, riche en eau, en dioxyde de carbone et en diazote. Cette atmosphère riche en CO2 favorise l’effet de serre et augmente la température moyenne du globe. Cette atmosphère ne contient pas alors de dioxygène.
une hydrosphère, les températures étant suffisamment élevées pour permettre la condensation de l’eau

Les observations et déductions semblent indiquer que la vie serait apparue il y 3.5 milliards d’années.

Les premières molécules organiques se seraient formées à partir d'éléments simples provenant de l'atmosphère primitive, contenant de la vapeur d'eau, du gaz carbonique (CO2), de l'ammonique (NH3), de l'hydrogène sulfuré (SH2) etc, atmosphère surchauffée, parcourue par des décharges électriques (éclairs) et très ionisée (radiations atomiques). Les molécules organiques simples se seraient ensuite associées pour former acides aminés, acides gras, trioses, bases puriques et pyrimidiques... Lors du refroidissement terrestre, ces molécules auraient été entrainées vers les océans ou se seraient créés des molécules plus complexes, protéines, lipides, sucres, acides nucléiques... Cette évolution aboutit à la formation du premier être vivant : l'éobionte (ou protobionte, ou biogénote). L'éobionte aurait été hétérotrophe (utilisation de molécules organique comme source d'énergie), d'où une disparition progressive des ressources disponibles. Il a fallu environ un miliard d'années pour que le premier être vivant aquatique soit réalisé. Puis, l'éobionte aurait évolué et acquis la capacité de photosynthèse (utilisation de la lumière solaire comme source d'énergie).

Des formes de vie appelées cyanobactéries ou cyanophycées ou algues bleues, se seraient alors multipliées dans les océans ; Ces organismes unicellulaires ont la particularité de posséder de la chlorophylle et d’être capable de produire de la matière organique par le biais de la photosynthèse, à partir de gaz carbonique et d'eau. Un déchet de cette réaction est l'oxygène, qui s'est lentement accumulé dans les océans, puis dans l'atmosphère.

L'atmosphère s'est ainsi progressivement enrichit en oxygène (en deux milliard d'années) jusqu'à atteindre la proportion de 21%. Cet enrichissement est dit biogène (ie, c'est le vivant qui a modifié l'atmosphère primitive - actuellement 80% de l'oxygène de l'atmosphère provient dy phytoplancton marin). La présence de l'oxygène a amené les organismes vivant à "inventer" la respiration, qui permet de produire de l'énergie en tranformant les sucres par oxydation, en dioxide de carbone plus eau.

Par ailleurs, la présence d'oxygène dans l'atmosphère a eu pour conséquence d'aboutir à la formation d'ozone dans la haute atmosphère (12 à 25 km), constituant un écran efficace contre les rayons ultra violet B. On estime que c'est au silurien (il y a 500 millions d'années), alors que le taux d'oxygène était d'environ 10% le taux actuel, que l'écran protecteur fut suffisant. C'est à cette époque que les êtres vivants sont sortis des eaux pour gagner la terre ferme et devenir aériens.

La sortie des eaux

C'est au silurien que des bactéries, des cyanobactéries, des algues, des lichens (association d'algues et de champignons) et des mousses, ont colonisé le milieu terrestre et ont commencé à participer à la formation des premiers sols. Les sols, résultants de l'interaction entre êtres vivants, roches mères et climat, sont d'une très grande diversité; ils ne sont pas uniquement un support physico-chimique, mais un milieu de vie, où la biodiversité est très grande, et différente d'un endroit à un autre.

Par exemple, un sol de région tempérées contiendra par en kilogrammes par hectare

1000 à 7000 kg de bactéries
100 à 1000 kg de champignons
10 à 30 kilos d'algues
5 à 10 kilos de protistes
1000 kilos d'arthropodes
350 à 1000 kilos de vers de terre (lombrics)

En comparaison un sol tropical pourra contenir 10% de fourmis, 33% de vers de terre, 6% de myriapodes, 4% de coléoptères, 4% de termites.

Des évolutions majeures se sont produites lors du passage de la vie aquatique à la vie terrestre. Elles concernent en particulier les appareils respiratoires, circulatoires et squelettique (prise en compte de la pesanteur).

En effet, il y a 400 millions d'années, les animaux aquatiques ont du *s'adapter aux gaz atmosphériques (oxygène et dioxide de carbone). La teneur en oxygène du milieu aérien est plus élevé qu'en milieu acqueux, requiérant moins d'énergie;

s'adapter à la viscosité et à la densité du milieu, avec les adaptations en terme de squelette et de circulation sanguine Ces contraintes ont limité le développement des animaux terrestres (le plus gros mammifère terrestre, le mammouth faisait jusqu'à 20 tonnes alors que la baleine bleue atteint 200 tonnes;
et enfin faire face aux problèmes de dissipation d'énergie calorifique. En effet, l'air constitue un bon isolant thermique : certains des animaux devinrent au Mésozoïque des homéothermes comme les reptiles, alors que les animaux aquatiques demeurèrent poïkilothermes.

Les animaux ont donc du s'habituer au cours des ères géologiques, aux modifications de leurs milieux de vie (que les contraintes soient d'ordre climatique (changement climatique) ou biologique (maladies, prédation). Ils ont donc lentement évolué jusqu'au monde vivant actuel.

Complexity of life

Les biologistes s'accordent à dire que depuis leur apparition il y 3,5 milliards d'années, les êtres vivants se sont complexifiés quant à leur structure et à leur fonctionnement, de la cellule à la biosphère. On parle d'évolution.

De l'éobionte à la bactérie

Unbelievable as it is, there is no article on eobiont....

Les éobiontes, premiers êtres vivants supposés n'existent plus, et n'ont pas été reproduits en laboratoire. Un éobionte est une structure formée d'une seule cellule.

Les bactéries ont succédé aux éobiontes. Ce sont des procaryotes primitifs, formées d'une cellule, dont le noyau (un simple filament d'ADN) n'est pas limité par une membrane nucléaire et flotte dans le cytoplasme. La cellule est limité par une membrane plasmique, recouverte d'une membrane cellulosique.

Les bactéries existent toujours. Elles se sont progressivement complexifiées. Les cyanobactéries par exemple, sont des cellules capables de faire la photosynthèse.

De la bactérie à l'eucaryote unicellulaire

De l'unicellulaire au pluricellulaire

Le passage du milieu aquatique au milieu aérien

Estimates of biodiversity

Current estimates of biodiversity

Estimates of global species diversity vary from 2 million to 100 million species, with a best estimate of somewhere near 10 million.

New species are regularly discovered (on average about three new species of birds each year) and many, though discovered, are not yet classified (an estimate gives that about 40% of freshwater fishes from South America are not classified yet). Most of the diversity is found in tropical forests.

Biodiversity: time and space

Biodiversity is not static: it is a system in constant evolution, from a species, as well as from an individual organism point of view. The average half-life of a species is around one million years and 99% of the species that have ever lived on earth are today extinct.

Biodiversity is not distributed evenly on earth. It is consistently richer in the tropics. As one approaches polar regions one finds larger and larger populations of fewer and fewer species. Flora and fauna vary depending on climate, altitude, soils and the presence of other species. For a listing of distinct ecoregions based on these distributions, see the WikiProject Ecoregions.

How to measure biodiversity?

From the viewpoint previously defined, no single objective measure of biodiversity is possible, only measures relating to particular purposes or applications.

For practical conservationists, this measure should quantify a value that is at the same time broadly shared among locally-affected people.

For others, a broader and more economically defensible definition is that measures should allow to ensure continued possibilities both for adaptation and future use by people, assuring environmental sustainability. As a consequence, biologists argued that this measure is likely to be associated with the variety of genes. Since it cannot always be said which genes are more likely to prove beneficial, the best choice for conservation is to assure the persistence of as many genes as possible.

For ecologists, this approach is sometimes considered inadequate and too restricted.

Species inventory

Systematics assesses biodiversity simply by distinguishing among species. At least 1.75 million species have been described; however, the estimates of the true number of current species range from 3.6 to more than 100 million. Some also say that the knowledge of the species and the families became insufficient and must be supplemented by a greater comprehension of the functions, interactions and communities. Moreover, exchanges of genes occurring between the species tend to add complexity to the inventory.

Hotspots of biodiversity

One definition of a hotspot of biodiversity is a spot with many endemic species. Hotspots tend to occur in areas of growing human impact. Most of these spots are located in the tropics.

Some of them are:

Brazil is said to represent 1/5 of the world biodiversity, with 50,000 plant species, 5,000 vertebrates, 10-15 million insects, millions of microorganisms, etc.
India is said to represent 8% of the recorded species, with 47,000 plants species and 81,000 animals.

What are biodiversity's roles?

Biodiversity has contributed in many ways to the development of human culture, and, in turn, human communities have played a major role in shaping the diversity of nature at the genetic, species, and ecological levels.

For all humans, it is first a resource for daily life, providing food (crops, livestock, forestry, and fish), fibers for clothing, wood for shelter and warmth, medication, and energy. Such 'crop diversity' is also called agrobiodiversity.

Ecosystems also provide us various supports of production (soil fertility, pollinators, predators, decomposition of wastes...) and services such as purification of the air and water, stabilisation and moderation of the climate, decrease of flooding, drought and other environmental disasters.

If biological resources represent an ecological interest for the community, their economic value is also increasing. New products are developed thanks to biotechnologies, and new markets created. For society, biodiversity also is a field of activity and profit. It requires a proper management setup to determine how these resources are to be used.

Finally, the role of biodiversity is to be a mirror of our relationships with the other living species, an ethical view with rights, duties, and education.

See also: ecotourism, cultural diversity, local food.

Economic value of biodiversity

Ecologists and environmentalists were the first to insist on the economic aspect of biological diversity protection. Thus, Edward O. Wilson wrote in 1992, that

la biodiversité est l'une des plus grandes richesses de la planète, et pourtant la moins reconnue comme telle.

Most people see biodiversity as a reservoir of resources to be drawn upon for the manufacture of food, pharmaceutical, and cosmetic products. This concept of biological resources management probably explains most fears of resources disappearance related to the erosion of the biodiversity. However, it is also is the origin of new conflicts dealing with rules of division and appropriation of natural resources.

Estimation of the value of biodiversity is a necessary precondition to any discussion on the distribution of biodiversity richnesses. This value can be divided into:

Use value
- Direct use value through tourism, new pharmaceutical substances won through biodiversity, etc.
- Indirect use value, like pollination of plants and other Biodiversity services
Non-use or intrinsic value

Is biodiversity threatened?

During the last decades, an erosion of biodiversity was observed. A majority of biologists believe that a mass extinction is under way. Although divided over the numbers, many scientifics believe that the rate of loss is greater now than at any time in history.

Some studies show that about one of eight known plant species is threatened with extinction. Every year, between 17,000 and 100,000 species vanish from our planet. Some people say that up to 1/5 of all living species could disappear within 30 years. Nearly all say that the losses are due to human activities, in particular destruction of plant and animal habitats.

Some justify this situation not so much by a species overuse or ecosystem degradation than by their conversion in very standardized ecosystems (e.g., monoculture following deforestation). Before 1992, others pointed out that no property rights or no access regulation of resources necessarily lead to their decrease (degrading costs having to be supported by the community).

Among the dissenters, some argue that there are not enough data to support the view of mass extinction, and say abusive extrapolations are being made on the global destruction of rainforests, coral reefs, mangrove swamps, and other rich habitats.

Biodiversity management: conservation, preservation and protection

The conservation of biological diversity has become a global concern. Although not everybody agrees on extent and significance of current extinction, most consider biodiversity essential. There are basically two main types of conservation options, in-situ and ex-situ conservation. In-situ conservation. In-situ is usually seen as the ultimate conservation strategy. However, its implementation is sometimes unfeasible. For example, destruction of rare or endangered species' habitats sometimes requires ex-situ conservation efforts. Furthermore, ex-situ conservation can provide a backup solution to in-situ conservation projects. Some believe both types of conservation are required to ensure proper preservation. An example of an in-situ conservation effort is the setting-up of protection areas. An example of an ex-situ conservation effort, by contrast, would be planting germplasts in seedbanks. Such efforts allow the preservation of large populations of plants with minimal genetic erosion.

The threat to biological diversity was among the hot topics discussed at the UN World Summit for Sustainable Development, in hope of seeing the foundation of a Global Conservation Trust to help maintain plant collections.

Juridical status of biological diversity

Biodiversity must be evaluated and its evolution analysed (through observations, inventories, conservation...) then it must be taken into account in political decisions. It is beginning to receive a juridical setting.

"Law and ecosystems" relationship is very ancient and has consequences on biodiversity. It is related to properties rights, private and public. It can define protection for threatened ecosystems, but also some rights and duties (for example, fishing rights, hunting rights).
"Laws and species" is a more recent issue. It defines species that must be protected because threatened by extinction. Some people question application of these laws.
"Laws and genes" is only about a century old. While the genetic approach is not new (domestication, plant traditional selection methods), progress made in the genetic field in the past 20 years lead to the obligation to tighten laws. With the new technologies of genetic and genetic engineering, people are going through gene patenting, processes patenting, and a totally new concept of genetic resource. A very hot debate today seeks to define whether the resource is the gene, the organism, the DNA or the processes.

The 1972 UNESCO convention established that biological resources, such as plants, were common heritage of mankind. These rules probably inspired the creation of great public banks of genetic resources, located outside the source-countries.

New global agreements (Convention on Biological Diversity), now gives sovereign national rights over biological resources (not property). The idea of static conservation of biodiversity is disappearing and being replaced by the idea of a dynamic conservation, through the notion of resource and innovation.

The new agreements commit countries to conserve the biodiversity, develop resources for sustainability and share the benefits resulting from their use. Under these new rules, it is expected that bioprospecting or collection of natural products has to be allowed by the biodiversity-rich country, in exchange for a share of the benefits.

Sovereignety principles can rely upon what is better known as Access and Benefit Sharing Agreements (ABAs). The Convention on Biodiversity spirit implies a prior informed consent between the source country and the collector, to establish which resource will be used and for what, and to settle on a fair agreement on benefit sharing. Bioprospecting can become a type of biopiracy when those principles are not respected.

External links

Text on the Convention on Biodiversity: http://www.biodiv.org/convention
Biodiversity explorer
Website about hotsposts of biodiversity
Teaching about Biodiversity