La Terre contient une étonnante diversité d’écosystèmes. L’interdépendance de ces biomes soutient la planète dans son ensemble.
Comment la biodiversité est-elle répartie sur la Terre ?
En raison de la courbure de la Terre et du fait qu’elle est légèrement inclinée sur son axe par rapport au soleil, différentes régions de la planète reçoivent différentes quantités d’énergie solaire tout au long de l’année. Cela a un impact sur la durée des saisons chaudes, froides, humides et sèches dans ces différentes régions, ainsi que sur la température, l’humidité et d’autres facteurs environnementaux qui définissent la région. Un hotspot de biodiversité est une région contenant une concentration exceptionnelle d’espèces endémiques, mais elle est menacée par la perte d’habitat induite par l’homme. Ces points chauds abritent près de 60% des espèces végétales, d’oiseaux, de mammifères, de reptiles et d’amphibiens du monde. De nombreuses organisations mondiales s’emploient à conserver ces points chauds de la biodiversité, comme le Global 200 de la World Wildlife Foundation’s Global 200 et la Critical Ecosystem Partnership Fund. Un nombre relativement restreint de pays (17) possèdent moins de 10% de la surface mondiale, mais abritent plus de 70% de la diversité biologique sur terre. Les pays riches en diversité biologique et en savoirs traditionnels associés appartiennent à un groupe connu sous le nom de pays Like Minded Megadiverse Countries (LMMC). En savoir plus sur le LMMC.
Une autre conséquence de la courbure et de la rotation de la Terre est que le cycle hydrologique distribue l’eau différemment entre ces différentes régions. Il en résulte des différences frappantes dans la répartition mondiale de la pluie et de la neige (pour une explication du cycle hydrologique, voir le chapitre Ressources naturelles). En conséquence, différentes régions de la planète ont des ensembles spécifiques de conditions environnementales, ce qui entraîne des différences dans la végétation prédominante. Les espèces résidant dans différentes régions sont caractérisées par des adaptations spécifiques qui permettent le succès dans l’ensemble particulier des conditions environnementales de la région. Les régions peuvent être largement divisées en biomes terrestres et écosystèmes aquatiques (figures 7 et 8).
Biomes terrestres
Les biomes terrestres peuvent être divisés en quatre grandes catégories : forêt, désert, savane / prairie et toundra (figures 7, 8 et 9).
Forêts
Les biomes forestiers sont dominés par les arbres. Environ un tiers de la superficie terrestre de la Terre est couverte de forêts qui contiennent 70% du carbone présent dans les êtres vivants. Les biomes forestiers sont extrêmement importants pour amortir le changement climatique car ils éliminent le dioxyde de carbone de l’atmosphère pendant la photosynthèse.
Les biomes forestiers peuvent être divisés en trois types distincts basés principalement sur les types d’organismes qui les peuplent et les changements saisonniers de température et / ou de précipitations. Ces trois types sont tropicaux, tempérés et boréaux (figure 7a). Voir des exemples de végétation dans les figures 9 e., f., et g., respectivement.
Les forêts tropicales abritent la biodiversité la plus élevée de tous les biomes. Ils se produisent près de l’équateur où 1) la longueur des jours est longue et varie peu de 12 heures, 2) les précipitations sont plus élevées que tout autre biome et 3) les températures sont élevées, en moyenne autour de 20-25 ° C, avec peu de variations saisonnières (voir Figures 7a et 9e).
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Dans la prochaine section Biodiversité et Action, vous découvrirez les mesures que prennent certains agriculteurs pour protéger la forêt amazonienne de la déforestation.
La déforestation est un problème important dans ce biome et se produit rapidement pour un certain nombre de raisons : l’exploitation forestière d’espèces d’arbres particulières, comme le teck et l’acajou pour les beaux meubles ; défrichage de terres pour l’agriculture ou la production de bétail ; forage et extraction de pétrole ; et création de plantations telles que celles de l’huile de palme ou de la canne à sucre. Nous en avons vu un exemple dans l’étude de cas de Kakadu et Mirrar qui a commencé ce chapitre.
Les forêts tempérées (figures 7a et 9f) sont généralement dominées par des espèces d’arbres à feuilles caduques, qui perdent leurs feuilles chaque automne. Ces forêts abritent également des pins, des pruches et d’autres conifères. L’emplacement des forêts tempérées se situe aux latitudes moyennes (entre 30 ° N et 45 ° N et latitudes 30 ° S et 45 ° S). Sous ces latitudes, les forêts connaissent quatre saisons bien définies. Les précipitations (75-150 cm) sont réparties uniformément tout au long de l’année.
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La dégradation du biome induite par l’homme par la déforestation non durable viole le précepte moral de la durabilité environnementale. Cette question est abordée dans la section Biodiversité et Ethique ci-dessous.
La déforestation est également un problème dans ce biome, avec une grande partie des forêts tempérées primaires anciennes, défrichées par l’homme pour le bois de chauffage, les matériaux de construction et comme source de pâte de bois pour fabriquer du papier. En tant que tel, de nombreuses terres couvertes de forêts de feuillus aux États-Unis et ailleurs aujourd’hui contiennent des forêts secondaires repoussées.
Les forêts boréales, également appelées taïga, sont dominées par des conifères arborant des cônes. Les aiguilles de ces arbres restent vertes toute l’année. Ce biome (figures 7a et 9g) couvre de vastes étendues de terre entre 50 et 60 degrés de latitude nord. Sous ces latitudes, les saisons sont divisées en étés courts et modérément chauds et en hivers longs et froids. Les températures hivernales sont très basses, la neige contribuant le plus aux précipitations annuelles, qui sont de 40 à 100 cm par an.
Les forêts boréales de Russie, d’Asie et d’Amérique du Nord sont actuellement menacées par le changement climatique (pour plus de détails, voir le chapitre sur le changement climatique mondial). Par exemple, en raison du réchauffement des températures, l’infestation d’espèces de ravageurs indigènes comme le dendroctone du pin ponderosa (figure 11) est en augmentation parce que les sols dans lesquels ces coléoptères se produisent pendant l’hiver ne gèlent plus. Ainsi, un contrôle naturel important de ces ravageurs a été délaissé et leurs populations ont considérablement augmenté, provoquant une déforestation des arbres et un effet négatif en cascade sur le réseau trophique de la taïga.
Déserts
Les déserts (figures 7a et 9c, d) couvrent environ un cinquième de la surface terrestre de la Terre et se produisent là où les précipitations sont inférieures à 50 cm par an. Ce sont les paysages les plus secs de la Terre et soutiennent le moins de vie. La biodiversité est la plus faible dans ces biomes. La plupart des déserts se produisent sous des latitudes de 30° N et 30° S et ont donc des climats généralement chauds. Ces régions reçoivent peu de précipitations en raison des schémas de circulation atmosphérique (les cellules de Hadley sont expliquées au chapitre 3).
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La sécheresse étend le désert en Afrique du Nord. Dans la prochaine section Biodiversité et Action, vous découvrirez l’action du projet de la Grande Muraille Verte pour empêcher une nouvelle désertification.
Les déserts peuvent également se produire à d’autres latitudes et sont produits de différentes manières. Des déserts d’ombre pluvieuse se trouvent du côté sous le vent de grandes chaînes de montagnes (figure 12). Dans ces cas, l’air chaud et humide sortant des océans avec les vents dominants frappe une chaîne de montagnes et est dévié vers le haut. Au fur et à mesure que l’air monte, il se refroidit et laisse tomber son humidité du côté au vent de la plage, créant un air frais et sec après avoir traversé les montagnes ; assez sec pour former une région désertique. Le désert du Grand Bassin du côté sous le vent de la chaîne de montagnes de la Sierra Nevada dans l’ouest des États-Unis et le désert de Patagonie du côté sous le vent des Andes en Amérique du Sud sont de bons exemples de déserts formés par des ombres pluviales.
Les déserts côtiers se trouvent sur les côtes sud-ouest de l’Amérique du Sud (désert d’Atacama) (carte #6) et de l’Afrique (désert du Namib) (carte #7) où des courants d’eau ascendants froids et profonds montent à la surface de l’océan et refroidissent l’air directement au-dessus, ce qui fait que l’air libère son humidité par les précipitations sur l’océan avant qu’il n’atteigne la terre. Les déserts intérieurs continentaux se produisent dans des zones à l’intérieur des grands continents qui sont extrêmement loin d’une source d’humidité. Ils sont les plus secs et les plus sans vie de tous les biomes ; les déserts de Gobi et du Sahara en sont des exemples.
Les déserts polaires se produisent aux pôles nord et sud où règne de l’air froid et sec. Le nord du Groenland et les zones non couvertes de glace de l’Antarctique sont des exemples de déserts polaires. La plupart des déserts ont une quantité considérable de végétation spécialisée ainsi que des animaux vertébrés et invertébrés spécialisés (figure 13).
Parce que l’eau est une ressource précieuse, les feuilles de nombreuses plantes du désert ont évolué en épines pour réduire la perte d’eau des feuilles plus grosses et protéger leurs tiges remplies d’humidité contre la consommation des animaux. Dans le cas de l’ours en peluche cactus cholla (figure 13a), les épines jouent un rôle supplémentaire de réflexion de la lumière solaire intense et de piégeage de l’humidité. Le Kit Fox, originaire du désert de Sonora (carte #8) dans le sud-ouest des États-Unis, utilise ses grandes oreilles pour le refroidissement par évaporation (figure 13b).
Savane et prairies
La végétation des biomes des savanes et des prairies (figures 7a et 9 a, b respectivement) est dominée par les graminées vivaces et les plantes herbacées non ligneuses. Les savanes obtiennent suffisamment d’eau de pluie chaque année pour soutenir les arbres dispersés, contrairement aux prairies. Les prairies se trouvent dans des climats tempérés avec des étés chauds et des hivers froids et neigeux et ont un sol profond riche en matière organique.
Les savanes se trouvent généralement dans les climats plus tropicaux où la saisonnalité est caractérisée non pas par des changements de température mais par des régimes de précipitations. Les herbes abondantes des savanes et des prairies abritent de grands troupeaux d’herbivores, comme le gnou que l’on trouve dans la savane africaine (figure 14a) et le bison dans les grandes plaines d’Amérique du Nord (figure 14b). Les gnous, les zèbres, les gazelles et les autres grands mammifères africains doivent migrer de façon saisonnière, suivant l’humidité. En raison de l’établissement humain, cependant, de nombreuses voies de migration sont bloquées par des clôtures ou d’autres types de développement. Le bison d’Amérique (figure 14b) était présent dans de vastes troupeaux à travers les prairies américaines, mais a presque été chassé jusqu’à l’extinction dans les années 1800. Un effort de conservation concerté a remis cette espèce sur la voie du rétablissement.
En raison des racines profondes et de la croissance rapide de ces herbes, les sols sont devenus riches en carbone organique, ce qui les rend précieux pour l’agriculture. Une grande partie du biome naturel des prairies de la planète a été convertie en terres agricoles, ce qui a entraîné la perte de ces sols riches et précieux et une diminution de la biodiversité.
Tundra
La toundra (figures 15a et 15b) fait partie des biomes les plus froids, avec des températures hivernales moyennes de -34° C et des températures estivales comprises entre 3 et 12°C. La saison de croissance plus chaude ne dure que 50 à 60 jours, mais cela suffit pour assurer la subsistance à sa multitude d’oiseaux migrateurs et de caribous (figure 15). Le sol de la toundra est riche en matière organique et se trouve au sommet d’un sol gelé en permanence appelé pergélisol. Avec l’augmentation des températures induites par le changement climatique, cependant, des couches moins profondes de pergélisol commencent à dégeler, permettant au contenu organique de se décomposer, libérant du méthane (CH4) ) dans l’atmosphère qui avait été séquestré sous forme organique pendant des millénaires. Cette énorme libération de méthane de la toundra dégelée contribue considérablement aux émissions de gaz à effet de serre (le chapitre sur le changement climatique mondial explique comment le méthane est un gaz à effet de serre 20 fois plus puissant que le CO2).
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Dans la prochaine section Biodiversité et Action, vous apprendrez ce que les élèves ont fait à Joondalup, en Australie, pour sauver la grenouille d’eau douce.
Étant donné que les conditions climatiques varient selon les latitudes, la diversité des espèces dans les écosystèmes aquatiques d’eau douce diffère géographiquement. Tout comme les biomes terrestres, les écosystèmes aquatiques des tropiques abritent beaucoup plus d’espèces que ceux des latitudes plus éloignées de l’équateur. Cela est particulièrement vrai pour les poissons et les amphibiens. Le fleuve Amazone (carte #10), par exemple, qui coule sur ou à proximité de l’équateur abrite de 2 000 à plus de 5 000 espèces de poissons. Il s’agit d’une très grande diversité de poissons. En revanche, le bassin du Mississippi aux États-Unis, qui s’étend d’environ 45°N à 30° de latitude N (du cours supérieur à l’embouchure du fleuve), abrite seulement environ 375 espèces de poissons. Collectivement, environ 15 000 espèces de poissons de la planète, près de 45% de toutes les espèces de poissons, dépendent d’habitats d’eau douce ou saumâtres. Les 55% restants sont des espèces marines.
Les microalgues (Figure 16 e à h.), à la fois benthiques (vivant sur le fond) et planctoniques (vivant dans la colonne d’eau), sont les principaux producteurs primaires dans la plupart des écosystèmes aquatiques et servent ainsi de base à la chaîne alimentaire. Comme pour tous les groupes d’organismes, le nombre et l’identité des espèces d’algues dans une communauté peuvent influencer les processus écosystémiques à une échelle beaucoup plus grande.10 Lorsque la base d’une chaîne alimentaire est diversifiée, les niveaux trophiques supérieurs ont également tendance à être diversifiés.
Écosystèmes aquatiques
L’eau est le lien commun entre les écosystèmes aquatiques et elle constitue la plus grande partie de la biosphère (figure 7b). C’est là que la vie a commencé il y a des milliards d’années. Sans eau, les organismes seraient incapables de subvenir à leurs besoins (voir le rôle de l’eau pour la vie au chapitre 4). Les écosystèmes aquatiques abritent des groupes d’organismes très divers et sont classés en deux grandes catégories : eau douce et eau salée ou marine.
Écosystèmes d’eau douce
Les écosystèmes d’eau douce se caractérisent par une très faible teneur en sel (NaCl) (moins de 0,5 partie de sel pour 1000 parties de H20, ppt) et comprennent les ruisseaux / rivières, les eaux souterraines, les lacs, les étangs, les réservoirs et les zones humides (telles que les fens, les marais, marécages et tourbières). Chacun présente des conditions uniques auxquelles différents types d’organismes sont adaptés. La vie dans l’eau courante (appelée systèmes lotiques), par exemple, nécessite des adaptations différentes de la vie dans les étangs, les lacs, les réservoirs et les zones humides (eaux stagnantes ou systèmes lentiques).
Écosystèmes marins
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En savoir plus sur les océans de la Terre. Le programme des mers régionales du Programme des Nations unies pour l’environnement est un bon exemple de “régionalité” des océans.
La Revue de l’océan mondial peut vous donner une idée générale des raisons pour lesquelles la biodiversité des océans est si importante.
Considérez les menaces à la biodiversité dans l’océan Arctique.
Les écosystèmes marins contiennent du sel qui s’est érodé de la terre et s’est finalement déversé dans les océans. La salinité moyenne des océans est de 35 ppt dans le monde. Les écosystèmes marins couvrent environ les trois quarts de la surface de la Terre et comprennent les océans, les mers, les récifs coralliens et les estuaires. Les estuaires sont des zones humides au bord de l’océan qui contiennent un mélange d’eau douce des rivières et d’eau salée de l’océan pour produire de l’eau saumâtre, caractérisée par une salinité comprise entre 0,5 et 17 points. Le phytoplancton marin est essentiel à toute vie sur Terre car il fournit une grande partie de l’oxygène atmosphérique mondial et absorbe une énorme quantité de dioxyde de carbone atmosphérique pour la photosynthèse, agissant comme un « puits » pour le CO2 des gaz à effet de serre.
Il existe six écorégions marines distinctes. Tous, comme les biomes terrestres, sont caractérisés par une flore et une faune spécifique (figure 17).
A. Estuaires
Les estuaires (figure 17a) se forment à l’embouchure des ruisseaux ou rivières d’eau douce qui se jettent dans l’océan. Selon le gradient d’élévation de la terre et le rapport du débit d’eau du fleuve à l’océan par rapport à l’intrusion de l’océan au fleuve, la salinité des estuaires peut varier de 0,5 ppt à 17 ppt. Ce mélange d’eaux avec des concentrations de sel et de nutriments si différentes crée un écosystème très riche et unique au bord de deux systèmes aquatiques très différents. Le mélange de deux systèmes distincts à leur frontière est appelé écotone et est souvent une zone de grande biodiversité car il abrite des espèces des deux systèmes. Les estuaires ont une diversité et une productivité plus élevées que la rivière ou le ruisseau seuls. La microflore comme les algues et la macroflore, comme les algues, les herbes des marais et les mangroves (uniquement sous les tropiques), peuvent être trouvées ici. Les estuaires abritent une faune diversifiée, y compris une variété de vers, d’huîtres, de crabes et de sauvagine, et sont souvent d’importants lieux d’alevinage pour les poissons et d’importantes haltes alimentaires pour les oiseaux migrateurs.
B. Zones intertidales et sous-marées
Les écosystèmes marins le long des côtes des masses terrestres, mais non influencés par l’infusion d’eau douce comme les estuaires, comprennent les zones intertidales et subtidales. Les écosystèmes intertidaux sont alternativement exposés à l’air et submergés à mesure que les marées océaniques augmentent et diminuent. La plupart des espèces qui vivent dans cet écosystème sont tolérantes et prospèrent souvent lors d’une exposition périodique à l’air (figure 17b), comme les moules, les crabes, les étoiles de mer, les anémones de mer et les algues. Les bassins de marée, petites dépressions du littoral qui retiennent l’eau en permanence, peuvent même abriter une diversité de poissons.
Les zones sous-marées se situent plus au large et sont submergées en permanence mais toujours fortement influencées par les ondes de marée. Des forêts de varech dense (figure 17c) ou des herbiers marins peuvent se développer dans ces zones, servant d’habitat à une multitude de poissons, de crevettes et d’autres organismes marins.
C. Récifs coralliens, herbiers marins et mangroves
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Les récifs coralliens sont des formations naturelles vraiment impressionnantes. Dans la prochaine section sur la biodiversité et la spiritualité, vous en apprendrez davantage sur cette expérience de respect dans la nature.
Les récifs coralliens (figure 17d) comptent parmi les écosystèmes les plus diversifiés de la planète. Ils sont largement distribués dans les eaux chaudes et peu profondes de l’océan. Ils peuvent être trouvés comme des barrières le long des continents, des îles frangeantes et des atolls. Naturellement, les organismes dominants dans les récifs coralliens sont les coraux. Les coraux sont intéressants car ils consistent en une symbiose entre des algues (zooxanthelles) et des polypes animaux logés dans une structure calcaire en forme de coquille (figure 18).
Étant donné que les eaux des récifs coralliens ont tendance à être pauvres sur le plan nutritionnel, les polypes coralliens animaux obtiennent leurs nutriments par le biais des algues via la photosynthèse (où le glucose est produit) et également en étendant les tentacules pour obtenir et ingérer le plancton de l’eau. La structure calcaire du corail fournit un habitat important pour une grande diversité d’espèces de poissons petits et très colorés, dont la plupart ne vivent que sur les récifs coralliens.
Les récifs coralliens et les herbiers marins et les forêts de mangroves adjacents (figure 19) ont une valeur économique et écologique élevée pour les pays tropicaux, 13 mais sont en même temps très sensibles aux changements environnementaux, naturels et anthropiques.
Les récifs coralliens, par exemple, agissent comme des barrières, protégeant les herbes marines et les mangroves contre la houle et les tempêtes océaniques, mais sont vulnérables aux dommages causés par les touristes qui plongent et ramassent le corail et par l’industrie de l’aquarium qui collecte des millions de poissons colorés à vendre sur le marché. 16
La région qui abrite la plus haute biodiversité marine du monde est connue sous le nom de « triangle de corail » (carte #9). Cette région comprend des parties de l’Asie du Sud-Est et du Pacifique occidental qui entourent l’Indonésie, la Malaisie, la Papouasie-Nouvelle-Guinée, les Philippines, le Timor-Leste et les Îles Salomon (figure 20). Parce que cette région est un vaste archipel insulaire, elle possède de vastes zones de plates-formes marines offshores peu profondes qui offrent des conditions parfaites pour la formation des récifs coralliens. Le triangle de corail abrite la plus grande concentration d’espèces de poissons de corail et de récif sur terre. Il abrite 76% des 798 espèces de coraux du monde, 37% des 6000 espèces de poissons de récifs coralliens du monde et 56% des 4050 poissons de récifs coralliens de la région Indopacifique.17
Les principaux groupes d’espèces marines figurant sur la Liste rouge des espèces menacées de l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) sont les suivants :
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Consultez la liste complète des espèces marines sur la Liste rouge de l’UICN des espèces menacées.
- toutes les espèces de coraux constructeurs de récifs connues dans le monde (845 espèces)
- requins, raies et chimères (1 046 espèces)
- mérous (161 espèces)
- oiseaux de mer (349 espèces)
- mammifères marins, qui comprennent les baleines, les dauphins, les marsouins, les phoques, les otaries, les morses, la loutre de mer, la loutre de mer, les lamantins, le dugong et l’ours polaire (134 espèces)
- tortues marines (7 espèces)
- herbiers et mangroves.19
D. Zone pélagique
La zone pélagique comprend tous les habitats « d’eau libre » lointains s’étendant de la surface de l’océan jusqu’aux limites de profondeur de pénétration de la lumière. Cette zone abrite les bancs massifs de poissons fourragers planctivores comme les anchois, l’éperlan et les sardines, qui constituent le régime alimentaire principal du saumon, de l’espadon, du thon et de nombreux autres gros poissons (figure 17e). Les stocks de bon nombre des gros poissons prédateurs diminuent en raison de la surpêche des poissons fourragers et des gros poissons prédateurs eux-mêmes. Les poissons fourragers sont sujets à la surpêche (figure 21) dans les zones où ils sont utilisés pour produire des aliments pour les poissons d’élevage ou pour la production commerciale d’aliments pour animaux de compagnie.
E. Zone abyssale
La zone abyssale est la région océanique la plus profonde située en dessous de la zone pélagique, sa limite supérieure à la profondeur où la lumière du soleil ne peut plus pénétrer. Parce que ces eaux profondes sont dans l’obscurité constante, aucun organisme photosynthétique n’y vit, mais une diversité de vie unique prospère encore, comprenant un réseau alimentaire inhabituellement complexe avec des bactéries, plutôt que des microalgues, servant de base au réseau alimentaire.
Dans l’obscurité totale de la zone abyssale, les prédateurs, comme le pêcheur, ont développé des adaptations évolutives pour leur permettre de capturer des proies. Le pêcheur utilise un leurre fluorescent s’étendant au-dessus de sa tête pour attirer des proies (figure 22).
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Regardez ce documentaire passionnant sur les scientifiques explorant les évents marins les plus profonds de la planète, avec sa biodiversité peu connue et très diversifiée.
La ‘’base de la chaîne alimentaire ” ou aliment qui soutient la vie dans la zone abyssale provient des bactéries qui se nourrissent d’excréments et des corps d’organismes morts qui pleuvent de la zone pélagique. En plus de ces bactéries « décomposeuses », d’autres habitats du fond marin favorisent la vie. Aux endroits où la magna fondue émerge à travers le fond marin, créant une nouvelle croûte et écartant les plaques crustales, de l’eau chaude et riche en nutriments émerge des évents hydrothermaux (figure 23).
Ceux-ci fournissent des habitats uniques pour la croissance des bactéries chimiosynthétiques. Les décomposeurs et les bactéries chimiosynthétiques constituent une riche source de nourriture pour une multitude d’espèces de poissons invertébrés qui sont uniques à l’abîme de l’océan.
Questions à considérer
Imaginez que vous étiez un astronaute faisant le tour de la Terre, comme les astronautes discutés dans l’introduction de la guérison de la Terre. Lequel des 13 biomes terrestres et aquatiques discutés ci-dessus pensez-vous que vous pourriez voir en regardant la Terre ?
Vérifiez votre réponse avec des photos de ce site Web Earth from Space.