Sujet : Biodiversité et agriculture

Dans un contexte agricole et alimentaire tendu, la transition du système alimentaire vers des processus et pratiques plus soutenables est souvent remise en question. Une série de découvertes en écologie et en agriculture suggère que la biodiversité, tant spécifique que génétique, peut aider à résoudre les problèmes de durabilité auxquels est confrontée l’agriculture intensive moderne. De la parcelle au pays, cette étude démontre les avantages apportés par une diversification des cultures (variétale, spécifique, paysagère) par rapport à l’agriculture intensive conventionnelle. 

La modernisation de l’agriculture a entraîné une réduction de la diversité génétique des espèces utilisées. Celle-ci est pourtant la clé pour une agriculture plus adaptée au changement climatique, à une nutrition plus équilibrée, à des pratiques plus durables pour l’environnement et la santé humaine. Cette diversification permet des rendements plus élevés et plus stables, un moindre recours aux engrais et aux pesticides, un besoin moins important en terres cultivables et des apports nutritionnels plus équilibrés.

Dans cette étude, publiée dans la revue Ecology Letters en octobre 2020,  les chercheurs ont utilisé une base de données gouvernementale sur 13 années pour analyser les effets des paysages sur les épidémies de pyrale de la vigne (Lobesia botrana) et l’application d’insecticides dans environ 400 vignobles espagnols.

Au moment de la récolte, ils ont mis en évidence que les épidémies de ravageurs avaient quadruplé dans les paysages simplifiés dominés par la vigne par rapport aux paysages dans lesquels les vignobles étaient entourés d’habitats semi-naturels. De même, les applications d’insecticides avaient doublé dans les paysages dominés par la vigne et diminué dans les vignobles entourés d’arbustes. Les résultats de cette étude suggèrent que la complexité croissante du paysage pourrait atténuer les populations de ravageurs et diminuer le besoin d’application d’insecticides. La conservation des habitats semi-naturels représente une solution économiquement et écologiquement rationnelle pour parvenir à une production viticole durable.

La synthèse est disponible dans les ressources téléchargeables.

Les comportements de préférence ou de protection entre parents ont été largement documentés chez les animaux et même expliqués en termes d’avantage évolutif. Ainsi les individus apparentés trouveraient avantage à collaborer pour transmettre leurs gènes.

Il y a plus de dix ans, une biologiste canadienne avait émis l’idée qu’il pouvait en être de même pour les plantes. Cependant, comme ces dernières ne possèdent pas le système nerveux qui permet aux animaux de reconnaître leur parentèle, sa théorie n’a pas été considérée comme sérieuse. Depuis, la science a démontré que les plantes pouvaient distinguer les racines relevant du “soi” et les racines relevant du “non-soi”, ouvrant une brèche vers un élargissement des perspectives en matière de comportement des plantes.

Les travaux scientifiques récents présentés par Elisabeth Pennisi dans une synthèse pour le journal Science en janvier 2019 vont encore plus loin.

Les conséquences pratiques que sous-tendent les premières études sur la reconnaissance familiale chez les plantes et ses conséquences ont suscité l’intérêt de la communauté scientifique. Les mécanismes en jeu pour favoriser les individus apparentés sont divers : certaines espèces limitent l’étendue de la propagation de leurs racines, d’autres modifient le nombre de fleurs qu’elles produisent et quelques-unes inclinent ou déplacent leurs feuilles pour minimiser l’ombrage des plantes voisines. Néanmoins, les questions persistent : une plante identifie-t-elle un parent génétique ou reconnaît-elle simplement que sa voisine est plus ou moins semblable à elle-même ?

“Il semble que chaque fois qu’un scientifique cherche un effet de préférence parentale chez les plantes, il le trouve”, a déclaré André Kessler, un spécialiste en écologie chimique à l’université de Cornell.

Un des premiers exemples intéressants est celui de la sauge buissonnante (Artemisia tridentata) en Amérique du nord. Attaqués par des herbivores, les arbustes libèrent des substances chimiques volatiles qui poussent l’arbre voisin à produire des composés toxiques pour leurs ennemis communs. L’écologue Richard Karban, de l’Université de Californie à Davis, s’est demandé si les parents étaient prévenus de manière préférentielle. Il avait déjà été établi que les buissons se divisaient en deux “chémotypes”¹, émettant soit du camphre soit de la thuyone lorsque leurs feuilles sont endommagées. L’équipe a montré que les chémotypes étaient héritables, ce qui en faisait un signal potentiel de reconnaissance de parentèle. En 2014, les chercheurs ont indiqué que, lorsque les substances volatiles d’une plante présentant un chémotype donné étaient appliquées sur le même type de plante, ces plantes produisaient des défenses anti herbivores plus fortes et présentaient beaucoup moins de dommages causés par les insectes que lorsque les substances volatiles provenaient d’une plante de l’autre chémotype.

Un second exemple est fourni par la moutarde Arabidopsis thaliana. Il y a environ huit ans, Jorge Casal, biologiste spécialiste des plantes à l’université de Buenos Aires, a remarqué que les plants d’Arabidopsis poussant aux côtés de parents modifient l’arrangement de leurs feuilles pour réduire l’ombrage sur leurs voisines, mais qu’elles ne le font pas lorsque les voisins ne leur sont pas apparentés. Leur perception de la présence de parents était toutefois un mystère. En 2015, l’équipe de Casal a découvert que la force avec laquelle la lumière est réfléchie sur les feuilles voisines donne une indication de la parenté et initie les réarrangements dans les feuilles. Des membres d’une même famille ont tendance à produire des feuilles à la même hauteur et par conséquence à renvoyer plus de lumière vers leurs voisines. L’équipe de chercheurs a mis en évidence que cette réduction d’ombrage favorisait une croissance plus vigoureuse et une meilleure production de graines.

Ce fut le premier cas de reconnaissance des parents chez les plantes où la relation complète incluant la reconnaissance de la parentèle (signal et récepteur) et ses conséquences a été mis en évidence. Depuis lors, Casal et son équipe ont montré en 2017 dans les Actes de la National Academy of Sciences que, lorsque des tournesols apparentés sont plantés les uns à côté des autres, ils s’organisent également pour ne pas se gêner entre eux. Les tournesols inclinent leurs tiges en alternance d’un côté ou de l’autre de la rangée. Pour pousser encore plus loin l’expérience, ils ont planté entre 10 et 14 plantes apparentées par mètre carré – une densité plus élevée que dans les plantations commerciales – et ont obtenu 47 % d’huile en plus lorsque les plantes étaient libres de leur mouvement (et donc capables de s’éloigner les unes des autres) comparées aux mêmes plantes contraintes de pousser droit.

Plus tard, Susan Dudley, écologiste de l’évolution des plantes (university McMaster à Hamilton, au Canada) a déclaré : “nous devons reconnaître que les plantes ne détectent pas seulement s’il fait jour ou nuit, ou si elles ont été attaquées, mais qu’elles reconnaissent aussi avec qui elles interagissent”. Estimant que les mêmes forces évolutives qui conduisent à favoriser la parentèle devraient s’appliquer aux plantes, la chercheuse a conduit des expérimentations avec de la roquette des mers (Cakile edentula), une plante succulente trouvée sur les plages nord-américaines. Elle a ainsi publié en 2017 une étude démontrant que le système racinaire de la roquette était moins développé lorsqu’elle était cultivée en pots avec des plantes apparentées par rapport à la même roquette cultivée avec des plantes non apparentées de la même population. Elle a suggéré que la plante avait réduit la concurrence de ses propres racines en laissant plus de place à ses parents pour obtenir de la nourriture et de l’eau. Si son étude a été vivement critiquée tant en termes de rigueur statistique qu’en termes de conception, néanmoins d’autres chercheurs ont depuis publié des découvertes similaires.

Le 22 mai 2018, Rubén Torices et ses collègues de l’université de Lausanne (Suisse) et du Conseil national de la recherche espagnole ont publié dans Nature Communications les résultats d’une étude démontrant un phénomène de coopération chez une autre brassicacée d’ornement, Moricandia moricandioides. Après avoir cultivé 770 plantes en pot, seules ou avec trois ou six voisins de parenté variable, l’équipe a mis en évidence que les plantes cultivées avec des parents produisaient plus de fleurs, ce qui les rendaient plus attrayantes pour les pollinisateurs. Les expositions florales étaient particulièrement élevées dans les pots les plus peuplés. Torices, aujourd’hui enseignant à l’université King Juan Carlos à Madrid, qualifie ces effets “d’altruistes”, car chaque plante abandonne individuellement une partie de son potentiel de production de graines pour dépenser plus d’énergie dans la production de fleurs avec une présomption d’une meilleure fertilisation au bénéfice de la communauté.

Chui-Hua Kong, spécialiste en écologie chimique (université d’agriculture de Chine, Beijing), exploite un effet similaire pour stimuler les rendements chez le riz. Son laboratoire étudie des variétés de riz émettant des produits chimiques à effet désherbant à partir de leurs racines, mais qui obtiennent des rendements trop faibles pour remplacer les variétés couramment cultivées qui nécessitent des herbicides. Toutefois, en septembre 2018, à l’issue de tests de terrain conduits pendant trois ans, les chercheurs ont publié dans le journal New Phytologist des résultats démontrant que des variétés de riz “autoprotectrices” (capables de reconnaître leur parentèle), avaient des rendements augmentés de 5 % lorsqu’elles étaient cultivées avec des parents, plutôt qu’avec des plantes non apparentées.

Pour tester l’approche à plus grande échelle et confirmer que ces liens familiaux suggérés pouvaient être exploités pour améliorer les rendements des cultures, les chercheurs ont répété l’expérience dans des rizières du sud de la Chine.

Brian Pickles, écologiste à l’université de Reading au Royaume-Uni, propose, quant à lui, que la reconnaissance de la parentèle puisse aider les forêts à se régénérer. En traçant les flux de nutriments et les signaux chimiques entre les arbres reliés par des champignons souterrains, il a montré que les sapins nourrissent préférentiellement leurs parents et les avertissent des attaques d’insectes. Les résultats suggèrent qu’une famille de sapins grandirait plus rapidement qu’une communauté de sapins non apparentés.

Pour certains biologistes, ce nouveau paradigme des plantes en communication et en coopération nécessite encore la production de preuves. “Je ne pense pas que nous ayons actuellement des preuves convaincantes d’une reconnaissance parentale chez les plantes”, déclare Hélène Fréville, biologiste des populations à l’Inra de Montpellier. Laurent Keller, biologiste de l’évolution à l’université de Lausanne, a montré au contraire que les signes apparents de reconnaissance de la parentèle chez Arabidopsis provenaient plutôt de différences innées entre les plantes. Il appelle à plus de rigueur dans les études pour écarter d’autres explications potentielles, tout en prédisant que des preuves plus solides de la reconnaissance de la parentèle chez la plante émergeront. Karban, lui, est déjà pleinement convaincu. “Nous apprenons que les plantes sont capables d’un comportement beaucoup plus sophistiqué que nous avions pensé, c’est vraiment fascinant”.

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La capacité de la population humaine à continuer de croître dépend fortement des services écosystémiques fournis par la nature. Or ceux-ci se dégradent de plus en plus à mesure que le nombre d’individus augmente, ce qui pourrait menacer le bien-être futur de la population humaine, comme cela a déjà été constaté par le passé avec la disparition de plusieurs civilisations humaines.

En construisant un modèle dynamique pour conceptualiser les liens entre la proportion mondiale des habitats naturels et la démographie humaine à travers quatre catégories de services écosystémiques (approvisionnement, réglementation, loisirs culturels et informationnels) les chercheurs ont essayé de déterminer si la trajectoire actuelle du développement humain pouvait conduire à un effondrement similaire.

Ils ont montré en premier lieu qu’il existe généralement un compromis entre la qualité de vie et la taille de la population humaine qui suit quatre scénarios :

• Deux scénarios de déclin de la population :
  • Dans le cas d’une production alimentaire forte au détriment des services de régulation tels que la qualité de l’air et de l’eau, pollinisation ou la régulation des maladies, entraînant une augmentation du taux de mortalité et une dégradation de la nature
  • En cas de surexploitation des terres entraînant une diminution de la production alimentaire ou de baisse de l’efficacité de la production alimentaire qui ne couvre plus les besoins de la population
• Un état de famine stable où la population continue de croître avec une faible alimentation
• Un futur souhaitable en cas de compromis entre la conversion des terres pour nourrir toute la population et la conservation de la biodiversité et des services écosystémiques

Les deux scénarios de déclin sont dictés par des processus antagonistes entre conversion des terres pour l’agriculture et conservation des milieux naturels. Cependant, les deux sont incontestablement négatifs pour le bien-être humain et la nature : la conversion d’un trop grand nombre de terres naturelles en terres exploitées a des conséquences négatives sur les services de régulation et donc sur la population. Au contraire, la conservation de la nature préserve les services de régulation, mais est responsable de famine, si elle ne laisse pas de place à la production agricole.

La seule solution pour un futur souhaitable est de préserver à la fois les services écosystémiques d’approvisionnement et de régulation par un compromis équilibré entre la conservation de la nature et la conversion des terres pour l’agriculture. Ce scénario intermédiaire n’est possible qu’en évitant un emballement de la démographie et en conservant une population relativement « petite » autour de 10 milliards d’individus.

En conséquence, les régimes alimentaires humains qui étaient composés d’une grande variété de plantes et d’animaux ont progressivement été remplacés par des régimes alimentaires composés principalement d’aliments transformés et comprenant un nombre limité de denrées alimentaires (Drewnowski et al., 1997).

Ces nouveaux régimes sont sources de nouvelles maladies, dites maladies métaboliques non transmissibles (obésité, diabètes, hypertension, maladies cardio-vasculaires) et responsables de véritables épidémies au niveau mondial. Il est en effet établi que les régimes de faible qualité nutritionnelle constituent le principal facteur de risque de mauvaise santé dans le monde entier (Abajobir et al., 2017) et sont corrélés à des indicateurs socio-économiques et politiques tels que le revenu, l’éducation, la cohésion et les inégalités sexuelles ou sociales.

Alors qu’on estime à 300 000 les espèces de plantes comestibles disponibles pour l’Homme, plus de la moitié des besoins énergétiques mondiaux sont actuellement satisfaits par quatre cultures : le riz, les pommes de terre, le blé et le maïs.

La biodiversité agricole et sauvage revêt un aspect essentiel pour la bonne nutrition humaine et la durabilité des systèmes alimentaires. Cette biodiversité contribue notamment à la résilience des exploitations agricoles, en particulier face aux aléas tels que les effets du changement climatique, les épidémies et les fluctuations des prix du marché. Dans les pays objets de l’étude, l’apport d’aliments issus de cueillette dans la nature est une source complémentaire de résilience des systèmes alimentaires, en particulier pendant la période où les récoltes sont les moins abondantes.

De manière surprenante, les points chauds (“hot spots”) de biodiversité sauvage et agricole mondiaux coïncident souvent avec des zones de grande pauvreté, de forte dégradation des écosystèmes et de malnutrition. Les populations qui s’y trouvent vivent ainsi souvent dans un environnement dégradé où l’érosion de la biodiversité sauvage et cultivée réduit la diversité alimentaire disponible et donc diminue la qualité des régimes en fonction des saisons, entrainant des problèmes de malnutritions.

En restaurant les écosystèmes et leurs fonctions, la gestion et l’usage durable de la biodiversité alimentaire cultivée et sauvage peut remédier aux carences en micronutriments des populations vulnérables par le soutien de systèmes de production avec une plus grande diversité d’espèces consommables.

Certains services essentiels à la vie et au bien-être humain fournis par les écosystèmes comme la production de nourriture, de combustibles, l’épuration ou la mise à disposition de l’eau, la production d’oxygène, la régulation des maladies sont le produit de processus biologiques rendus possibles par la diversité des organismes vivants qui les peuplent. À partir des années 1990, le déclin accéléré des espèces sauvages a suscité un effort concerté pour répondre à la question suivante : comment les changements dans la diversité biologique affectent-ils le fonctionnement des écosystèmes et la production de biens et services ?

Des méta-analyses réalisées sur la base de plus de 500 expériences montrent comment la diversité génétique, spécifique et fonctionnelle, influence le fonctionnement des écosystèmes. Elles ont pu mettre en évidence que des dispositifs expérimentaux incluant plusieurs espèces étaient, en moyenne, 50% plus efficaces et productifs que des systèmes mettant en jeu une seule espèce, et qu’ils étaient plus à même de fournir des biens et services essentiels.

L’idée que la biodiversité est le moteur du fonctionnement des écosystèmes, quoi qu’assez intuitive, n’avait pas encore été objectivée et pouvait dans certains cas rester controversée. Des critiques ont soutenu que les premières expériences réalisées ne contrôlaient pas de manière adéquate les variables confondantes, ce qui a conduit les chercheurs à améliorer leurs protocoles et leurs analyses au fil des années. Nonobstant ces améliorations, certains experts sont restés préoccupés par le fait que les expérimentations avaient été menées à des échelles trop petites, étaient trop limitées dans le temps et trop irréalistes dans leurs conditions pour être significatives dans le monde réel. D’autres ont suggéré que, bien que la biodiversité affecte les processus écosystémiques dans des expériences simplifiées, des effets similaires seraient peu probables dans la nature, ou seraient faibles comparés à la régulation de la productivité et de la stabilité des écosystèmes par les facteurs abiotiques, un processus bien documenté.

Les deux principales questions à résoudre restaient donc de déterminer :

• ces différentes études sont-elles capables d’isoler statistiquement les effets de la biodiversité de ceux des autres facteurs environnementaux comme la variation du climat et des ressources qui contrôlent la fertilité des écosystèmes ?
• est-ce que les effets de la biodiversité mis en évidence dans les expérimentations se produisent également dans la nature et, dans l’affirmative, sont-ils importants ou insignifiants ?

Ces questions étaient restées non résolues en partie parce que l’identification des causes, sans passer par des expérimentations, est notoirement difficile dans le cas de systèmes où les forçages sont complexes, en interaction et souvent non linéaires.

Pour lever ces interrogations, les auteurs présentent une synthèse de 133 estimations du rôle de la biodiversité dans la productivité des écosystèmes provenant de 67 études empiriques ayant mesuré la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes naturels dans 623 464 sites d’échantillonnage dans le monde.

Ces études ont bénéficié de nouvelles avancées analytiques pour quantifier les effets des espèces ou de la diversité fonctionnelle sur le fonctionnement des écosystèmes après contrôle statistique des co-variables environnementales. Les auteurs se sont concentrés sur la biomasse¹ et la production à l’échelle des communautés en tant que fonctions écosystémiques, car ce sont les variables de réponse les plus fréquemment mesurées dans les expérimentations passées, et elles sont fondamentalement importantes pour la fourniture de presque tous les biens et services écosystémiques.

La synthèse de données a abordé trois questions :

• les effets de la biodiversité sur la production de biomasse sont-ils détectables dans les systèmes naturels et, si oui, sont-ils en cohérence avec les prédictions des expérimentations et la théorie correspondante ?
• les effets de la biodiversité dans les systèmes naturels sont-ils d’une ampleur comparable à ceux estimés dans des expérimentations contrôlées à petite échelle ?
• comment les effets de la biodiversité se comparent-ils aux effets d’autres facteurs environnementaux majeurs à l’origine de la production de biomasse des écosystèmes ?

Premièrement, l’étude montre qu’une biodiversité plus élevée est communément associée à une production plus élevée de biomasse dans les écosystèmes naturels et que cette relation positive a tendance à être statistiquement plus significative lorsque les co-variables environnementales sont contrôlées.

Cette constatation va à l’encontre d’une critique courante des études de terrain reliant la biodiversité à la productivité, qui est que les corrélations entre la richesse spécifique et la biomasse des communautés pourraient n’être qu’un effet collatéral des conditions environnementales qui améliorent simultanément la diversité et la productivité. Si cette hypothèse de covariance était vraie, les effets apparents de la biodiversité sur la productivité devraient s’affaiblir ou disparaître lorsque les facteurs environnementaux sont pris en compte. Or, l’analyse montre le contraire. Parmi les études qui ne tenaient pas compte des co-variables, 69% ont détecté une relation significative entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes, tandis que cette proportion atteignait 82% lorsque les co-variables environnementales étaient contrôlées statistiquement. Pour tenir compte de la non-indépendance potentielle des données dans certaines études, les auteurs ont effectué 10 000 tirages au hasard et recalculé la proportion des études montrant des effets de diversité significatifs avec et sans prise en compte des co-variables. Ce test de ré-échantillonnage a confirmé qu’une proportion significativement plus élevée d’effets de diversité était détectée après la prise en compte des co-variables.

Deuxièmement, les auteurs ont constaté que, dans 75% des études, la relation entre la diversité et la production de biomasse était positive lorsqu’on contrôlait les co-variables, la plupart augmentant de façon monotone.

Ces résultats correspondent à des prédictions a priori de la théorie écologique ainsi qu’aux résultats de la plupart des expérimentations. Toujours selon une approche de ré-échantillonnage, la proportion d’études montrant des effets positifs de la diversité était significativement plus élevée parmi les études qui contrôlaient les co-variables environnementales, alors que les effets non significatifs étaient moins nombreux (P = 0,03) et que les effets négatifs sont restés inchangés (P = 0,33). Par conséquent, non seulement les observations reflètent qualitativement les résultats des expérimentations antérieures sur la biodiversité, mais l’accord entre les observations et les expérimentations augmente après la prise en compte des co-variables environnementales.

Après avoir réalisé un important travail afin de vérifier que les données des différentes études étaient comparables, les auteurs ont analysé l’intensité des effets de la biodiversité sur la productivité de la biomasse dans la nature. Malheureusement, dans de nombreux cas, les effets de la richesse spécifique sur la production de biomasse n’ont pas pu être croisées. Après élimination d’un certain nombre d’études les auteurs ont pu toutefois identifier des mesures comparables de l’incidence de la biodiversité pour quatre cas particuliers :

• les effets de la richesse algale sur la production de biomasse phytoplanctonique ;
• les effets de la richesse en plantes herbacées sur la biomasse des prairies ;
• les effets de la richesse des essences forestières sur la production d’arbres ;
• les effets de la richesse en invertébrés herbivores sur la biomasse algale dans les systèmes de zostères marines.

Les effets de la biodiversité dans les écosystèmes naturels se sont révélés plus forts que ceux documentés dans des expérimentations contrôlées pour les quatre comparaisons. Ce résultat résulte pour partie de l’éventail plus large de la diversité présente dans les études d’observation par rapport aux expérimentations.

Étant donné que les écosystèmes naturels présentent souvent des associations plus fortes entre la biodiversité et la production de biomasse que celles documentées dans les expérimentations, les auteurs ont étudié l’importance du rôle de la biodiversité par rapport aux facteurs abiotiques associés au changement global. Ils ont identifié 28 études de terrain qui ont fourni 65 estimations dans lesquelles les auteurs quantifiaient simultanément les effets statistiques de la biodiversité et des variables climatiques (généralement la température) sur la biomasse ou la productivité, et 10 études avec 22 estimations qui quantifiaient simultanément les effets de la biodiversité et la disponibilité des éléments nutritifs (généralement l’azote).

Lorsque les études séparaient statistiquement les effets, la biodiversité avait une incidence supérieure aux variables climatiques dans 51% des estimations de terrain et supérieure à celle des variables relatives aux éléments nutritifs dans 64% des estimations. Ces résultats restent robustes après la prise en compte de la non-indépendance des données (test de ré-échantillonnage). Étant donné que les travaux d’observation couvrent différentes aires latitudinales et longitudinales, la gamme des co-variables abiotiques n’est pas directement comparable dans toutes les études. Cependant, on note que plusieurs études qui vont de l’échelle continentale à l’échelle mondiale ont mis en évidence des effets de la biodiversité comparables ou plus forts que ceux du climat.

Compte tenu du scepticisme relatif à l’idée que la diversité des espèces puisse affecter la productivité des écosystèmes naturels, la force et la cohérence des résultats présentés ici n’étaient pas prévisible. Dans tous les cas, les auteurs ont démontré l’inverse des opinions exprimées pendant longtemps dans la littérature écologique. Les écosystèmes riches en espèces présentaient généralement une biomasse et une productivité plus élevées dans les données d’observation de terrain pour un large éventail de taxons et d’écosystèmes, y compris les plantes des prairies, les arbres, le phytoplancton et le zooplancton des lacs et les poissons marins.

Les associations positives observées entre la biodiversité et la production de biomasse dans la nature étaient :

• plus fortes lorsque les co-variables étaient comptabilisées,
• plus fortes que les effets de biodiversité documentés dans des expérimentations contrôlées,
• et comparables ou plus fortes que les associations entre la productivité et le climat ou la disponibilité des éléments nutritifs qui sont considérés comme deux des facteurs majeurs influençant la structure et le fonctionnement des écosystèmes, et comme les principaux moteurs du changement global.

Ces résultats corroborent ceux d’une récente synthèse de données expérimentales, citée par les auteurs, démontrant que les effets de la biodiversité étaient comparables dans leur ampleur à ceux des principaux facteurs du changement mondial.

Ces résultats permettent d’étendre à un large éventail d’écosystèmes des conclusions similaires basées sur les données d’observation de forêts et de plantes de zones arides.

En effet, toutes les études incluses dans la présente synthèse ont utilisé des approches statistiques conçues  b. De plus, toutes les études incluses ici impliquaient des gradients de diversité résultants des processus d’assemblage de communautés naturelles, ce qui permettait de réfuter l’argument ancien selon lequel les effets de diversité sur la productivité sont des artefacts des combinaisons d’espèces aléatoires utilisées dans les expériences.

Comme pour toutes les analyses basées sur des données non expérimentales, on ne peut pas complètement exclure la possibilité que les études examinées aient négligé une ou plusieurs variables environnementales importantes augmentant la diversité et la production en parallèle, générant ainsi une corrélation parasite (non causale) entre elles. Les auteurs considèrent toutefois qu’il est peu probable que les différents écologues impliqués dans toutes ces études n’aient pas pris en compte les principaux moteurs de la production de biomasse dans les écosystèmes qu’ils étudient et connaissent bien.

Une limitation plus réaliste de cette synthèse est que, sauf rares exceptions, les études disponibles n’ont pas abordé le potentiel de rétroaction entre la richesse spécifique, la biomasse et les facteurs environnementaux tels que les ressources. De telles rétroactions pourraient générer des associations plus complexes entre la diversité et la productivité, et l’évaluation de leur fonctionnement dans la nature doit être un objectif pour les recherches futures.

En conclusion, la cohérence des résultats pour plusieurs taxons et écosystèmes au sein de centaines d’expérimentations et leur concordance avec les prévisions théoriques concourent collectivement à conclure que la biodiversité joue un rôle majeur en soutenant la productivité des écosystèmes terrestres.

Au regard de ces différents résultats et en lien avec l’utilisation de solutions fondées sur la nature, il est donc important que la biodiversité soit pleinement prise en compte dans les décisions de gestion et surtout dans les trajectoires de transformation de nos modèles agricoles, comme un facteur majeur de réussite de la transition agro-écologique.

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Les néonicotinoïdes sont des insecticides, c’est-à-dire des produits chimiques dont l’objectif est de tuer des insectes dit « cibles », ravageurs des monocultures commerciales modernes. Les molécules comme le thiamethoxam, l’imidaclopride ou le clothianidine sont des insecticides systémiques, c’est-à-dire qu’elles percolent dans les tissus des plantes traitées, soit directement par enrobage des semences, soit par épandage sur les sols.

Les connaissances sur la responsabilité des néonicotinoïdes au déclin des pollinisateurs sont de plus en plus nombreuses. Néanmoins, même si de nombreuses études ont démontré les effets toxiques des néonicotinoïdes sur les pollinisateurs et autres espèces animales, ou encore leurs effets négatifs sur la santé des abeilles y compris à des doses sub-létales, il est toujours délicat de discriminer leurs effets spécifiques de ceux d’autres pressions comme la perte des habitats, le changement climatique ou les pathogènes. Par ailleurs, si certaines études ont démontré que ces molécules augmentaient la mortalité des colonies d’abeilles domestiques en réduisant leur capacité à entretenir la ruche et le succès reproductif des bourdons sauvages et des abeilles solitaires, d’autres n’ont décelé aucun effet. Peu d’informations sont disponibles sur la survie des colonies sur le long terme dans un contexte d’exposition à ces pesticides. Il est en effet difficile de déterminer à quel point ces molécules affectent les abeilles et plus largement leurs colonies sur le long terme.

Les principales critiques portées aux études antérieurs sur les néonicotinoïdes étaient que les expérimentations n’avaient pas été conduites dans des conditions d’exposition réalistes, similaires à celles retrouvées au champ. De plus, les études toxicologiques n’utilisaient ni des doses d’insecticides ni des durées d’exposition réalistes, ces doses et durées n’ayant jamais été réellement quantifiées alors qu’elles constituent deux paramètres clés pour établir des liens de cause à effet. Ces différents éléments d’incertitude ont été repris dans l’évaluation relative à la pollinisation, les pollinisateurs et la sécurité alimentaire, publiée en 2016 par la plate-forme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques.

Dans ce contexte de présomption d’effets négatifs avérés des insecticides néonicotinoïdes sur les abeilles, qui a conduit à l’interdiction de ces produits en France (loi du16 aout 2016 pour la reconquête de la biodiversité), deux articles scientifiques ont été publiés le 30 juin dernier dans le journal Science.

Tsvetkov et al. ont ainsi démontré qu’au Canada, en zone de production de maïs, les abeilles domestiques étaient exposées aux néonicotinoïdes pendant quatre mois, correspondant à la majorité de leur période d’activité et ce, à des niveaux significatifs malgré l’obligation faite aux agriculteurs d’utiliser des lubrifiants pour réduire les émissions de poussières contaminées en pesticides. Ils ont mis également en évidence que ces molécules, aux doses de terrain, avaient de nombreux effets négatifs préoccupants pour les colonies d’abeilles domestiques expliquant leur affaiblissement, et à terme leur dépérissement : une mortalité précoce des butineuses de 23% supérieure à celle des colonies non contaminées, une propension à l’essaimage combinée à une difficulté à élever une nouvelle reine réduisant le temps efficace de ponte et une perte au fil du temps de la capacité hygiénique de la colonie. Enfin, les scientifiques ont établi qu’en présence du boscalide, (un fongicide commun utilisé notamment en association avec certains insecticides), la toxicité de deux néonicotinoïdes, la clorthianidine et le thiamothoxam étaient presque doublée.

En conduisant plusieurs études de terrain en Hongrie, Allemagne et Royaume Unis pour évaluer les effets des insecticides néonicotinoïdes sur trois espèces de pollinisateurs, Woodcock et al. ont, quant à eux, démontré que l’exposition aux néonicotinoïdes a des effets majoritairement négatifs sur le potentiel reproductif interannuel des insectes étudiés et que même si les taux d’exposition aux néonicotinoïdes sont faibles, ils provoquent des impacts sublétaux susceptibles de diminuer la survie à long terme des populations. Des effets négatifs associés au traitement par la clothianidine ont été observés chez les ouvrières d’Apis mellifera, en Hongrie, conduisant à des colonies plus petites au printemps suivant avec un taux de déclin de 24%. Quant aux espèces sauvages Bombus terrestris et Osmia bicornis les auteurs ont démontré que l’exposition aux résidus de néonicotinoïdes, principalement ceux stockés dans les nids et découlant de la contamination environnementale généralisée, diminuait pour les premiers la production de reines et pour les seconds la production d’œufs. Ces différents impacts altérant le succès reproducteur des populations de pollinisateurs domestiques ou sauvages réduisent la capacité de ces espèces à établir de nouvelles populations d’année en année et pourraient expliquer leurs déclins, actuellement largement documentés. Par ailleurs, les résultats obtenus dans trois pays différents démontrent l’importance des facteurs spécifiques et locaux qui expliquent probablement les résultats discordants des études antérieures conduites dans un seul pays ou sur un nombre de sites réduit.

Consultez, dans les ressources ci-dessous, les synthèses des deux articles.