Au fil des années, les observations mondiales de la biodiversité ont révélé un schéma sous-jacent cohérent, indiquant combien d’espèces sont communes, extrêmement rares ou quelque part entre les deux. Plus d’un siècle d’observations naturelles ont révélé des tendances constantes dans l’abondance des espèces : même si la plupart des espèces sont rares, elles ne sont pas extrêmement rares et seules quelques-unes sont très communes. Ces soi-disant répartitions mondiales de l’abondance des espèces ont pleinement révélé certains groupes d’espèces bien surveillés, tels que les oiseaux.
Cependant, pour d’autres groupes d’espèces, comme les insectes, une partie du voile demeure. Il s’agit du résultat d’une équipe de recherche internationale dirigée par le Centre allemand de recherche intégrée sur la biodiversité (iDiv), l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) et l’Université de Floride (UF), et publié dans la revue Nature Ecology and Evolution. Cette étude montre à quel point la surveillance de la biodiversité est importante pour détecter l’abondance des espèces sur Terre et comprendre comment les espèces évoluent.
"Qui peut expliquer pourquoi une espèce est répandue et nombreuse, tandis qu'une autre espèce alliée est étroitement répartie et peu nombreuse ?" Charles Darwin a posé cette question dans son ouvrage fondateur « Sur l'origine des espèces », publié il y a plus de 150 ans. Un défi connexe consiste à savoir combien d’espèces sont communes (abondantes) et combien sont rares, ce que l’on appelle la distribution mondiale de l’abondance des espèces (gSAD).
Deux principaux modèles gSAD ont été proposés au siècle dernier : le statisticien et biologiste R.A. Fisher a proposé que la plupart des espèces sont très rares et que pour les espèces plus communes, le nombre d'espèces diminue progressivement (ce qu'on appelle le modèle log-séquence). L’ingénieur et écologiste F.W. Preston, quant à lui, a soutenu que seules quelques espèces sont en réalité très rares, la plupart se situant quelque part au milieu du spectre (le modèle dit lognormal). Cependant, malgré des décennies de recherche, les scientifiques ne savaient pas jusqu'à présent quel modèle pouvait décrire le véritable gSAD sur Terre.
La résolution de ce problème nécessite beaucoup de données. Les auteurs de l'étude ont utilisé les données du Global Biodiversity Information Facility (GBIF) et téléchargé les observations de plus d'un milliard d'espèces dans la nature de 1900 à 2019.
"La base de données GBIF est une excellente ressource pour diverses recherches liées à la biodiversité, notamment parce qu'elle rassemble des données collectées auprès de scientifiques professionnels et citoyens du monde entier", a déclaré le premier auteur Corey Callaghan, Ph.D., qui a commencé la recherche alors qu'il travaillait chez iDiv et MLU et est maintenant à l'UF.
Callahan et ses chercheurs ont divisé les données téléchargées en 39 groupes d'espèces, comme les oiseaux, les insectes ou les mammifères. Ils ont compilé leurs distributions mondiales respectives d’abondance des espèces (gSAD).
Une fois la répartition de l’abondance des espèces entièrement dévoilée, les chercheurs ont découvert un modèle universel sous-jacent : comme le prédit le modèle lognormal, la plupart des espèces sont rares mais pas très rares, et seules quelques espèces sont très communes. Cependant, les chercheurs ont également constaté que seuls quelques groupes d’espèces, tels que les cycadales et les oiseaux, avaient été entièrement découverts. Pour tous les autres groupes d’espèces, les données sont insuffisantes.
L'auteur principal, le professeur Henrique Pereira, responsable des groupes de recherche iDiv et MLU, a déclaré : « Sans suffisamment de données, il semble que la plupart des espèces soient très rares. Il est fascinant de constater ce changement chez les cycadales et les oiseaux lorsqu'on compare les observations d'espèces de 1900, alors qu'il y avait moins de données, avec les observations d'espèces plus complètes d'aujourd'hui : nous pouvons clairement voir une image complète de la répartition de l'abondance des espèces, comme l'avait prédit Preston il y a plusieurs décennies, mais seulement maintenant confirmé à travers la planète.
"Bien que nous ayons enregistré des observations pendant des décennies, nous n'avons découvert qu'une poignée de groupes d'espèces", a déclaré Callahan. "Nous avons encore un long chemin à parcourir. Mais à mon avis, le GBIF et le partage de données représentent réellement l'avenir de la recherche et du suivi de la biodiversité."
Les résultats de la nouvelle étude permettent aux scientifiques d'évaluer dans quelle mesure des gSAD ont été découverts dans différents groupes d'espèces. Cela pourrait répondre à une autre question de recherche de longue date : combien d’espèces existe-t-il ? L’étude a révélé que pour certains groupes, comme les oiseaux, presque toutes les espèces ont été identifiées, mais que ce n’était pas le cas pour d’autres, comme les insectes et les céphalopodes.
Les chercheurs pensent que leurs découvertes pourraient aider à répondre à la question de Darwin : pourquoi certaines espèces sont rares et d'autres communes. Les modèles généraux qu’ils ont trouvés peuvent indiquer des mécanismes écologiques ou évolutifs généraux qui régissent l’ubiquité et la rareté des espèces.
Alors que de plus en plus de recherches sont menées, les humains continuent de modifier la surface de la Terre et la richesse en espèces, rendant par exemple les espèces communes moins communes. Cela rend la tâche des chercheurs plus complexe : ils doivent comprendre non seulement comment l'abondance des espèces évolue naturellement, mais aussi comment l'influence humaine modifie simultanément ces modèles. Il reste peut-être encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir enfin répondre à la question de Darwin.