Étape de restauration des berges d’une rivière (Vermont, USA)

La Société Française d’Ecologie et d’Evolution (SFE2), en partenariat de publication avec la Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB), vous propose ce Regard d’un collectif interdisciplinaire de chercheur.e.s en écologie et autres sciences de l’environnement, tou.te.s membres ou collaborateurs de la FRB entre 2018 et 2025, sur la protection et la restauration de la biodiversité dans tous les écosystèmes.

Plus précisément, ce Regard partagé rassemble cinq brefs articles dits « fronts de sciences”, rédigés par ce collectif pour la FRB entre 2019 et 2025, en écho au troisième axe de la « Prospective pour la recherche française sur la biodiversité » – publication FRB et AllEnvi (Alliance Nationale de Recherche pour l’Environnement).

MERCI DE PARTICIPER à ces regards et débats sur la biodiversité en postant vos commentaires et questions sur les forums de discussion qui suivent les articles; les auteurs vous répondront.

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Regard sur la protection
et la restauration de la biodiversité
dans tous les écosystèmes

par Philippe Gros et al.

Regard R133, édité par Anne Teyssèdre

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Auteurs :

• Philippe Gros, ancien directeur de recherche à l’Institut français de recherche pour l’exploitation durable de la Mer (Ifremer) ;
• Hervé Jactel, directeur de recherche à l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) ;
• François Lefèvre, directeur de recherche à l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE);
• Jean-Louis Morel, professeur émérite à l’Université de Lorraine (UL) ;
• François Sarrazin, professeur à Sorbonne Université (SU).

Collection de fronts de sciences pour un « Regard », en écho au troisième axe de la « Prospective pour la recherche française sur la biodiversité » (publication FRB – Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité et AllEnvi – Alliance Nationale de Recherche pour l’Environnement) :

• Aurélien Besnard, directeur d’études de l’École pratique des hautes études (EPHE) ;
• Céline Clauzel, professeure à l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne ;
• Denis Couvet, professeur du Muséum national d’Histoire naturelle (MNHN), président de la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) ;
• Aurélie Delavaud, responsable de pôle à la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) ;
• Joseph Langridge, chargé de mission scientifique à la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) ;
• Dominique Pelletier, directrice de recherche à l’Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer (Ifremer) ;
• Ophélie Ronce, directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS).

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Mots clefs :
Prospective, fronts de sciences, changements globaux, pressions, données, pêche, coupes rases, forêt, pollutions, écotoxicité, santé, risques, zoonoses, émergences, sociétés, rétroactions, expériences, modèles.

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• Résumé
• Introduction générale
• 1. Potentiel adaptatif et prise en compte de la dimension évolutive dans les scénarios de conservation de la biodiversité
  
  • Présentation du sujet
  • Nature du front de science
  • Axes de questionnement
  • Glossaire
  • Eléments de bibliographie
• 2. Référentiels pour la gestion et la restauration de la biodiversité
  • Présentation du sujet
  • Nature du front de science
  • Questions et perspectives
  • Glossaire
  • Bibliographie
• 3. Invasions biologiques et biodiversité : prévenir et guérir
  • Présentation du sujet
  • Nature du front de science
  • Axes de questionnement
  • Bibliographie
• Conclusion
• Forum de discussion

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Résumé

Ce regard présente trois « Fronts de sciences » et donne ainsi un aperçu de quelques sujets en développement ou d’enjeux appelant de nouvelles recherches. Ils sont le fruit d’un travail réflexif porté par le Conseil scientifique de la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) et ont été rédigé par ses membres au fil des mandatures depuis 2018, parfois accompagnés par d’autres chercheuses et chercheurs. Certains sujets s’inscrivent clairement dans des enjeux et débats de société, d’autres relèvent de problématiques conceptuelles et méthodologiques de nature plus fondamentale.  

Ces « Fronts de sciences » illustrent les points clés du troisième axe de la « Prospective pour la recherche française sur la biodiversité », axe dédié aux recherches sur la protection et la restauration de la biodiversité dans tous les écosystèmes. Cette « Prospective » a été rédigée par un collectif de chercheuses et chercheurs de divers organismes de recherche et publiée en 2023.

Introduction générale

Les études et sciences de la biodiversité s’attachent à comprendre les changements rapides causés par les pressions anthropiques, leurs effets sur le vivant et ses environnements, sur les sociétés qui en dépendent ainsi que les réponses de ces dernières. Les membres du Conseil scientifique de la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) ont choisi, au fil des mandatures depuis 2018, de mettre en avant des « Fronts de sciences » et de donner ainsi un aperçu de quelques sujets en développement ou d’enjeux appelant de nouvelles recherches.

Ce regard présente trois « Fronts de sciences » dédié aux recherches relatives à la protection et la restauration de la biodiversité dans tous les écosystèmes. Face au déclin de la biodiversité et aux conséquences et effets sociaux, diverses réponses ont émergé, faites d’initiatives de la société civile, de politiques publiques, de stratégies du monde économique. L’analyse critique de ces réponses et de leurs résultats doit aider à en identifier des perspectives d’amélioration, notamment en termes d’efficacité, pour la protection et la restauration de la biodiversité.

Ces « Fronts de sciences » présentent des obstacles épistémologiques sur lequel bute la recherche, des brèches qui s’ouvrent suite à une avancée conceptuelle ou méthodologique, ou encore des angles morts, sujets domaine délaissés ou jamais véritablement explorés. Certains s’inscrivent clairement dans des enjeux et débats de société, d’autres relèvent de problématiques conceptuelles et méthodologiques de nature plus fondamentale. Ces quatre « Fronts de sciences » illustrent le troisième axe de la « Prospective pour la recherche française sur la biodiversité » rédigée par un collectif de chercheuses et chercheurs de divers organismes de recherche et publiée par la FRB en 2023.

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1. Potentiel adaptatif et prise en compte de la dimension évolutive dans les scénarios de conservation de la biodiversité 

Les modalités de protection et de restauration de la biodiversité se sont considérablement enrichies récemment, notamment par une approche plus large du vivant incluant ses processus dynamiques (processus évolutifs et/ou les réponses aux changements globaux). Ce « Front de sciences » illustre ce récent enrichissement des approches classiques et les questions encore à creuser.

Présentation du sujet (FS1)

On étudie souvent l’évolution passée des organismes (au sens darwinien), mais il reste difficile de prédire leurs chances futures de poursuivre cette évolution. Ainsi la connaissance de l’histoire phylogénétique des organismes renseigne peu sur les capacités évolutives futures. Cela représente pourtant un enjeu important dans la mesure où il est maintenant admis que toutes les mesures de conservation devraient prendre en compte la capacité d’adaptation des organismes que l’on souhaite protéger et que cette capacité d’adaptation reste très difficile à définir et quantifier. Cela est crucial dès qu’on questionne la capacité de réponse des organismes aux changements globaux (y compris aux changements climatiques). Il apparait illusoire de conserver des organismes qui ne seront pas capable de s’adapter à leurs conditions de vie futures.

La notion de « capacité d’adaptation » est ainsi intimement liée au concept de « viabilité » à long terme qui reste, le plus souvent, mesurée par des approches démographiques et génétiques qui visent essentiellement la modélisation des interactions complexes impliquées dans la démographie des petites populations et à l’origine de leur risque d’extinction. La question du potentiel adaptatif devient également centrale dans un contexte croissant de manipulation des génomes et de prétention à leur pilotage via les approches de biologie de synthèse. De même, les projets de dé-extinction visant à « ressusciter » des espèces disparues oublient trop souvent la question des potentialités adaptatives des populations restaurées qui ne seront pas nécessairement capables de s’adapter à des conditions de vies changeantes et de coévoluer avec les autres organismes dont ils ne seraient pas initialement contemporains.

Nature du front de science (FS1)

Il s’agit d’un obstacle épistémologique. Déjà identifié comme tel dans la prospective FRB de 2015, le concept de potentiel adaptatif demeure complexe et multidimensionnel. Il intègre des interactions entre génome, diversité génétique au sein des populations, processus développementaux, épigénétique*, traits d’histoire de vie*, traits fonctionnels, plasticité phénotypique*, normes de réaction*, coévolutions, exaptation*.

Axes de questionnement (FS1)

Plusieurs axes de questionnement doivent continuer de faire l’objet de recherches concernant le potentiel évolutif :
1/ Comment évaluer les différentes composantes du potentiel adaptatif ?
2/ Quels facteurs de variation doivent être considérés pour modéliser et scénariser les dynamiques de ces potentialités adaptatives dans des environnements changeants et sous des régimes d’anthropisation variables ?
3/ À quelles échelles de temps ces processus doivent-ils être mesurés et projetés dans ces scénarios ?
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Glossaire (FS1)

(Glossaire à venir, désolés pour ce retard)

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Éléments de bibliographie (FS1)

• Bontemps, A. et al., 2016. In situ marker-based assessment of leaf trait evolutionary potential in a marginal European beech population. Journal of Evolutionary Biology, 29(3), 514-527.
• Carvalho, S. B., 2017. Spatial conservation prioritization of biodiversity spanning the evolutionary continuum. Nature Ecology & Evolution, 1(6), 151.
• Harrisson, K. A. et al., 2014. Using genomics to characterize evolutionary potential for conservation of wild populations. Evolutionary Applications, 7, 1008–1025.
• Hendry, A. P. et al., 2017. Human influences on evolution, and the ecological and societal consequences. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1712). doi:10.1098/ rstb.2016.0028.
• Martínez-Padilla, J. et al., 2017. Evolvability meets biogeography : Evolutionary potential decreases at high and low environmental favourability. Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 284(1856). doi:10.1098/rspb.2017.0516.
• Ronce, O. (dir.) et Pelegrin F. (dir.), 2015. Réponses et adaptations aux changements globaux : quels enjeux pour la recherche sur la biodiversité ? Prospective de recherche (Série FRB Réflexions stratégiques et prospectives). Paris, France : Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité.
• Steeves T. E. et al., 2017. Maximising evolutionary potential in functional proxies for extinct species : A conservation genetic perspective on de-extinction. Functional Ecology, 31(5), 1032-1040.
• Urban, M. C. et al., 2016. Improving the forecast for biodiversity under climate change. Science, 353(6304), aad8

Cet article est repris des Fronts de sciences FRB 2018, consultables en intégralité à ce lien : « Fronts de sciences 2018 ».

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2. Référentiels pour la gestion et la restauration de la biodiversité

Conserver et restaurer impliquent de définir des référentiels (patrimoniaux, culturels, fonctionnels, phylogénétiques, de cible mouvante, etc.) qui permettent de fixer des objectifs. Établir de telles définitions demande des réflexions conceptuelles et méthodologiques sur les notions comme le développe ce « Front de sciences ».

Présentation du sujet (FS2)

La définition des stratégies de gestion de biodiversité, de conservation et notamment de restauration pose la question des référentiels utilisés. En effet, l’état de conservation ou de dégradation des habitats et de la biodiversité doivent a priori être appréciés par rapport à un état (ou une dynamique) de référence. Si cela semble évident en première approche, la complexité des réponses possibles demeure un obstacle à une définition simple, partagée et opérationnelle de ces référentiels.

Nature du front de science (FS2)

Il s’agit à la fois d’un obstacle épistémologique lié à la nature interdisciplinaire de la définition des référentiels permettant de fixer des objectifs de gestion, de conservation et de restauration – et d’un domaine délaissé, souvent implicitement laissé hors du champ de la recherche en biodiversité, à l’appréciation de gestionnaires de biodiversité parfois démunis face à la complexité de ces enjeux

Axes de questionnement (FS2)

Aux interfaces entre une grande diversité de finalités et de moyens, la définition de ces référentiels constitue un enjeu de recherche intrinsèquement interdisciplinaire. Elle nécessite de questionner les éthiques qui structurent de manière ultime les valeurs attribuées à ces références. Ces références sont-elles historiques, patrimoniales, esthétiques, culturelles ou écologiques, fonctionnelles, phylogénétiques, évolutives ? Quels objectifs définir pour restaurer des entités de biodiversité (populations, communautés, écosystèmes) dans des environnements anthropisés et au sein desquels les expériences de nature sont hétérogènes ? Quelle place pour la naturalité* dans des objectifs et référentiels ? L’histoire écologique peut-elle aider à mieux comprendre ces objectifs dynamiques ? Ces référentiels visent-ils à maintenir ou restaurer des structures passées, actuelles ou à maximiser les potentialités futures ? Comment considérer efficacement le syndrome de la cible mouvante* en écologie de la restauration ? Si la finalité de gestion ou de restauration doit considérer la poursuite de processus évolutifs, peut-on passer d’un référentiel d’états à un référentiel de processus ?

Au-delà des dynamiques écologiques et évolutives intrinsèques aux systèmes considérés, comment les dynamiques des perceptions et représentations de l’état de ces systèmes ajoutent de la complexité à la définition de ces références ? Par ailleurs cette définition de référentiel doit également permettre de définir les objectifs à court ou moyen terme des actions de gestion et de restauration afin de les placer dans une gestion adaptative. Si la gestion adaptative est encouragée depuis plusieurs décennies, elle reste rarement mise en œuvre. Comment définir les objectifs des actions de gestion, conservation et restauration et placer leur suivi et leur évaluation dans les échelles de temps pertinentes par rapport aux références visées ? 

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Glossaire (FS2)

(Glossaire à venir, désolés pour ce retard)

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Bibliographie (FS2)

• Fengler, F. H. et al., 2017. Forest restoration assessment in Brazilian Amazonia: A new clusteringbased methodology considering the reference ecosystem. Ecological Engineering, 108, 93-99.
• Kumar, R. et al., 2017. Ecosystem approach to fisheries: Exploring environmental and trophic effects on Maximum Sustainable Yield (MSY) reference point estimates. Public Library of Science One, 12(9). doi:10.1371/journal.pone.0185575
• McDonald, T. et al., 2016. International standards for the practice of ecological restoration – including principles and key concepts (1ère éd.). Washington D.C, États-Unis : Society for Ecological Restoration.
• Mihoub, J. B. et al., 2017. Setting temporal baselines for biodiversity: the limits of available monitoring data for capturing the full impact of anthropogenic pressures. Scientific Reports, 7, 41591. doi:10.1038/ srep41591
• Palmer, M. A. et al., 2016. Ecological theory and restoration ecology. Dans Palmer, M. A. et al. (dir), Foundations of restoration ecology (2ème éd.), (p. 3-26). Washington D.C, États-Unis : Island Press, Center for Resource Economics.
• Rosenfield, M. F. et al., 2017. Predicting restored communities based on reference ecosystems using a trait-based approach. Forest Ecology and Management, 391, 176-183.

Cet article est repris des Fronts de sciences FRB 2018, consultables en intégralité à ce lien : « Fronts de sciences 2018 ».

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3. Invasions biologiques et biodiversité : prévenir et guérir

Les initiatives de protection et de restauration de la biodiversité se déploient aujourd’hui sur tous les espaces, qu’ils soient protégés ou non. Les espaces non protégés sont très divers – milieux agricoles, zones urbaines et péri-urbaines, zones de pêche et littorales, etc. – et abritent une part importante de biodiversité. Ils peuvent être considérés comme de véritables matrices incluant les espaces protégés, nécessitant de bien comprendre les relations entre les espaces, et, par la prise en compte de leurs propriétés écologiques et évolutives, être le creuset « d’approches basées sur les écosystèmes » comme le signale ce « Front de sciences ».

Présentation du sujet (FS3)

Longtemps, les invasions biologiques ont été le résultat d’introductions intentionnelles d’organismes exotiques – non indigènes – pour les besoins des humains : chasse, pêche, agriculture, aquaculture, foresterie. Ces espèces se sont répandues, acclimatées, intégrées dans les paysages et l’alimentation, au point que le grand public ignore souvent l’origine exogène du faisan et de la carpe commune, de la tomate et de la pomme de terre, du sapin de Douglas, parmi de nombreux exemples. En Europe, beaucoup de ces importations ont eu des effets bénéfiques pour l’économie mais négatifs pour la biodiversité en réduisant le nombre d’espèces indigènes par effet de compétition ou de substitution, avec un risque de transfert de parasites et de pathogènes.

Les introductions d’espèces exotiques envahissantes sont aussi, et pour la plupart, accidentelles et associées au commerce international. La mondialisation des échanges de biens et produits manufacturés et l’amplification accélérée des moyens de transport (voir les Nouvelles Routes de la Soie) entraînent une augmentation rapide globale des invasions biologiques, sans signe de ralentissement. L’océan n’échappe pas au transfert d’organismes hors de leur aire de répartition naturelle, notamment via leur transport dans les eaux de ballast des navires de commerce et l’expansion de l’aquaculture marine.

Les invasions biologiques ont un impact majeur sur la biodiversité indigène et les services écosystémiques. Les conséquences demeurent d’autant moins bien évaluées qu’elles ne sont pas systématiquement néfastes (le phénomène d’hybridation aurait contribué à restaurer une biodiversité après les cinq grandes extinctions en masse). Quant au débat public sur les invasions biologiques, il demeure contaminé par des polémiques d’ordres idéologique et sociologique.

Nature du front de science (FS3)

Ce front de science est aussi bien épistémique que technologique. Il appelle à des recherches multidisciplinaires – associant écologues, biologistes, physiciens, mathématiciens, économistes, anthropologues, etc. – pour explorer des questions fondamentales et appliquées

Axes de questionnement (FS3)

• 1. Un premier front de science sur la relation entre biodiversité et invasions biologiques s’impose: l’analyse approfondie des impacts. D’un point de vue écologique, il s’agit de mieux quantifier les conséquences sur différentes fonctions jusque-là peu étudiées, telles que la pollinisation ou l’activité biologique des sols. D’un point de vue socio-économique, voire anthropologique, il convient de mieux évaluer l’effet des introductions d’organismes exotiques sur les services écosystémiques, au sens large, mais aussi de leur perception par les humains, ainsi que le consentement de ceux-ci à entreprendre des mesures rationnelles de lutte. Ces études devraient nourrir une véritable science de l’analyse du risque invasif. Selon l’adage qu’il vaut mieux prévenir que guérir, les programmes de lutte contre les invasions biologiques insistent en majorité sur la détection précoce des espèces exotiques afin d’augmenter les chances de succès des programmes d’éradication.

• 2. De plus en plus d’organismes invasifs étant introduits via le transport de marchandises, de nouveaux capteurs doivent être inventés pour détecter la présence d’organismes vivants exotiques, notamment dans les containers. Les espèces transportées vivantes émettent en effet des signaux chimiques (ex. O2, CO2), thermiques (ex. chaleur), olfactifs (ex. composés volatils), ou physiques (ex. stridulation) qui pourraient être identifiés à l’aide de procédés innovants couplant enregistrement automatique et intelligence artificielle. Cependant toutes les invasions ne pourront être prévenues. Augmenter la résistance des écosystèmes à l’invasion reste donc primordial. Des travaux pionniers – aussi bien théoriques qu’appliqués aux écosystèmes prairiaux – ont montré une corrélation négative entre biodiversité et invasibilité. Les communautés les plus riches en espèces résisteraient mieux à l’implantation d’une espèce exotique (moins de niches écologiques vacantes, régulations trophiques).

• 3. Pourtant, certaines régions où la biodiversité autochtone est très élevée sont également celles où l’on observe un grand nombre d’espèces exotiques, peut-être en raison d’un effet positif de l’hétérogénéité du milieu sur toutes les espèces, qu’elles soient locales ou exotiques : des recherches en écologie fondamentale doivent donc être entreprises pour résoudre ce paradoxe. À quelles échelles spatiales opèrent les effets positifs et négatifs de la biodiversité sur la résistance à l’invasion ? Quels sont les processus biotiques et abiotiques impliqués, mais aussi quels sont les effets de la biodiversité sur la résilience aux introductions d’espèces exotiques envahissantes ?

• 4. D’un point de vue de l’aménagement des espaces cultivés : quel choix des espèces à associer dans les communautés pour accroître leur résistance aux invasions ? C’est un enjeu majeur, notamment pour les écosystèmes faiblement anthropisés. Ces connaissances sont nécessaires pour faire de la conservation de la biodiversité une méthode de lutte contre les invasions biologiques.

Bibliographie (FS3)

• Guo Q. et al., 2019. Tree diversity regulates forest pest invasion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 116(15), 7382-7386.
  • Ojaveer H. et al., 2018. Historical baselines in marine bioinvasions: Implications for policy and management. PLoS ONE 13(8), e0202383.
  • Seebens H. et al., 2017. No saturation in the accumulation of alien species worldwide. Nature Communications, 8, 14435.
  • Simberloff D. et al., 2013. Impacts of biological invasions: what’s what and the way forward. Trends in Ecology & Evolution, 28(1), 58-66.
  • Tomasetto F. et al., 2019. Resolving the invasion paradox: pervasive scale and study dependence in the native-alien species richness relationship. Ecology Letters.

Cet article est repris des Fronts de sciences FRB 2019, consultables en intégralité à ce lien  : « Fronts de sciences 2019 ».

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Conclusion

L’analyse critique des réponses des sociétés face au déclin de la biodiversité et de leurs résultats doit aider à en identifier des perspectives d’amélioration. L’évaluation des effets et de l’efficacité de différentes modalités de protection et de restauration dans tous les territoires (espaces protégés, espaces non protégés, autres mesures de conservation efficaces par zone, ré-ensauvagement, libre évolution, gestion adaptative, approches basées sur les écosystèmes…) est un enjeu fort de recherche pour répondre à plusieurs enjeux environnementaux et aux besoins humains : c’est que ces « Fronts de sciences » soulignent.

Cela nécessite de s’appuyer sur les connaissances fines du fonctionnement des écosystèmes en relation avec la diversité biologique (voir le premier Regard de cette série) et de prendre en compte les rétroactions entre humains et non humains à l’échelle des socio-écosystèmes et aux niveaux local et global (voir le deuxième Regard de cette série).

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Edition SFE2 : ces trois « fronts de sciences » rédigés pour la FRB en 2018 et 2019 ont été repris et adaptés pour la plateforme web « Regards et débats sur la biodiversité » de la SFE2 en juin 2026.  Adaptation et mise en ligne : Anne Teyssèdre.

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Forum de discussion sur ce Regard R133