Sélection naturelle

La sélection naturelle constitue l’un des mécanismes fondamentaux permettant d’expliquer pourquoi certaines populations végétales persistent, se transforment ou disparaissent, tandis que d’autres connaissent une expansion spectaculaire.

Dans le contexte du Tome 8, cette notion doit cependant être élargie : la disparition d’une espèce et le caractère invasif d’une autre ne résultent jamais d’un seul caractère. Ils sont le produit d’une interaction entre génétique, environnement, compétition, perturbations, dispersion, ennemis naturels, climat et structure des écosystèmes.

Une espèce ne disparaît pas simplement parce qu’elle est « faible », et une espèce invasive n’est pas simplement une plante « plus forte ». Elles possèdent chacune une combinaison de caractéristiques qui devient favorable ou défavorable dans un contexte donné.

I. Le principe de la sélection naturelle

La sélection naturelle apparaît lorsque plusieurs conditions sont réunies :

les individus présentent des variations ;
une partie de ces variations est héréditaire ;
les individus ne contribuent pas tous de manière égale à la génération suivante ;
l’environnement favorise certaines caractéristiques.

Au fil des générations, les caractères associés à un avantage reproductif peuvent devenir plus fréquents.100%0%fréquence de A010GénérationsA : 25% → 57%Anon-A

A : 25% → 57% sur 10 générations

Modèle simple : sans dérive, mutation ni migration.

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AvantageAucunFaibleFort

AucunFaibleFort

Donner un avis

Il ne s’agit donc pas d’une sélection consciente.

La nature ne « choisit » pas.

Les individus qui possèdent certaines combinaisons de caractères peuvent simplement laisser davantage de descendants.

II. La sélection dépend toujours du milieu

Un caractère avantageux dans un environnement peut devenir défavorable dans un autre.

Une plante possédant :

des feuilles très larges ;
une forte croissance ;
une transpiration importante ;

peut être extrêmement compétitive dans un environnement humide.

Mais dans un climat chaud et sec, cette même stratégie peut devenir un handicap.

On retrouve donc un principe essentiel :

Il n’existe pas de « meilleur » génotype dans l’absolu ; il existe des génotypes mieux adaptés à certaines conditions.

III. Pourquoi certaines espèces disparaissent-elles ?

La disparition d’une espèce peut avoir plusieurs causes.

Elle peut résulter de :

changement climatique ;
perte d’habitat ;
fragmentation ;
compétition ;
prédation ;
maladies ;
perturbations ;
pollution ;
surexploitation ;
incendies ;
espèces introduites ;
combinaison de plusieurs facteurs.

Dans la réalité, les extinctions sont souvent multifactorielles.

IV. Disparition locale, régionale et extinction

Il faut distinguer :

Extinction locale

L’espèce disparaît d’un site.

Extinction régionale

Elle disparaît d’une région entière.

Extinction globale

Elle disparaît définitivement de la planète.

Une population peut donc disparaître d’un jardin tout en restant abondante quelques kilomètres plus loin.

Cette distinction sera importante pour l’analyse des migrations végétales.

V. Le climat comme filtre écologique

Le climat agit comme un filtre.

Chaque espèce possède une gamme de conditions dans lesquelles elle peut :

germer ;
croître ;
fleurir ;
fructifier ;
se reproduire.

Lorsque le climat sort durablement de cette enveloppe :

Conditions favorables
        ↓
Croissance
        ↓
Reproduction
        ↓
Population stable
        ↓
Modification climatique
        ↓
Stress croissant
        ↓
Baisse de reproduction
        ↓
Déclin démographique
        ↓
Migration / adaptation
        ↓
ou extinction locale

VI. Le rôle déterminant de la reproduction

Une erreur fréquente consiste à considérer qu’une plante survit tant qu’elle reste vivante.

Or, du point de vue évolutif :

survivre sans se reproduire ne suffit pas.

Une espèce peut présenter des individus adultes capables de supporter une sécheresse, tout en étant incapable de renouveler ses populations parce que :

les graines ne germent plus ;
les jeunes plants meurent ;
la floraison est décalée ;
les pollinisateurs disparaissent ;
les fruits mûrissent au mauvais moment.

La reproduction constitue donc un indicateur essentiel de l’adaptation climatique.

VII. Le piège de la dette démographique

Une population peut sembler stable alors qu’elle est déjà condamnée à long terme.

Par exemple :

arbres adultes nombreux

→ peu de régénération

→ disparition progressive des jeunes

→ vieillissement de la population

→ effondrement futur.

Il faut donc surveiller :

semis ;
plantules ;
jeunes individus ;
adultes ;
individus reproducteurs.

VIII. Le changement climatique peut déplacer les niches

Une espèce peut ne pas disparaître parce que son habitat est détruit, mais parce que les conditions climatiques favorables se déplacent.

Par exemple :

Aujourd'hui

[ aire climatique favorable ]
████████████████

        ↓ réchauffement

Demain

        [ aire favorable ]
        ████████████████

La population doit alors :

migrer ;
s’adapter ;
utiliser des microrefuges ;
ou disparaître localement.

IX. La vitesse du déplacement climatique

Le problème devient particulièrement important lorsque le climat se déplace plus rapidement que l’espèce.

Une plante possède une capacité de dispersion limitée.

Elle dépend de :

distance parcourue par les graines ;
vecteurs animaux ;
vent ;
eau ;
fragmentation des habitats ;
vitesse de germination ;
âge de reproduction.

Si la vitesse de déplacement de l’habitat climatique dépasse la vitesse de migration de l’espèce, un décalage climatique peut apparaître.

X. Fragmentation des habitats

Une espèce peut posséder la capacité biologique de migrer mais en être empêchée par le paysage.

Exemple :

Forêt ── champ ── route ── ville ── champ ── forêt

Les populations sont isolées.

La fragmentation limite :

dispersion ;
flux génétique ;
recolonisation ;
migration naturelle.

La connectivité devient donc un élément majeur de l’adaptation.

XI. Le rôle du flux génétique

Lorsque deux populations échangent des individus ou des graines, leurs patrimoines génétiques peuvent également être mélangés.

Le flux génétique peut :

augmenter la diversité ;
introduire de nouveaux allèles ;
favoriser l’adaptation ;
ou au contraire diluer certaines adaptations locales.

Son effet dépend donc du contexte.

XII. Le goulot d’étranglement

Lorsqu’une population devient très petite, elle peut perdre une partie importante de sa diversité génétique.

C’est le goulot d’étranglement démographique.

Grande population
██████████████████

        ↓ perturbation

Petite population
████

        ↓

Diversité génétique réduite

Une population appauvrie génétiquement peut avoir davantage de difficultés à répondre à une nouvelle perturbation.

XIII. Le rôle de la dérive génétique

Dans les petites populations, le hasard peut modifier fortement la fréquence des allèles.

C’est la dérive génétique.

Elle peut entraîner la disparition aléatoire de certains variants, même lorsqu’ils ne sont pas défavorables.

Ainsi, évolution et sélection naturelle ne sont pas exactement synonymes.

Les fréquences génétiques peuvent évoluer sous l’effet combiné de :

sélection ;
dérive ;
mutation ;
migration ;
recombinaison.

XIV. Pourquoi certaines plantes deviennent-elles invasives ?

Une espèce devient problématique lorsqu’elle est introduite hors de son aire naturelle et qu’elle parvient à :

survivre ;
se reproduire ;
se disperser ;
établir des populations ;
augmenter ses effectifs ;
éventuellement modifier les écosystèmes.

Mais il faut distinguer :

espèce introduite

espèce naturalisée

espèce invasive.

Toutes les espèces introduites ne deviennent pas invasives.

XV. Le paradoxe de l’invasion

Une espèce peut être parfaitement banale dans son aire d’origine mais devenir extrêmement compétitive ailleurs.

Pourquoi ?

Parce qu’elle rencontre un nouvel ensemble de conditions :

absence de certains prédateurs ;
absence de parasites spécialisés ;
nouvelles ressources ;
perturbations fréquentes ;
compétition différente ;
climat favorable.

Elle peut donc exploiter une niche partiellement disponible.

XVI. L’hypothèse de libération des ennemis

Dans son aire d’origine, une plante peut être contrôlée par :

herbivores ;
champignons ;
bactéries ;
insectes ;
parasites.

Lorsqu’elle est introduite dans une nouvelle région, une partie de ces ennemis peut ne pas être présente.

La plante peut alors consacrer davantage de ressources à :

croissance ;
reproduction ;
dispersion.

Cela peut contribuer à son expansion.

XVII. L’hypothèse de la niche vide

Certaines espèces introduites exploitent des ressources ou des espaces insuffisamment occupés par les espèces locales.

Exemples de situations favorables :

sols perturbés ;
terrains nus ;
zones urbaines ;
bords de routes ;
friches ;
zones agricoles.

Les perturbations humaines peuvent donc créer des opportunités d’installation.

XVIII. Les espèces pionnières

Certaines espèces invasives possèdent des caractéristiques proches de celles des espèces pionnières :

croissance rapide ;
forte production de graines ;
dispersion efficace ;
maturation précoce ;
tolérance aux perturbations.

Elles peuvent coloniser rapidement les espaces ouverts.

XIX. La banque de graines

Certaines plantes produisent une grande quantité de graines capables de rester longtemps dans le sol.

Une perturbation peut alors déclencher :

sol perturbé

→ lumière

→ température favorable

→ germination massive.

La banque de graines devient ainsi une véritable réserve de colonisation.

XX. Reproduction végétative

Certaines espèces peuvent également se multiplier sans reproduction sexuée importante :

rhizomes ;
stolons ;
fragments de tiges ;
bulbes ;
tubercules.

Un seul individu peut ainsi produire rapidement une population importante.

XXI. L’avantage de la rapidité

Dans un environnement perturbé, une plante capable de :

pousser rapidement ;
fleurir tôt ;
produire beaucoup de graines ;
coloniser rapidement l’espace ;

peut disposer d’un avantage considérable.

Mais ce n’est pas nécessairement un avantage dans un écosystème stable et mature.

XXII. Invasivité et changement climatique

Le changement climatique peut modifier le potentiel invasif de certaines espèces.

Le réchauffement peut permettre à certaines plantes de :

survivre plus au nord ;
monter en altitude ;
prolonger leur saison de croissance ;
produire davantage de graines.

De nouvelles combinaisons :

climat + perturbation + introduction

peuvent donc créer de nouvelles dynamiques d’invasion.

XXIII. Les invasions ne sont pas uniquement climatiques

Il serait cependant dangereux de considérer le changement climatique comme la cause unique.

Les invasions sont souvent liées à :

commerce ;
transport ;
horticulture ;
agriculture ;
échanges internationaux ;
infrastructures ;
déplacement de sols.

L’activité humaine augmente considérablement les possibilités de dispersion à longue distance.

XXIV. Le rôle de la perturbation

Les écosystèmes perturbés peuvent être particulièrement vulnérables.

Exemples :

incendie ;
terrassement ;
déboisement ;
surpâturage ;
labour ;
compactage ;
artificialisation.

Une perturbation ouvre des espaces.

Une espèce introduite peut alors les coloniser.

XXV. Pourquoi les espèces locales ne gagnent-elles pas toujours ?

Parce que la compétition dépend des conditions.

Une espèce locale peut être parfaitement adaptée à :

climat ;
sol ;
herbivores ;
saisonnalité.

Mais elle peut être moins performante dans un environnement nouvellement perturbé.

Une espèce introduite peut posséder une combinaison de traits particulièrement efficace dans ce nouvel état du système.

XXVI. Les compromis évolutifs

Aucune stratégie n’est parfaite.

Une croissance très rapide peut nécessiter :

beaucoup d’azote ;
beaucoup d’eau ;
beaucoup de ressources.

Une croissance lente peut être plus efficace dans des conditions pauvres.

Une espèce invasive est donc généralement avantagée dans certains contextes, pas dans tous.

XXVII. Résistance à l’invasion

Un écosystème diversifié peut parfois mieux résister à l’établissement d’espèces introduites.

Plus les niches sont occupées :

moins il reste de ressources disponibles ;
plus la compétition peut être forte ;
plus l’installation d’une nouvelle espèce peut être difficile.

Cela conduit à une idée importante :

la biodiversité peut constituer une forme de résistance biologique aux invasions.

Mais ce principe n’est pas universel : certaines espèces invasives peuvent parfaitement s’insérer dans des communautés très diverses.

XXVIII. Les réseaux trophiques comme défense

Le Tome 7 permet ici de rejoindre directement le Tome 8.

Une plante intégrée à un réseau écologique complexe peut être contrôlée par :

herbivores ;
insectes ;
champignons ;
bactéries ;
prédateurs des herbivores.

Une invasion peut perturber ce réseau.

La question devient donc :

l’invasivité dépend-elle uniquement de la plante, ou de l’ensemble du réseau écologique dans lequel elle est introduite ?

La seconde réponse est généralement beaucoup plus pertinente.

XXIX. Une plante invasive peut devenir une ingénieure de l’écosystème

Certaines plantes introduites modifient elles-mêmes leur environnement.

Elles peuvent modifier :

disponibilité de l’eau ;
structure du sol ;
lumière ;
cycle de l’azote ;
accumulation de litière ;
régime des incendies.

Elles créent alors des conditions favorisant leur propre expansion.

On obtient une boucle :

Installation
    ↓
Modification du milieu
    ↓
Conditions plus favorables
    ↓
Expansion
    ↓
Modification accrue
    ↓
Expansion supplémentaire

C’est une rétroaction écologique positive.

XXX. Quand une espèce locale devient-elle vulnérable ?

La vulnérabilité augmente lorsque plusieurs facteurs se combinent :

aire géographique réduite

faible diversité génétique

faible capacité de dispersion

faible reproduction

habitat fragmenté

stress climatique accru

nouveaux compétiteurs

↓

risque élevé de déclin.

XXXI. Le concept de dette d’extinction

Une perturbation de l’habitat peut ne pas provoquer immédiatement la disparition d’une espèce.

Certaines populations persistent temporairement sous forme de derniers adultes.

Mais si la reproduction ne fonctionne plus, l’extinction future peut être déjà engagée.

C’est une dette d’extinction.

Elle est particulièrement importante dans les paysages fragmentés.

XXXII. Le paradoxe conservation / adaptation

Pour préparer les écosystèmes au climat futur, il faut parfois conserver les populations locales.

Mais il faut également permettre :

migration ;
flux génétique ;
nouvelles provenances ;
hybridations éventuelles.

Il existe donc une tension entre :

préserver l’identité locale

permettre l’évolution et l’adaptation.

Cette question deviendra majeure pour les programmes de restauration écologique.

XXXIII. Ce que cela change pour Omakëya™

La sélection naturelle fournit un principe particulièrement important :

Il ne faut pas seulement sélectionner les plantes individuellement ; il faut sélectionner les assemblages écologiques capables de maintenir leurs fonctions dans le temps.

Cela signifie rechercher :

diversité génétique ;
diversité spécifique ;
diversité fonctionnelle ;
différentes profondeurs racinaires ;
différentes stratégies hydriques ;
différentes phénologies ;
plusieurs stratégies de reproduction ;
connectivité écologique.

XXXIV. Sélectionner pour l’évolution plutôt que pour la stabilité

Une erreur serait de chercher à construire un jardin parfaitement optimisé pour une projection climatique unique.

Un jardin destiné à durer jusqu’en 2100 devra probablement pouvoir faire face à plusieurs trajectoires.

Il vaut mieux rechercher :

un système capable d’évoluer qu’un système parfaitement optimisé pour une seule hypothèse climatique.

XXXV. Une grille d’analyse des espèces

Pour chaque espèce candidate, Omakëya™ pourrait analyser :

Critère	Question
Plasticité	Peut-elle modifier son fonctionnement ?
Résistance	Maintient-elle ses fonctions pendant le stress ?
Tolérance	Supporte-t-elle les dommages ?
Résilience	Récupère-t-elle rapidement ?
Reproduction	Se renouvelle-t-elle efficacement ?
Dispersion	Peut-elle migrer ?
Diversité génétique	Dispose-t-elle d’un réservoir génétique important ?
Compétitivité	Peut-elle exploiter efficacement les ressources ?
Relations écologiques	Possède-t-elle des ennemis naturels ?
Potentiel invasif	Peut-elle se propager hors de son contexte ?
Fonction écologique	Quelle fonction assure-t-elle ?

Cette grille permettrait de sortir du simple classement :

« bonne plante / mauvaise plante ».

XXXVI. Une distinction fondamentale pour le Tome 8

Il faudra finalement séparer trois questions :

1. Pourquoi une espèce disparaît-elle ?

Parce que sa population ne parvient plus à maintenir suffisamment :

survie ;
reproduction ;
dispersion ;
adaptation.

2. Pourquoi une autre se développe-t-elle ?

Parce qu’elle possède une combinaison de caractéristiques lui permettant de profiter des nouvelles conditions.

3. Pourquoi devient-elle invasive ?

Parce que cette expansion intervient dans un nouvel écosystème où elle peut échapper à certains contrôles et modifier les conditions écologiques.

XXXVII. Le principe directeur

La sélection naturelle ne récompense pas les espèces « les plus fortes ». Elle favorise, dans un contexte donné, les combinaisons de caractères permettant de survivre et surtout de se reproduire.

Et cette conclusion est essentielle pour le climat futur :

Une espèce qui semble parfaitement adaptée aujourd’hui peut devenir vulnérable demain, tandis qu’une espèce marginale aujourd’hui peut devenir dominante sous de nouvelles conditions.

C’est précisément pourquoi la conception des écosystèmes du futur doit intégrer la diversité, la dynamique des populations, les migrations, les interactions écologiques et la capacité d’évolution, plutôt que de chercher une liste figée de « plantes du climat de 2100 ».