Quel point commun y a-t-il entre une chauve-souris, un renard et un ver luisant ? Ce sont des animaux nocturnes. Ces caractéristiques communes entre êtres vivants, les chercheurs les appellent aussi traits fonctionnels, ou plus simplement fonctions. Il y en a, bien sûr, une multitude, et une nouvelle discipline, la biogéographie fonctionnelle s’est donné la tâche d’étudier leur répartition géographique. Une étude a, par exemple, montré que la nocturnalité est plus fréquente dans les territoires à forte densité humaine. Très certainement parce que les animaux évitent de côtoyer l’homme, actif pendant la journée. « La particularité de cette science, c’est qu’elle s’appuie sur les fonctions des organismes et non plus sur les espèces pour étudier les écosystèmes », souligne Cyrille Violle, chercheur au Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (Cefe)1, à Montpellier. Il vient de diriger un numéro spécial de la revue PNAS 2 sur le sujet.

Anticiper les conséquences du changement climatique

Ces fonctions portées par les organismes peuvent être des caractéristiques physiologiques, morphologiques ou comportementales. Ainsi, quand Cyrille Violle étudie la répartition des traits fonctionnels des plantes en Amérique, il se focalise sur une vingtaine de caractéristiques telles que la masse des graines, la hauteur des végétaux ou encore la densité de leurs feuilles dont dépend notamment l’absorption de CO₂ de l’atmosphère. Et ce n’est pas un hasard, car, à terme, un des buts principaux de la biogéographie fonctionnelle, c’est de « comprendre et prédire la réponse globale de la planète au changement climatique », explique le chercheur. Mieux connaître le rôle fonctionnel des organismes au sein de leur écosystème, c’est pouvoir anticiper leur réaction en cas de modification de l’environnement.

Pour Cyrille Violle, protéger en priorité les hotspotsFermerZone géographique, terrestre ou marine, représentative de la biodiversité, présentant une grande richesse en espèces. de biodiversité n’est donc pas forcément suffisant. Il faut surtout trouver quelles fonctions sont les plus importantes à préserver face au changement climatique. Ainsi, lors de sa coopération avec le Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement4, à Saclay, l’insertion de données sur les fonctions des organismes dans leurs simulations climatiques en a drastiquement changé les résultats. Mais « il est encore trop tôt pour faire des pronostics précis sur les traits fonctionnels qui pourraient jouer un rôle face au changement climatique », affirme le chercheur.

Défi : étendre les recherches à tous les types d’être vivants

À la croisée de la biologie, de l’éco-informatique, des mathématiques et même de la physique pour les modélisations des échanges biochimiques des organismes avec l’environnement, la biogéographie fonctionnelle est multidisciplinaire. « Ce n’est pas toujours évident, il faut trouver un langage commun et les enjeux scientifiques sont différents pour chaque discipline », pointe Cyrille Violle. C’est aussi beaucoup de temps passé devant l’ordinateur. « L’avènement du Big Data nous permet d’utiliser les données du monde entier sur la géolocalisation des espèces et sur leurs caractéristiques », ajoute-il. Des données qu’il faut ensuite croiser pour obtenir des cartes de la répartition des différentes fonctions du règne du vivant.

À gauche, la densité moyenne des feuilles dans les prairies naturelles françaises qui permet de déduire, à droite, la digestibilité de ces prairies pour les grands herbivores.

À gauche, la densité moyenne des feuilles dans les prairies naturelles françaises qui permet de déduire, à droite, la digestibilité de ces prairies pour les grands herbivores.

C. VIOLLE/Projet DIVGRASS

C. VIOLLE/Projet DIVGRASS

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La jeune discipline, impulsée par des résultats importants chez les végétaux, doit encore se développer. Cyrille Violle est formel, l’un des enjeux de la biogéographie fonctionnelle, c’est de « s’étendre à tous les types d’êtres vivants, des mammifères aux micro-organismes, et aux interactions entre eux ». Un défi pas évident à relever, car « il existe une diversité cachée gigantesque ». Les fonctions des invertébrés du sol, comme les mille-pattes ou les acariens, par exemple, sont particulièrement difficiles à mesurer malgré leur importance dans les écosystèmes pour le recyclage des nutriments notamment. La biogéographie fonctionnelle a encore un long chemin à parcourir.