Fitness


Dimanche 5 Mai 2019


On utilise fréquemment le terme anglais « fitness » pour qualifier  des activités susceptibles d’améliorer la condition physique des pratiquants; il est construit à partir de l’adjectif « fit » qui signifie « capable » et du suffixe « ness » qui traduit, en anglais, un état. La meilleure traduction pourrait donc être « capabilité » mais ce nom n’existe pas en français. Fitness n’est donc pas traduit ce qui lui garde son aura commerciale.

En génétique des populations ou en écologie adaptative, il a une signification très précise : c’est la contribution génétique de la descendance d’un individu aux futures générations ou encore le nombre de descendants d’un individu qui auront eux-mêmes des descendants participants à la génération suivante. Il ne faut pas confondre ce terme avec fertilité, un géniteur qui a une nombreuse descendance peut avoir une « fitness » nulle si ses descendants n’ont aucun descendant eux-mêmes. La fitness (traduite quelquefois en français par l’expression « valeur sélective ») n’est intéressante que si nous la comparons à celle de la moyenne de la population à laquelle appartient l’individu. Un individu qui a 2 descendants utiles (c’est-à-dire qui participent à la génération suivante)  dans une population dont le nombre moyen de descendants utiles est de 4 contribuera moins à la génération suivante que l’individu qui a une fitness de 8.

La loi de Hardy Weinberg montre que  les fréquences p et q de deux allèles d’un même gène : A1 et A2 restent invariables d’une génération à l’autre si la fitness moyenne f (nous ne parlons plus ici d’un individu mais d’une population d’individus, il faut donc raisonner avec des moyennes) est la  même pour chaque génotype : A1A1, A1A2 et A2A2.

Si les fitness moyennes de A1A1, A1A2 et A2A2 soit  f1, f2, et f3  sont de valeur décroissante (f1< f2 < f3), on démontre que la fréquence de l’allèle A2 va décroître d’abord rapidement, puis plus lentement, jusqu’à disparaître de la population. Si les fitness moyennes sont de valeur croissante (f1> f2 > f3) alors la fréquence de l’allèle A2 va croître jusqu’à devenir unique dans la population. On retrouve donc ce qu’avait prévu Darwin : les individus d’une population qui portent un caractère défavorable seront peu à peu éliminés de celle-ci.

On doit à R.A. Fisher (1930) les démonstrations expliquant l’élimination d’un gène dans une population en fonction des valeurs différentielles de sa fitness. Pour ce chercheur seule une théorie particulaire de l’hérédité et non une dilution des caractères d’une génération à l’autre, comme on le pensait au temps de Darwin, peut rendre compte, de façon autonome, des mécanismes du changement évolutif. Il liait ainsi la génétique mendélienne à la théorie de l’évolution et consolidait puissamment la force explicative de cette dernière.

Progrès dans les prévisions météorologiques.


Vendredi 5 Avril 2019


On a longtemps cru que les variations du climat étaient imprévisibles et l’espèce humaine a continuellement souffert d’accidents météorologiques qui n’avaient pas été prévus. Les choses ont peu à peu évolué au point que l’on incrimine maintenant les services météorologiques lorsqu’un accident climatique n’a pas été annoncé avec suffisamment de précision.

Le centième anniversaire de la société Américaine de météorologie a été l’occasion pour que des chercheurs* fassent une mise au point sur ce qu’ont été ces progrès.

En 1938, un ouragan a frappé la côte de la Nouvelle Angleterre aux Etats Unis, sans aucune alerte météorologique, il y eut 600 morts. Aujourd’hui grâce aux alertes et bien que les populations côtières soient plus importantes, le nombre de décès est généralement très faible. Les prévisions des ouragans à 72 heures sont plus fiables maintenant qu’elles ne l’étaient à 24 heures il y a  40 ans ; elles permettent de mettre les populations à l’abri et de préserver ce qui peut l’être. Les prévisions numériques du temps à 5 jours, données par les centres météorologiques, sont plus précises que celles à 1 jour données en 1980 ! Des prévisions utiles à 9 ou 10 jours sont déjà émises.

Ces progrès sont dus à l’amélioration des méthodes d’observation, à la modélisation et au stockage de données. L’observation a fait des progrès gigantesques grâce aux satellites météorologiques qui photographient plusieurs fois par jour la couverture atmosphérique. L’utilisation d’ordinateurs plus rapides et plus puissants a permis d’établir des modèles à partir d’une quantité énorme de données ; enfin une meilleure connaissance de la physique atmosphérique et de sa dynamique ont contribué aussi à conforter la véracité des modèles.

Le problème de l’établissement de prévisions fiables tient au fait que les données concernant l’état de l’atmosphère à un moment donné sont incomplètes ou incertaines ; les modèles que l’on bâtit sont dépendants de données initiales imparfaites, il faut donc les corriger au fur et à mesure que de nouvelles données sont recueillies. C’est ainsi que l’on améliore fortement sa capacité prédictive.  On peut aussi établir plusieurs modèles numériques à partir de données initiales légèrement différentes mais toutes également possibles.

Certaines caractéristiques annuelles du système climatique telles que la survenue des moussons sont plus persistantes que la variation du temps au jour le jour, on devrait pouvoir, sur ces systèmes, faire des prévisions saisonnières, annuelles et même pluriannuelles.

Il faut aller vers l’amélioration des prévisions d’autres phénomènes environnementaux liés au climat. La survenue d’inondations provoquées par les tempêtes affectent gravement les zones côtières ; celles consécutives à des pluies orageuses intenses font déborder brutalement les eaux des rivières et provoquent de graves dégâts aux habitations riveraines.  Les incendies émettent des microparticules qui polluent l’atmosphère et peuvent affecter la santé des personnes vulnérables. L’installation d’éoliennes ou de fermes photovoltaïques nécessite une bonne connaissance des conditions locales de la fréquence des vents et de la durée de l’ensoleillement etc.

Comment améliorer encore les prévisions météorologiques ? Il faudra maintenir et améliorer la collecte des données en visant des régions et des périodes d’intérêt spécial, en utilisant de plus en plus des sondes automatiques. Ces nouvelles données ne seront utiles que si elles sont assimilées dans les modèles prévisionnels. L’amélioration des modèles eux-mêmes nécessite une meilleure connaissance des phénomènes physiques : interactions mer-air, nuages–aérosols. Le calcul est essentiel, l’utilisation d’ordinateurs puissants et rapides est indispensable pour traiter simultanément des ensembles de modèles prévisionnels.

Les investissements nécessaires aux prévisions météorologiques sont importants mais, selon les auteurs, les retours sont de 3 à 10 fois supérieurs. Ils notent que les pays en voie de développement devraient, eux aussi, bénéficier de systèmes prévisionnels de qualité.

* R.B. Alley et al. Science, 25 janvier 2019, N°6425, pp. 342-344.     

Vers des systèmes agricoles renouvelés et durables.


Mardi 5 Mars 2019


Il n’y avait pas jusqu’ici de vision globale sur ce que devrait être une agriculture qui « maintien ou accroît la production tout en améliorant les résultats environnementaux » ; un Chercheur* s’est attelé à ce sujet et nous présente un ensemble de préconisations qui valent de schéma général et qu’il appelle « intensification soutenable » (durable).

Pour cet auteur il s’agit de développer des synergies entre les systèmes agricoles et leurs composantes environnementales ; en fait l’agriculture ne doit pas détruire le système paysager qui l’entoure mais s’y insérer de manière à ce que les profits soient réciproques. Le concept est ouvert, il porte son effort sur les résultats plutôt que sur les moyens ; il peut être appliqué à une entreprise de taille quelconque et ne prédétermine ni les technologies, ni les types de productions, ni les modèles à appliquer.

Ce projet vers la durabilité comporte trois recommandations :

L’efficacité se propose une réduction des pertes sur les intrants (nécessaires à l’activité agricoles) et sur les produits (résultats de l’activité agricole).     
Les pratiques agricoles produisent beaucoup de déchets. Les pertes des produits agrochimiques affectent l’environnement, les pertes de récolte réduisent la quantité de nourriture qui sera utilisable. L’efficacité consistera à mieux utiliser les fournitures : engrais, pesticides, eau etc. c’est l’objet de l’agriculture de précision. Il faut remarquer que celle-ci suppose des moyens techniques importants (capteurs, drones, satellites météorologiques etc.) et de bonnes connaissances en biologie. L’agriculteur doit être un excellent technicien.

La substitution se propose de remplacer les technologies et les pratiques agricoles existantes. On substituera, aux cultures du sol, des techniques  plus économes et respectueuses de sa conservation, ainsi on aura recours aux cultures hydroponiques, on préférera les cultures sans labours, les semis directs. On substituera aux pesticides de synthèse des agents de contrôle biologique. On remplacera les producteurs actuels par d’autres plus efficaces issus de la sélection : variétés ou races animales qui convertissent mieux les intrants en biomasse, qui sont mieux adaptées au climat, aux sols, aux parasites.

Le remodelage des systèmes a pour but de maîtriser les processus écologiques que sont : la prédation, le parasitisme, l’herbivorie, la fixation de l’azote, la pollinisation, les dépendances alimentaires etc. Le premier souhait étant de moduler les émissions de gaz à effet de serre, de fournir de l’eau propre, de maximiser la séquestration du carbone, de promouvoir la biodiversité, de disperser et d’atténuer les effets des pestes, pathogènes et mauvaises herbes. Le remodelage doit être l’action la plus transformatrice du projet ; elle aura un effet multiplicatif sur les systèmes de production alors que les deux premières recommandations n’ont qu’un effet additif.

Peut-on à la fois accroître la production tout en protégeant l’environnement ? L’approche multiplicative améliore les rendements en combinant l’utilisation de nouvelles variétés et une direction agro-écologique de l’exploitation ; l’approche additive nécessite une diversification des fermes en un large assortiment de cultures à l’opposé de la monoculture actuelle.

Les traitements conventionnels des pestes et parasites posent problème car, bien souvent non spécifiques, ils détruisent de nombreuses espèces naturelles non parasites (la baisse du nombre d’insectes que nous observons témoigne de l’aberration de ces traitements) ; ils induisent aussi l’apparition de formes résistantes. Un traitement intégré des pestes et parasites est nécessaire ce doit être une boite à outils d’interventions qui combine l’utilisation de pesticides spécifiques avec des techniques agronomiques  et biologiques de contrôle des différentes classes de parasites des cultures.

La mise en place d’agrosystèmes ne peut se concevoir qu’à l’échelle du paysage car ils doivent fournir plusieurs services : production alimentaire, recyclage des aliments, lutte contre les parasites, conservation des sols, stockage du carbone, maintien de la diversité spécifique. Dès lors les actions individuelles libres sont insuffisantes la coopération est indispensable. Une nouvelle connaissance doit être créée collectivement.

Cette vision globale est intéressante ; ce n’est ni une agriculture biologique qui ne sera pas en mesure de nourrir les populations toujours croissantes, ni une agriculture raisonnée qui oublie un peu l’environnement naturel. L’auteur est conscient qu’elle nécessite des investissements importants notamment pour faire une agriculture de précision ; il faudra aussi former les futurs agriculteurs non seulement à la connaissance des techniques agricoles mais aussi à l’écologie. Conscient de ces difficultés il note modestement qu’il n’y a pas d’exigence de « point final parfait ».

* J. Pretty Science, 23 Novembre 2018, N°6417, pp.908-915     

Vers des systèmes agricoles renouvelés et durablesVers des systèmes agricoles renouvelés et durables

L'effet de serre


Mardi 5 Février 2019


Par son rayonnement, le soleil nous éclaire et nous apporte aussi de la chaleur. Grâce à l’analyse du spectre lumineux, nous connaissons communément :
- les ultraviolets invisibles qui provoquent « les coups de soleil en été » ces rayonnements ont une longueur d’onde comprise entre 0,01 micromètres et 0,40 micromètres, ils sont actifs pour la photosynthèse.
- les rayonnements visibles auxquels notre rétine est sensible ; leur longueur d’onde s’étale de 0,40 micromètres à 0,60 micromètres (violet 0,44 ; bleu 0,47 ; vert 0,54 ; jaune 0,58 ; orange 0,60 ; et rouge 0,62). L’arc en ciel, produit par les gouttes d’eau de pluie qui se comportent comme des prismes, nous restitue cette gamme de couleurs.
- les infrarouges invisibles, de longueur d’onde comprise entre 0,76 micromètres et 5 micromètres, sont les ondes énergétiques elles transportent la chaleur.

L’énergie apportée par ces infrarouges est diluée : 1kw par mètre carré de la surface terrestre au maximum, 0,1 kw en moyenne ; elle est intermittente : absente de nuit, faible par temps couvert. Cependant, s’il n’y avait pas de pertes de chaleur, la surface de la terre s’échaufferait et la vie y deviendrait impossible ; en fait la terre qui s’échauffe émet à son tour des infrarouges qui évacuent la chaleur vers le ciel. Le rapport entre l’énergie reçue et celle émise est l’albédo si la terre absorbait tous le infrarouges l’albédo serait égal à 0 et si elle renvoyait toutes les radiations il serait égal à 1.

L’effet de serre tient à ce que la terre ne réfléchit que des infrarouges dont la longueur d’onde est supérieure à 3 micromètres et que ces longueurs d’ondes sont absorbées par le plastique, le verre et certains gaz. Ainsi, la chaleur qu’ils transportent, est piégée par la présence de ces obstacles.

On a utilisé en agriculture cette propriété du verre et du plastique pour faire des serres ; dès lors qu’elles reçoivent de la lumière solaire, leur sol renvoie des infrarouges qui vont être piégés par les parois en verre ou en plastique de la serre, la chaleur intérieure y est ainsi supérieure à l’extérieur et les plantes peuvent y maintenir une activité de croissance. La serre prolonge ainsi la saison favorable aux plantes  et peut empêcher les dégâts de gel.
Les infrarouges réfléchis par la terre sont aussi arrêtés par certains gaz présents dans les couches atmosphériques ce sont des gaz à effet de serre  il y en a cinq principaux : la vapeur d’eau H2O, le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4, le protoxyde d’azote N2O et l’Ozone O3 ; ils vont intervenir ainsi puissamment sur notre climat car ils modifient plus ou moins rapidement la température de l’atmosphère.

La vapeur d’eau est un gaz qui coexiste avec son état liquide : le brouillard, selon les températures et les pressions présentes dans le milieu atmosphérique. C’est ce mélange gaz-brouillard qui constitue l’obstacle le plus efficace au passage des infrarouges. Son effet de serre est cependant très variable et limité car la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère est fonction du va et vient entre l’évaporation des eaux des océans et leur restitution au sol par condensation sous forme de pluies.

Les autres gaz à effet de serre ne changent pas d’état aux températures et pressions qui sévissent à la surface de la terre, leur concentration ne variait que très lentement dans les temps géologiques. Cependant l’homme a modifié cette situation ; il utilise comme source d’énergie,  depuis la révolution industrielle, le carbone fossile ; l’oxydation de celui-ci dans les moteurs produit des quantités colossales de dioxyde de carbone : CO2. Sa concentration dans l’atmosphère terrestre augmente rapidement car la demande photosynthétique principale utilisatrice de ce gaz reste stable sinon diminue. L’effet de serre supplémentaire qui découle de cette émission anthropique du CO2 est déjà perceptible dans le réchauffement climatique de la planète.

Le mouvement de l'eau dans les arbres


Dimanche 6 Janvier 2019


L’eau, aspirée par les racines dans le sol, est transportée vers les branches et les feuilles par le bois du tronc de l’arbre. Ce bois est constitué de vaisseaux formés par la paroi squelettique d’anciennes cellules allongées en prolongation les unes des autres, qui une fois mortes se sont vidées de leur contenu. La jonction de deux cellules du tuyau est libre chez les angiospermes ou garde la membrane primaire de la paroi squelettique cellulaire chez les gymnospermes, la paroi secondaire étant partiellement évidée pour former des trous on parle de tubes criblés.

La montée de la sève brute (celle qui est puisée dans le sol par les racines) doit se faire à l’encontre de plusieurs obstacles physiques : la force de gravité, les forces de friction le long des parois des vaisseaux, enfin le franchissement de la membrane primaire des tubes criblés des gymnospermes. La force de gravité est contrebalancée dans les 10 premiers mètres par la pression atmosphérique, en effet la pression de 1 atmosphère permet de faire monter dans un tube très fin une colonne d’eau jusqu’à 10 mètres environ. Mais au-delà que va-t-il se passer pour un arbre qui peut atteindre ou dépasser 30 mètres ?

L’explication de ce processus n’est pas encore entièrement satisfaisante ; il intervient à la fois la cohésion de l’eau dans les vaisseaux du bois et la transpiration au niveau des stomates foliaires.

Au niveau de la plantule la montée de la sève jusqu’aux feuilles ne pose aucun problème d’interprétation car la prise d’eau au niveau des racines crée une pression osmotique très importante qui fera face, sans difficultés, à la force de gravité qui s’exerce sur la sève présente dans les vaisseaux ; cependant à mesure que l’arbuste croît, l’effet de la pression racinaire s’atténue dans la tige et doit être secondée par une force de succion au niveau des feuilles.

Le parenchyme foliaire est constitué de cellules laissant des espaces libres qui contiennent de l’air humide. Au niveau des stomates, lorsqu’ils s’ouvrent, va se produire une évaporation qui appauvrit en eau l’air humide des cavités du parenchyme foliaire ; les cellules compensent cette perte d’eau mais leur pression osmotique s’accroît et il s’établit un gradient qui va des cellules de la feuilles jusqu’au pétiole et donc jusqu’aux faisceaux du bois. Cette nouvelle force tire vers le haut la colonne de sève et contribue ainsi à son ascension. C’est comme si on aspirait une boisson à l’aide d’une paille.

Enfin ceci n’est possible que si les forces qui agissent en attraction n’entraînent une rupture de la colonne de sève, il faut donc qu’il existe une force qui unit entr’elles des molécules d’eau voisines. Ces forces dites de cohésion, sont des liaisons hydrogènes. La rupture de la colonne de sève entraîne l’incapacité définitive du vaisseau du bois qui la contient à retrouver son activité conductrice ; si de nombreux vaisseaux d’un arbre sont endommagés sa vitalité est fortement affectée une telle situation peut intervenir à la suite d’une longue période de sècheresse.       

Les déforestations où en sommes nous?


Mercredi 5 Décembre 2018


Les arbres jouent un rôle majeur dans la photosynthèse qui prélève le CO2 de l’air et le stocke dans le bois, fournit de l’oxygène nécessaire à la respiration, enfin fabrique des sucres sources d’énergie chimique dont a besoin tout le monde vivant. Ainsi lorsque la déforestation touche la forêt Amazonienne on parle de la destruction de notre « poumon vert ». En réalité on a peu de données sur ce sujet fondamental. Nous allons donc parler des différents types de déforestations, de leur part respective et de leur localisation à partir de données satellitaires (Sentinel 2 de l’ESA) analysées par des chercheurs*  de 2001 à 2015.

Cette étude s’est étalée sur 15 années ; elle a classifié près de 5000 échantillons d’images satellitaires. Grâce à sa durée elle a permis de prédire les causes  des perturbations de la forêt sur tout un réseau de cellules de 100 km2 autour de la terre depuis l’an 2000. Cinq catégories de perturbations dominantes ont été définies : 
1) déforestation par commodité : la forêt ou le couvert buissonnant sont affectés, sur le long terme, à une destination non forestière qui peut-être agricole (notamment des plantations de palmier à huile), minière ou à des infrastructures énergétiques ;
2) déforestation temporaire : une petite surface forestière est transformée temporairement pour la production vivrière ;
3) sylviculture : la forêt est traitée comme un moyen de production après une coupe on pourvoit à sa reconstitution;
4) incendie ;
5) urbanisation.

Durant cette période, la déforestation par commodité (celle qui élimine la forêt et la remplace par une activité utile à l’homme) représente 27 % de tout ce qui peut perturber le couvert forestier mondial. Elle correspond à 5 millions d’hectares de forêt par an et son niveau n’a que peu varié pendant les 15 années de l’étude. Les zones affectées par ces déforestations sont l’Amérique du sud (forêt Amazonienne), l’Asie du Sud Est (Indonésie, Thaïlande) où la forêt primitive est souvent remplacée par le palmier à huile.
La sylviculture représente 26 % des perturbations forestières ; les coupes d’arbres sont programmées et l’espace libéré sera, soit replanté en forêt, soit la forêt se reconstituera naturellement (cas notamment des taillis). La sylviculture concerne les forêts tempérées et boréales elle fournit le bois pour l’industrie et le chauffage.
La déforestation temporaire suivie d’une culture vivrière puis retour à la forêt, représente 24% des déforestations ; Elle se pratique en zone tropicale par des populations villageoises traditionnelles.
Les incendies sont importants en Amérique du Nord et en Russie ils représentent 23% des perturbations de la forêt.
0,6% des déboisements sont attribuables à l’urbanisation. On les trouve à l’est des Etats Unis, en Chine, au Brésil en Indonésie et en Australie. En Afrique sub-saharienne on constate l’expansion d’une urbanisation de faible densité qui contribue au déboisement.

Cette étude montre que la déforestation par commodité reste le moyen le plus répandu de perte de la forêt ; il dépasse en intensité les surfaces traitées en sylviculture ce qui en souligne l’importance. Nous sommes loin du zéro de déforestation que l’on aurait pu croire atteint ; les contraintes prises par les Etats pour protéger leurs forêts naturelles restent peu efficaces.

*P. G. Curtis et al. Science 14 septembre 2018, N° 6407, pp. 1108-1111.

Un oubli dans la lutte contre le réchauffement climatique: le contrôle de la croissance de la population mondiale


Lundi 5 Novembre 2018


Dans mon livre : Environnement l’hypothèque démographique, j’ai bien mis en évidence que l’accroissement de la population mondiale jouait un rôle important dans les émissions de gaz à effets de serre et donc contribuait au réchauffement climatique.

Jusqu’ici personne n’a alerté l’opinion sur ce sujet, mais devant la rudesse du changement climatique qui se profile, on commence à penser qu’il faudrait ajouter aussi une politique de contrôle de la croissance de la population mondiale pour éviter que le palier du réchauffement climatique, lorsqu’il sera atteint, ne soit trop élevé. Ainsi deux Chercheurs de la célèbre revue Science*, interpellent l’IPCC (Panel International sur le Changement Climatique) sur la nécessité qu’il y aurait à inclure une politique familiale dans les recommandations que ce panel  fait aux différents gouvernements pour le contrôle du réchauffement climatique. En offrant volontairement des services sur le planning familial ainsi qu’une éducation améliorée aux femmes et aux jeunes filles, on leur permet de choisir la taille de leur famille, on ralentit la croissance de la population mondiale et on améliore aussi les capacités de ces populations à s’adapter aux conséquences du changement climatique.

Ces auteurs estiment que l’IPCC ignore à tort l’effet de la croissance de la population mondiale sur le réchauffement climatique global ; cette négligence tient à quatre interprétations erronées qui sont rappelées dans l’article et que nous résumons ci-dessous.

La croissance de la population ne serait pas un problème !

De 1960 à 2000, grâce aux progrès de la médecine et au maintien d’un taux élevé des naissances, la population du monde en développement a doublé passant de 3 à 6 milliards d’habitants. Pour tenter de ralentir cet accroissement, des investissements massifs furent faits sur le planning familial de 1970 à 1980. Ils furent arrêtés en 1990 croyant que le déclin de la fertilité observé en Asie et Amérique du Sud allait se produire aussi en Afrique. L’épidémie du SIDA en pleine expansion alors n’allait-elle pas arrêter la croissance de la population subsaharienne ? Ces 10 dernières années deux évènements sont venus troubler cet optimisme ; le taux des naissances est resté très élevé en Afrique subsaharienne et n’a pas baissé comme prévu en Asie et en Amérique du Sud ; la mortalité par le SIDA a heureusement chuté grâce à la trithérapie. De ce fait les projections des Nations Unies pour 2100 ont été revues à la hausse et pourrait atteindre 11,2 milliards d’habitants.

Les politiques familiales ne sont pas efficaces !

32 millions de grossesses non souhaitées se produisent chaque année dans le monde (28 millions dans les pays en voie de développement). Les femmes qui souhaiteraient éviter ces grossesses n’ont pas accès aux services d’un planning familial ou n’ont pas les moyens financiers d’acheter les contraceptifs. Des pressions psychologiques peuvent aussi contribuer à cette situation (désapprobation du partenaire, refus de violer les normes sociales etc…). Les plannings familiaux volontaires réduisent ces oppositions.
Des programmes de haute qualité peuvent avoir de larges impacts. En améliorant la santé et le bien être des femmes, des familles et des communautés, la réduction de la fertilité élimine la pauvreté et la pression sur l’environnement.

La croissance de la population n’a pas d’impact sur le climat !

Si le ralentissement de la croissance de la population mondiale n’est pas le plus important moyen pour réduire rapidement les futures émissions, il pourrait réduire celles-ci de plus de 40% sur le long terme. Le ralentissement de la croissance de la population avec le changement de la structure de la pyramide des âges, peut avoir des effets économiques positifs qui peuvent accroître les émissions, mais cet accroissement est largement compensé par leur ralentissement consécutif à la diminution de croissance de la population. Dans les régions où couramment  les émissions par tête d’individus sont faibles, il va y avoir dans le futur une accélération de l’utilisation de l’énergie ; si elle est associée à une croissance non ralentie de la population cela va produire une augmentation considérable des émissions, si le ralentissement de la croissance de la population intervient cette augmentation ne se produira pas.

La politique familiale est trop controversée pour réussir !

Le planning familial fait l’objet de nombreuses critiques qui proviennent essentiellement de groupes conservateurs sociaux ou religieux.
La contraception encouragerait les échanges de partenaires et affaibliraient la famille. Inciter les femmes à utiliser un moyen de contraception est une atteinte à leur liberté surtout s’il y a coercition (comme cela s’est fait en Chine lorsque l’on a imposé un enfant par couple) ; Mais, d’un autre côté, la coercition existe si la femme n’a aucun moyen de limiter ses grossesses parce que les choix sociaux l’imposent ou qu’elle ne peut accéder aux services du planning familial.
On veut limiter les naissances dans les pays en voie de développement alors que les émissions de gaz à effets de serre sont excessives dans les pays développés. Ne fait-on pas payer aux pays pauvres un problème créé par les pays riches ? Ce fait est réel mais la croissance des populations des pays pauvres va impacter aussi le climat et en dernier lieu nous serons tous affectés. La limitation des naissances est un moyen d’agir sur le climat il serait une erreur de se priver de ce levier qui peut contribuer aussi à améliorer le bien-être des femmes.

En conclusion pour ces auteurs, la croissance rapide de la population est une clé conductrice des émissions et un déterminant de la vulnérabilité aux futurs impacts du réchauffement. Elle doit être considérée comme un levier politique et l’IPCC doit inclure dans ses recommandations une politique de la population.

Comment ne pas adhérer à cet appel, comment ne pas penser que l’IPCC aurait dû depuis longtemps inclure dans ses recommandations une mise en garde sur la croissance incontrôlée de la population mondiale ! Notre bien-être est lié à ce que sera le palier futur atteint par cette croissance ; notre avenir même, en tant qu’espèce biologique, en dépend.

*John Bongaarts et Brian C. O’Neill, Science 17 août 2018, N°6403, pp. 650-652     

Un exemple classique du mécanisme de l'évolution : le mélanisme industriel


Lundi 8 Octobre 2018


Y-a-t-il des exemples du mécanisme de fonctionnement de l’évolution ? Autrement dit a-t-on pu observer des cas où a sévi la sélection naturelle comme l’entendait Darwin ? 
Celui qui est présenté le plus souvent a été observé en Angleterre chez un papillon : la phalène du bouleau. Ce papillon a des ailes blanches en général, il est donc très peu visible pour ses prédateurs lorsqu’il est posé sur un tronc de bouleau. Cependant parmi les individus de cette population  de papillons on en trouve quelques-uns ayant des ailes sombres. Le caractère est héréditaire et obéit aux lois de Mendel un seul gène à deux allèles est responsable du caractère ; l’allèle qui détermine la couleur sombre des ailes domine celui qui détermine la couleur blanche.

Au cours du XXème siècle, on s’est aperçu que la forme ailée sombre, rare jusqu’ici dans les populations naturelles, devenait de plus en plus fréquente dans les forêts à proximité des régions fortement industrialisées qui utilisaient le charbon comme source d’énergie. Ce phénomène a été appelé mélanisme industriel.

Y avait-il une survie plus importante du type mélanique dans un milieu industriel où les poussières issues de la combustion du charbon assombrissent les surfaces (notamment celles du tronc des arbres où se pose le papillon pour se reposer) ? Pour tester cette hypothèse un biologiste Anglais (H. Kettlewell) a capturé un échantillon de la forme mélanique et un échantillon de la forme blanche aux environs de la cité industrielle de Birmingham, il a marqué par une tâche de cire chaque individu des deux échantillons (comme l’on fait pour marquer dans une ruche la reine des abeilles) et il les a relâchés à proximité. Plusieurs jours plus tard, il a capturé un nouvel échantillon de papillons sur le même lieu où il avait procédé au lâchage et il a calculé, parmi ceux qui étaient marqués, le pourcentage des papillons blanc et celui des papillons mélaniques. Les pourcentages étaient nettement plus élevés chez la forme mélanique ; celle-ci avait donc une capacité de survie supérieure à la forme blanche dans ce milieu assombri par les poussières du charbon.

Y avait-il une explication de cette survie plus élevée chez la forme mélanique ? Notre biologiste a marqué un nombre égal de papillons de chacune des deux formes et les a placés sur des troncs d’arbres dans un milieu pollué par le charbon. Caché dans un abri, il a observé ces papillons à l’aide d’une lunette grossissante. Il a pu observer que plusieurs oiseaux visitaient les troncs des arbres à la recherche d’insectes pour se nourrir et que les papillons mélaniques, mieux camouflés, étaient moins fréquemment sujets à la prédation. Ainsi la forme mélanique  prenait peu à peu la place de la forme blanche.

Darwin avait bien noté qu’il y avait dans chaque espèce une variabilité héréditaire. En outre dès lors qu’un caractère héréditaire présentait un avantage pour l’individu qui le portait, il serait préservé par la sélection naturelle et le caractère favorable s’installerait dans la population. L’exemple ci-dessus est une illustration parfaite de la pensée darwinienne.                 




              

La présence humaine contraint les animaux sauvages à une vie plus nocturne


Vendredi 10 Août 2018


Les animaux ont peur des êtres humains, leur premier réflexe est donc de les fuir et de rechercher des lieux où sa présence est rare. Mais ces zones hospitalières se font rares (voir le billet précédent) et les animaux obligés de cohabiter avec l’homme vont accroître leur durée de vie nocturne.

Des auteurs* ont comparé l’activité nocturne d’espèces sauvages soumises à une plus ou moins forte pression humaine. Leur analyse a porté sur 64 espèces de mammifères de taille moyenne à forte (>1kg) ; ces espèces étant  les plus souvent en conflit avec l’homme du fait de leur besoin d’espace. Elle s’est faite aussi à partir de données déjà publiées sur leur comportement journalier et l’intensité de la pression humaine auxquelles elles étaient soumises. Enfin les observations avaient été faites dans des zones réparties sur tous les continents. Les auteurs ont calculé pour chaque mammifère un « rapport risque » qui est le pourcentage d’activité qu’il présente la nuit dans des lieux ou au cours des saisons où la perturbation humaine est forte au pourcentage d’activité nocturne quand la perturbation humaine est faible.

D’une manière générale, l’activité nocturne des mammifères s’accroît d’un facteur 1,36 dans les zones et périodes où la perturbation humaine est élevée par rapport aux lieux où elle est faible. Quel que soit le type de perturbation humaine l’accroissement de l’activité nocturne des mammifères s’accroît ; paradoxalement la chasse n’entraîne pas un effet supérieur  aux autres perturbations (habitat, agriculture etc.). La réponse est générale mais elle est plus intense chez les mammifères de grande taille.

Les contraintes écologiques peuvent limiter la plasticité du comportement. Ainsi des espèces soumises à une présence continue des êtres humains vont accepter cette présence en dépit du coût élevé qui en résulte : stress accru, dépense énergétique élevée correspondant à la lutte contre un prédateur. Des espèces strictement diurnes peuvent quitter aussi l’aire à forte activité humaine laissant la place à des compétiteurs plus nocturnes ou à des espèces invasives. Des espèces apicales, incapables de s’adapter à la peur induite par la présence de l’être humain, diminuent leur activité de chasse cela va se traduire par une modification de la chaine trophique de tout l’écosystème.

Des modifications comportementales apparaissent aussi ; pendant le jour les animaux diurnes vont choisir des habitats plus protégés ou fuir les constructions humaines, ils peuvent rester plus longtemps au repos et diminuer leur période de recherche de la nourriture. Ils peuvent modifier leurs mouvements de veille.  Ainsi l’effet à priori insignifiant du décalage vers une vie plus nocturne est en réalité extrêmement négatif.

Nous n’avons pas conscience de l’effet perturbateur de notre présence vis-à-vis des espèces sauvages et de la peur qu’elle induit. Si notre présence est permanente, elle va les contraindre à changer leur mode de vie et les rendre plus fragiles dans leur compétition pour la survie.

*Kaitlyn M. Gaynor et al. Science 15 juin 2018, N°6394, pp. 1232-12335

Il n’y aura pas de billet en septembre. Bonnes vacances.

Les aires protégées et la pression humaine.


Jeudi 5 Juillet 2018


Devant la perte de biodiversité liée à l’activité humaine (appelée quelquefois 6ème extinction anthropogénique) il avait été décidé de réserver des espaces où cette activité serait limitée ; ainsi depuis le sommet de Rio en 1992, 202 000 aires protégées couvrant 14,7% de la surface de la terre ont été délimitées. La « IIe cible pour la biodiversité d’Aichi » au Japon préconise, avant 2020, l’extension à 17 % des aires effectivement traitées comme représentatives d’aires biologiquement protégées.

Ces aires sont classées en fonction du niveau d’intervention humaine qui y est permis. Cela va de la stricte conservation de la biodiversité : catégories I et II (par exemple le cœur de nos parc nationaux est classé en zone II), aux aires où l’activité humaine est permise ainsi que l’utilisation modérées des ressources qui s’y trouvent : catégories III à VI (la plupart de nos parcs régionaux entrent dans ces catégories).

Quelle est la réalité de la pression humaine dans ces aires protégées ? Des chercheurs*ont utilisé la carte mondiale de l’empreinte humaine pour quantifier l’étendue et la pression humaine à l’intérieur des aires protégées. Cette carte a une précision de 1km2 ; l’empreinte humaine intègre huit caractéristiques de la pression humaine sur l’environnement : la surface de l’habitat, la densité de la population, la durée de l’éclairage nocturne, les surfaces cultivées, les surfaces utilisées en pâturage, les routes, les voies ferrées, les voies navigables. Chacune de ces caractéristiques est affectée d’une note de 0 à 10 (je n’entrerai pas dans le détail de la manière dont la note est calculée) la somme de toutes ces notes donne la valeur de l’empreinte humaine au km2. Ces données sont transformées en intensité de coloration sur un planisphère.

Une empreinte humaine inférieure à 4 indique un espace majoritairement libre de toute structure permanente mais peut contenir une population humaine dispersée. Un score de 4 (équivalent à des pâturages) est considéré comme un seuil raisonnable ; au-delà de 4 on estime qu’il sévit dans la zone une intense activité humaine. Pour analyser la relation entre une aire protégée et la pression humaine, les chercheurs ont calculé, à partir de la carte de l’empreinte humaine mondiale, la moyenne de l’empreinte humaine dans chaque aire protégée et la proportion de chaque aire protégée sous intense pression humaine.

La moyenne de la pression humaine à l’intérieur des aires protégées est de 3,3 alors que la moyenne globale est de 6,16. Cependant si 42% des aires protégées sont indemnes d’activité humaine, 32,8 % sont sous intense activité humaine. Les aires protégées de petite taille sont plus affectées que les aires de grande taille, néanmoins plusieurs petites aires contiennent une faible pression humaine fournissant de l’habitat dans des zones fortement perturbées.

Depuis le sommet de Rio, la pression humaine s’est accrue de 9% sur l’ensemble de la planète et de 6% à l’intérieur des aires protégées. Ce sont les aires protégées les plus anciennes (avant 1993) qui ont été le plus affectées (accroissement de 10%) ; les aires créées après le sommet de Rio sont soumises à une pression marginale moindre.

Bien que les aires protégées soient soumises plus ou moins intensément à la pression humaine, les auteurs reconnaissent que ces aires constituent un progrès pour la conservation de la diversité biologique et qu’il faut non seulement en accroître la surface mais aussi être plus strict concernant leur sauvegarde ou restaurer celles qui sont trop dégradées.


*K. R. Jones et al. , Science 18 mai 2018, N°6390, pp.788-791.

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