Sciences dessus dessous

Lundi 27 février 2017 | Mise en ligne à 13h38 | Commenter Commentaires (7)

La biodiversité, à quoi bon ?

(Photo : Alain Décarie/archives La Presse)

(Photo : Alain Décarie/archives La Presse)

À vue de nez, c’est simple comme bonjour et aussi évident que la couleur du ciel : la biodiversité est une belle et bonne chose qu’il faut préserver des menaces (très réelles) que l’humanité fait peser dessus partout dans le monde. Et ce n’est pas seulement par attachement sentimental envers toute et chacune des petites bêtes de cette planète qu’il faut le faire mais aussi, peut-être surtout, parce que cette diversité de vie rend de précieux «services» à ladite humanité. Il est en effet bien établi en biologie que les écosystèmes les plus diversifiés sont aussi ceux qui, en moyenne, sont les plus productifs — ce qui signifie plus de filtration de l’eau, plus de capture du CO2, plus de nourriture, plus de matériaux de construction, etc.

Bref, c’est simple et évident au point d’être incontestable, disais-je… jusqu’à ce qu’on lise ce texte ma-gni-fi-que du chercheur de l’Université de Sherbrooke Mark Vellend, qui vient de paraître dans la revue American Scientist. Quiconque lit l’anglais devrait le zieuter sans attendre, parce qu’on s’y rend compte qu’il n’y a justement rien de simple là-dedans. En fait, il n’est pas si évident que ça que l’argument des «services», très souvent invoqué pour défendre les politiques de protection de la biodiversité, tienne vraiment la route…

Il y a une sorte de «paradoxe» dans la biologie de la conservation, explique M. Vellend. De manière générale, on considère l’introduction de nouvelles espèces dans un écosystème comme une mauvaise chose, parce que ces «envahisseurs» risquent de prendre la place des espèces locales. Dans certains cas, d’ailleurs, ces dernières sont endémiques et leur disparition à cet endroit signalera leur extinction pure et simple. Ce qui, se dit-on, diminue la biodiversité tant à l’échelle locale que globale.

Voilà pour les a priori théoriques. Mais alors, que faire d’un cas comme celui de la Nouvelle-Zélande, qui a perdu la moitié de ses espèces d’oiseaux depuis l’arrivée de l’Homme (les Maoris au XIIIe siècle, puis les Européens) mais qui, en même temps, a vu son nombre d’espèces de plantes doubler, passant d’environ 2000 à 4000 ?

On peut plaider que c’est une simple question d’échelle, que la colonisation de l’île a amené plus de biodiversité localement mais que, comme les espèces introduites étaient déjà présentes ailleurs, la disparition d’espèces endémiques se traduit par une perte de biodiversité à l’échelle planétaire. Et ce n’est certainement pas faux : on estime que les taux d’extinction sont entre 1000 et 10 000 fois plus rapides, à l’heure actuelle, que le rythme normal — encore qu’il s’en trouve pour contester ces chiffres. Mais cela passe sous silence plusieurs points fondamentaux, que M. Vellend explique en long et en large, qui remettent en question la notion des «services» environnementaux qui justifieraient la protection de la biodiversité. Je résume les principaux :

- En principe, une perte de biodiversité globale devrait aussi s’observer localement, mais nombre d’études «locales» n’ont mesuré aucun recul de la biodiversité. Il y a des remplacements d’espèces, certes, mais généralement pas de baisse du nombre d’espèces, même quand on additionne toutes ces études pour en tirer un méta-analyse. Or, c’est justement à l’échelle locale, pas globalement, que les «services» écologiques se rendent.

- Le sort des espèces qui voient d’autres espèces «envahir» leur territoire varie énormément d’un type d’organisme à l’autre. Sur les îles océaniques, dont l’isolation fait d’excellents «labos», il semble que les oiseaux se tirent très mal d’affaire, possiblement parce que les espèces insulaires isolées depuis longtemps perdent souvent la faculté de voler et deviennent très vulnérables à l’introduction de prédateurs. Pour la faune aviaire des îles, les espèces introduites ne font vraiment que remplacer les espèces d’oiseaux qui s’éteignent. Mais la tendance n’est pas du tout la même pour les plantes et les poissons d’eau douce, qui ne disparaissent généralement pas avec l’introduction de nouvelles espèces et dont la biodiversité a doublé et quadruplé, respectivement, depuis la colonisation de ces îles par l’Homme.

Sur les continents, il est apparemment rare que les espèces introduites remplacent carrément les indigènes, elles ne font généralement que s’y ajouter.

- Bien sûr, il y a des cas patents où le nombre d’espèces chute dramatiquement à cause de l’intervention humaine — quand on rase une forêt pour la remplacer par des champs de maïs, par exemple. Mais cela veut-il dire que cet espace rend moins de «services» à la population des alentours, demande M. Vellend ? Après tout, même si l’endroit filtrera moins bien l’eau (laquelle devra peut-être être traitée davantage pour la consommation humaine à cause de cela), il servira désormais entièrement à produire de la nourriture. Cela vaut-il moins ? Pour une population qui a faim, produire du maïs est certainement plus utile que de garder la forêt sur pied, quitte à sacrifier un peu la qualité de l’eau potable ; mais pour des gens qui ont amplement de quoi se nourrir, la forêt est sans doute la meilleure option.

- Et parlant d’eau, que faire du cas de ces villages forestiers de Colombie-Britannique qui ont absolument besoin de maintenir la forêt autour des lacs où ils puisent leur eau potable — forêt n’est justement pas très diversifiée dans ces endroits ?

Rien de tout cela, précise M. Vellend, ne signifie que tout va pour le mieux dans le meilleur des mondes. Il y a une foule de problèmes environnementaux très préoccupants dont nous finirons tous par payer le prix, tôt ou tard, et oui, il y a beaucoup d’espèces qui sont disparues depuis quelques décennies ou quelques siècles. C’est bien dommage parce que la biodiversité, je suis entièrement d’accord avec M. Vellend sur ce point, a une valeur en elle-même. Mais ça, ce n’est pas un argument scientifique, fait-il valoir, c’est un argument de nature éthique. Et quand on défend la biodiversité, il vaudrait mieux sans doute mieux, pour préserver la crédibilité des scientifiques, le dire ouvertement plutôt que de systématiquement invoquer l’argument instrumental (les «services») alors que ce n’est pas toujours pertinent.

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Mercredi 22 février 2017 | Mise en ligne à 14h59 | Commenter Commentaires (51)

Exoplanètes : vivement James-Webb…

Image : NASA/JPL

Image : NASA/JPL

Ça commence à ressembler à un pattern, il me semble. Une grande agence spatiale publie la découverte d’une ou plusieurs exoplanètes de taille comparable à celle de la Terre ; les médias s’emballent en parlant d’une «nouvelle Terre», d’une «planète habitable» ou d’autres variations sur ce thème ; puis, quand on y regarde de plus près, on se rend compte qu’on ne sait pas vraiment si c’est habitable, que la présence d’eau liquide est théoriquement possible mais qu’on ignore totalement s’il y en a et que, finalement, l’endroit est pas mal différent de la Terre, contrairement à ce que laissent entrevoir les «rendus d’artiste» publiés par les agences spatiales.

C’est l’impression que me fait l’annonce de cet après-midi, au sujet de sept planètes de taille terrestre qui orbitent autour d’une même étoile, Trappist-1. Je ne veux rien enlever au mérite de cette découverte ni à sa portée scientifique : le fait que pas moins de six de ces planètes peuvent théoriquement avoir de l’eau liquide à leur surface et qu’elles soient relativement proches de la Terre (39 années-lumière) en fait de très bonnes cibles pour le futur télescope James-Webb, qui doit être lancé l’an prochain et qui permettra de sonder l’atmosphère des exoplanètes. Pour la recherche de vie, le système Trappist-1 figurera sans doute parmi les premiers endroits qui seront scrutés — ce qui est, en soi, très excitant !

Mais justement, l’annonce d’aujourd’hui illustre parfaitement en quoi le James-Webb sera utile et en quoi on s’énerve (sans doute) pour pas grand-chose. Trappist-1 est une étoile de type «naine ultra-froide». Elle est 12 fois plus petite que le Soleil, à peine plus grosse que Jupiter en fait, et très, très, très peu brillante : 0,05 % de la puissance solaire, et 0,0004 % de sa lumière visible. Juste pour ça, parler d’une «nouvelle Terre» me semble exagéré.

L’étoile étant très petite, ses sept planètes orbitent très proche, ayant des périodes de révolution (temps qu’il faut pour faire le tour de l’étoile) allant de 1,5 à 20 jours. Cela explique pourquoi elles peuvent garder de l’eau liquide à leur surface malgré la faiblesse de leur «ampoule cosmique», mais cela signifie aussi que leurs périodes de rotation et de révolution sont toutes «verrouillées» : elles montrent toujours la même face à leur étoile. Pour trois d’entre elles, de l’eau liquide peut en principe subsister sur la face exposée, et pour trois autres (les trois plus proches de l’étoile), sur la face cachée ou pas loin.

Mais voilà, pour l’évaluer, on ne dispose pas de grand-chose de plus que de la puissance de l’étoile et de la proximité des planètes. Or l’atmosphère peut faire une énorme différence de ce point de vue : sans atmosphère pour retenir momentanément la chaleur du Soleil, la température moyenne de la Terre serait de –18°C au lieu de +15 °C et il n’existerait pas d’eau liquide, ou si peu, sur le «plancher des vaches». En outre, le fait que les planètes de Trappist-1 montrent toujours la même face à leur étoile n’est pas de bon augure : le froid sur la face cachée entraîne fort probablement la condensation des gaz (s’il y en a), ce qui a pour effet d’aspirer vers le «côté obscur» l’atmosphère de la face chaude. Peut-être que cela peut servir de base à une circulation atmosphérique qui réduirait les écarts de températures, mais cela engendrerait vraisemblablement des tempêtes cataclysmiques et quel qu’en soit le résultat, l’endroit est probablement inhospitalier.

En ce moment, on n’a très peu de moyens pour savoir quel genre d’atmosphère possède une exoplanète. En fait, la première observation «exoatmospérique» remonte à l’année dernière et portait justement sur le système Trappist-1, dont trois planètes étaient déjà connues. Et tout ce qu’on peut en dire, c’est que Trappist-1b et Trappist-1c n’ont pas une atmosphère d’hydrogène typique des géantes gazeuses…

Bref, vivement James-Webb (le chercheur de l’UdeM René Doyon aura d’ailleurs justement un instrument sur ce télescope), pour qu’on commence enfin à quitter, au moins un peu, l’univers des «théoriquement possible» et des fausses «nouvelles Terres».

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Usain Bolt, lors de son sprint historique de 2009. (Photo : AFP/archives La Presse)

Usain Bolt, lors de son sprint historique de 2009. (Photo : AFP/archives La Presse)

Les physiciens ont de ces passe-temps, vraiment, à faire dresser les cheveux sur la tête de certains mais qui, moi, me rendent carrément jaloux. Tenez, il y a quelques années, trois physiciens de l’Université autonome nationale de Mexico se sont amusés à analyser dans le détails le sprint historique d’Usain Bolt en finale des championnats du monde de 2009 — le fameux record de 9,58 secondes. Je dis qu’ils se sont «amusés» à le faire, ou du moins je le présume, parce qu’une seule des trois auteurs travaille directement sur ce genre de question dans son travail, les deux autres œuvrant en cosmologie et en physique de la matière condensée. Mais quoi qu’il en soit, leurs résultats sont encore plus étonnants que l’exploit sportif lui-même…

En tenant compte d’une série de facteurs (vent, température pour connaître la densité de l’air, vitesse à chaque instant, poids de M. Bolt, gravité et diverses résistances au mouvement, etc.), ils ont conclu que le vent de dos, même faible (0,9 m/s), avait amélioré sa performance d’environ un dixième de seconde. Et ils ont estimé ceci : «Ces calculs signifient que, sur toute l’énergie déployée par Bolt, seulement 7,79 % ont été convertis en mouvement, alors que 92,21 % ont été absorbés par les forces de résistance (…) ce qui est une quantité phénoménale d’énergie perdue.»

Je me suis servi de cet article pour ma chronique parue hier, où je répondais à la question de savoir pourquoi les sprinteurs/euses ne semblent pas se soucier beaucoup d’aérodynamisme (certains ont des coiffures pas particulièrement profilées) alors que d’autres athlètes, en cyclisme, patin et ski alpin notamment, enfilent des combinaisons et des casques spécialement pour cette raison. La réponse est que la résistance de l’air ne représente pas une grosse partie de la résistance totale au mouvement pour les coureurs — seulement 11 % à vitesse maximale pour Usain Bolt — alors que c’est autour de 90 % de la dépense énergétique pour les cyclistes (le vélo réduit beaucoup les autres forces) et 80 % de la friction qui ralentit les skieurs.

Mais il reste que cela pose une question existentielle : tout ça pour ça ? Tous ces efforts, toutes ces années d’entraînement, tout ce talent pour, en bout de ligne, n’en convertir que 7,8 % en mouvement ? Sans rien enlever au mérite (immense) de Bolt, je n’arrive pas à m’enlever de la tête qu’il y a quelque chose de spectaculairement absurde là-dedans. Et je suis bien tenté d’y voir la preuve mathématique que j’ai raison de détester le jogging — je cours beaucoup, mais toujours après une balle que je tente de faire entrer dans un filet.

Pour être tout à fait honnête, il faut préciser ici que les forces de résistance au mouvement diminuent avec la vitesse : avec le carré de la vitesse pour le frottement de l’air et de façon proportionnelle à la vitesse pour toutes les autres, dans le modèle utilisé par notre trio de physiciens. Mais comme la force déployée par le coureur diminue aussi avec la vitesse que l’on cherche à atteint, cela signifie que le «gaspillage» n’est pas tellement moindre pour les marathoniens — il l’est, c’est évident, mais pas au point de s’approcher des niveaux d’efficacité du patin ou du vélo, loin s’en faut.

Vraiment, je n’ai jamais compris les joggeurs et les lois de la physique ne me facilitent pas la tâche…

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