Espèce ingénieur

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Dans le domaine de l'écologie et plus précisément des interactions biologiques et interactions durables[1], on parle d' « espèce-ingénieur » pour décrire les espèces qui par leur seule présence et activité modifient significativement à fortement leur environnement (souvent sans directement agir sur un autre organisme). Les termes « organisme ingénieur » et « ingénieur d'écosystème » sont des synonymes.

Fourmis Atta, capables de découper et transporter en quelques dizaines d'heures et sur des centaines de mètres toutes les feuilles d'un arbre tropical qui vient de s'effondrer
Structure émergée d'une termitière, produite par des termites, insectes-cultivateurs de champignons également considérés comme des espèces-ingénieur jouant un rôle considérable dans leur environnement, du sol au sommet de certains arbres, selon les espèces[2]
De nombreux hyménoptères sont des constructeurs, sans être véritablement considérés comme espèces ingénieur, car ne modifiant pas profondément leur environnement
début de pseudorécif construit par Sabellaria alveolata dont le plus grand biorécif s'étend près du Mont Saint-Michel sur 3 km de large et environ 300 hectares, épais d'environ un mètre[3]
Barrage de castors, ici dans une zone partourbeuse à molinies et sphaignes des Ardennes

Cette transformation se fait en leur faveur et souvent en faveur d'autres espèces (on parle alors aussi d'espèces facilitatrices).

Éléments de définition générale[modifier | modifier le code]

L'expression anglophone « ecosystem engineers » aurait été forgée par Jones & al en 1994 pour désigner des organismes qui « modulent directement ou indirectement la biodisponibilité de ressources pour d'autres espèces en provoquant des changements d'état physique des matériaux biotiques ou abiotiques »[4]. Ces auteurs ont indiqué que la fourniture directe de biomasse à une autre espèce n'est pas l'ingénierie mais de simples interactions trophiques ; les « espèces ingénieurs » interagissent avec les autres espèces et leur environnement par d'autres moyens que la chaine trophique, généralement en construisant des structures qui n'existeraient pas sans elles.

Pour le glossaire d’Ifremer, c’est « une espèce qui, par son activité naturelle, change le milieu où elle vit et crée un nouveau milieu qui lui est spécifique. C’est le cas de toutes les espèces qui génèrent leur propre habitat, comme le maërl, les coraux, les hermelles... Le cas d’espèces ingénieur chez les Vertébrés est plus rare : citons le castor [Castor fiber en Europe], en eau douce. L’espèce humaine n’est généralement pas concernée, bien qu’elle soit typiquement « ingénieur » en elle-même ! »[5].

Classification[modifier | modifier le code]

Jones et al. (qui ont créé ce concept) ont ensuite précisé leur définition en différenciant deux catégories d'espèces-ingénieur[6] :

  1. « les Ingénieurs autogéniques de l'écosystème » ; ce sont les espèces qui changent l'environnement par l'intermédiaire de leurs propres structures physiques (ex : Coraux, microalgues à l'origine des falaises de craie...)
  2. « les Ingénieurs allogéniques de l'écosystème » ; qui transforment les matériaux qu'elles trouvent dans l'environnement en les faisant passer d'un état à un autre (ex : castor,pic-vert, vers de terre, fourmis, et être humain[6],[7],[8]...).

Ils distinguent aussi :

  • des espèces qui transforment l'environnement pour accroître leur propre profit
  • des espèces qui modifient l'environnement "accidentellement", et alors au profit d'autres espèces

Ce sont aussi souvent des espèces qui jouent un rôle important de « facilitation écologique »[9] et en matières de résilience écologique et de renaturation [10]et plus généralement en termes de services écosystémiques.

Enjeux et utilisation du concept d’espèce-ingénieur[modifier | modifier le code]

Un des enjeux est de mieux comprendre ces fonctions pour les valoriser dans les pratiques agroenvironnementales, d'agrosylviculture et de génie écologique, et dans la trame verte et bleue quand il s'agit de réhabilitation écologique de milieux physiquement et écologiquement dégradés.

Leur valeur pour la biodiversité et en termes de services écosystémiques les font parfois considérer comme indicateurs du développement durable[11] et certains font l'objet de programmes de réintroductions (le Castor eurasien, qui a failli disparaitre au début du XXe siècle fait par exemple partie des espèces qui ont été les plus réintroduites en Europe).

La notion d’espèce-ingénieur est reprise par les ingénieurs écologues qui cherchent à imiter et/ou utiliser au mieux les processus naturels qui permettent la résilience écologique et avant cela une « auto-réparation » des écosystèmes (à certaines conditions), par exemple pour la restauration de terrains dégradés par les pistes de ski[12].

Certains auteurs tels que François Renaud et ses collègues (Laboratoire de parasitologie comparée du CNRS et de l’Université Montpellier 2) ou des auteurs néozélandais proposent d’appliquer ce contexte à des espèces parasites dont l’action sur le paysage est moins directement visible, mais néanmoins réelle. On a ainsi montré qu’un ver de Nouvelle-Zélande parasite une coque dont il change le comportement (elle ne s’enfouit plus) ce qui modifient fortement ses interactions avec d’autres espèces et le milieu. Cette approche pourrait selon ces auteurs modifier la compréhension de la parasitologie[13].

Dans les milieux aquatiques[modifier | modifier le code]

Récifs et pseudorécifs marins[modifier | modifier le code]

Les coraux de mers chaudes sont les plus connus, mais des organismes comme les hermelles (Sabellaria alveolata) peuvent en zone tempérée construire des pseudorécifs (biorécifs) de taille considérable et sont pour cela aussi considérées comme espèce-ingénieur : la plus grande structure biogénique marine active connue de toute l'Europe en zone intertidale est un biorécif d'hermelles de 3 km de large et environ 300 hectares, sur un mètre de hauteur[3], situé entre la chapelle de Sainte-Anne et la pointe de Champeaux, appelés « crassiers »[14],[15]. Une autre espèce ingénieur de cette même zones est trouvée dans la banquette de la baie du Mont-Saint-Michel, c'est Lanice conchilega[16],[17].

Eaux douces[modifier | modifier le code]

Les écotones des eaux douces sont profondément modifiées par des espèces, dont par exemple certains crustacés (écrevisses[18],[19]) et en Amérique du Sud le ragondin ou le rat musqué en Amérique du Nord. Dans tout l'hémisphère nord le castor américain et le castor eurasien jouent aussi ce rôle, tout en étant de plus capables grâce à leur barrages de constituer des stocks d'eau considérables qui ont une grande importance pour l'alimentation des nappes phréatiques, la biodiversité aquatique et des zones humides, les puits de carbone de type tourbières, la limitation des incendies de forêt et des inondations brutales de l'aval des bassins qu'ils occupent dans les parties hautes des bassin-versants, et même pour les macroclimats selon des études récentes faites en Amérique du Nord. Certaines moules d'eau douce (moule zébrée) et certaines éponges d'eau douce sont des filtreurs qui peuvent s'associer en colonisant par millions d'individus des substrats durs, en créant de nouveau habitats et en épurant cet habitat.

Sur terre[modifier | modifier le code]

De nombreuses espèces modifient leur environnement, mais certaines jouent un rôle fondamental, c’est par exemple le cas des vers de terre dans le sol[20], de même que les termites en zone tropicale

Chez les mammifères[modifier | modifier le code]

Outre le castor, des espèces comme l'éléphant, le sanglier ou l'écureuil jouent un rôle important dans la propagation de certaines spores et graines[21] et modifient ainsi considérablement leur environnement.

Les mammifères qui creusent d’important terriers jouent aussi un rôle d’ingénieur ; ainsi a-t-on montré que le tatou géant qui creuse en Amazonie un nouveau terrier de 5 m de long tous les deux jours offre un nouvel habitat à au moins une vingtaine d’autres espèces, dont par exemple l'ocelot, le renard crabier, différents lézards, des tortues, la martre à tête grise, le fourmilier à collier (Tamandua tetradactyla), le renard à petites oreilles ou (Atelocynus microtis) ou encore d’autres tatous (tatou à queue nue du Sud, à neuf bandes et à six bandes). Dans ces terriers, la température est extrêmement stable (24-25°C)[22],[23].

Chez les oiseaux[modifier | modifier le code]

  • Le Guêpier d'Europe (Merops apiaster) en raison de ses capacités d'aménageur et des effets qu'il a sur l'écosystème (même dans un environnement aride) est considéré par certains auteurs comme espèce-ingénieur[24].
  • Les pics dont les trous seront utilisés par de nombreuses autres espèces (et parce qu’ils régulent les espèces saproxylophages) semblent aussi pouvoir être considérés comme espèces-ingénieur.

Adaptabilité[modifier | modifier le code]

En raison de leur capacité à aménager l’environnement en leur faveur, ces espèces pourraient mieux s’adapter à certains changements environnementaux que d'autres (en conservant l’eau et en favorisant l'alimentation des nappes pour le castor par exemple)[25].

En raison de leurs compétences d'aménageur, dans certain cas de « déséquilibres écologiques » ou de dérèglement climatique, plusieurs espèces-ingénieurs déplacées hors de leur milieu naturel peuvent devenir invasives[26] ou favoriser certaines espèces invasives[27]. Comme certaines espèces pionnières, elles pourraient aussi peut-être rapidement changer d’aire de répartition.

Stratégie de reproduction[modifier | modifier le code]

Chez les espèces dites « supérieures », mammifères notamment ce sont plutôt des espèces à stratégie K, mais chez les invertébrés, notamment bioconstructeurs, il peut s’agir d’espèces à stratégie r (ex : moules[28] et huitres[29] par exemple)[30].

Critique du concept[modifier | modifier le code]

Le concept d'ingénieur de l'écosystème, tel que formulé par ses inventeurs a été critiqué par certains auteurs comme étant trop large pour être vraiment utile[31],[32],[33], mais la plupart des biologistes, géologues et écologues l'ont adopté pour présenter ou analyser certains phénomènes et problèmes écosystémiques.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. Lawton JH (1994) What do species do in ecosystems ? Oikos, 367-374
  2. Dangerfield JM, McCarthy TS & Ellery WN (1998) The mound-building termite Macrotermes michaelseni as an ecosystem engineer. Journal of Tropical Ecology, 14(4), 507-520 (résumé).
  3. a et b Les hermelles dans la baie du Mont Saint-Michel, Bretagne biodiversité, Espace des sciences
  4. organisms that “directly or indirectly modulate the availability of resources to other species by causing physical state changes in biotic or abiotic materials” (Jones et al., 1994)
  5. Ifremer glossaire, Idem Espèce ingénieur, consulté 2014-03-08
  6. a et b Jones CG, Lawton JH, Shachak M (1994) Organisms as ecosystem engineers. Oikos 69, 373–386 (résumé).
  7. Bulot A, Dutoit T, Renucci M & Provost E (2013) Transplantation de la fourmi moissonneuse Messor barbarus comme nouvel outil en ingénierie écologique : Restauration d’une pelouse sèche détruite par une fuite d’hydrocarbures, Colloque Renforcement de Populations: une gestion d’avenir pour les espèces menacées - 26 au 28 août 2013, Beauvais (PPT, 32 diapositives]
  8. Bulot A, Dutoit T, Renucci M & Provost E Harvester ant (Hymenoptera : Formicidae ) transplantations as a new tool in ecological engineering for restoring species - rich plant communites, Myrmecological News, in revisions
  9. Stachowicz, J. J. 2001. Mutualism, facilitation, and the structure of ecological communities. BioScience 51: 235-246.
  10. Byers JE Cuddington K, Jones CG., Talley TS, Hastings A., Lambrinos JG & Wilson WG (2006). Using ecosystem engineers to restore ecological systems. Trends in Ecology & Evolution, 21(9), 493-500
  11. Levrel H (2006) Biodiversité et développement durable : quels indicateurs? ; Thèse de doctorat, École des hautes études en sciences sociales (EHESS)).
  12. Imep-cnrs Présentation (PowerPoint) La notion d'ingénieur de l'écosystème appliquée à la restauration de la végétation sur les pistes de ski, CEMAGREF, UR écosystèmes montagnards
  13. CNRS (1998) Des parasites ingénieurs de l’écosystème... Communiqué de presse daté de septembre 1998
  14. G. Lucas, P. Lefevre, Contribution a l'étude de quelques sédiments marins et de récifs d'hermelles du mont Saint-Michel, Revue des Travaux de l'Institut des Pêches Maritimes (0035-2276), 1956, Vol. 20, p. 85-112
  15. Dubois S (2003) Ecology of Sabellaria alveolata(L.) reefs: Biological inheritance and functional role. MNHN, Paris(France). 247, 2003 ([Dubois, S. (2003). (résumé).
  16. Jaffre M & Desroy N (2009) Valeur fonctionnelle d’un habitat littoral : l’exemple de la banquette à Lanice conchilega de la baie du Mont-Saint-Michel
  17. Toupoint N, Rétière PC & Olivier F (2005) Vénériculture et habitats intertidaux des îles Chausey., avec Ismer.ca
  18. Gutiérrez-Yurrita PJ & Montes C (1998) L’écrevisse rouge (Procambarus clarkii) dans le Parc National de Doñana. L’Astaciculteur de France, 55, 2-6.
  19. Weinländer M & Füreder L (2011) Crayfish as trophic agents: Effect of Austropotamobius torrentium on zoobenthos structure and function in small forest streams. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, (401), 22 (http://www.kmae-journal.org/articles/kmae/abs/2011/02/kmae100057/kmae100057.html résumé]).
  20. Eisenhauer N (2010) The action of an animal ecosystem engineer: identification of the main mechanisms of earthworm impacts on soil microarthropods. Pedobiologia, 53(6), 343-352
  21. Tolon V & Baubet E (2010) L’effet des réserves sur l’occupation de l’espace par le sanglier, ONCFS, Faune sauvage, 288, 3e trim 2010. (PDF, 5 p)
  22. Jeremy Hance (2013) Le tatou géant se révèle être un ingénieur clé de l'écosystème Mongabay (Traduction : Pauline Bollengier) 2013-11-22
  23. Desbiez A & Kluyber D (2013), The Role of Giant Armadillos (Priodontes maximus) as Physical Ecosystem Engineers. Biotropica, 45: 537–540. doi: 10.1111/btp.12052
  24. Casas-Crivillé A & Valera F (2005) The European bee-eater Merops apiaster as an ecosystem engineer in arid environments. Journal of Arid Environments, 60(2), 227-238 (résumé).
  25. Holdsworth AR, Frelich LE & Reich PB (2007) Regional extent of an ecosystem engineer: earthworm invasion in northern hardwood forests. Ecological Applications, 17(6), 1666-1677
  26. Cuddington K & Hastings A (2004) Invasive engineers. Ecological Modelling, 178(3), 335-347.
  27. Crooks JA (2002) Characterizing ecosystem-level consequences of biological invasions: the role of ecosystem engineers. Oikos 97, 153–166
  28. Borthagaray AI, & Carranza A (2007) /222422971_Mussels_as_ecosystem_engineers_Their_contribution_to_species_richness_in_a_rocky_littoral_community/file/d912f50b37b0763df8.pdf Mussels as ecosystem engineers: their contribution to species richness in a rocky littoral community. Acta Oecologica, 31(3), 243-250
  29. Parras A & Casadío S (2006) The oyster Crassostrea ? hatcheri (Ortmann, 1897), a physical ecosystem engineer from the Upper Oligocene–Lower Miocene of Patagonia, southern Argentina. Palaios, 21(2), 168-186
  30. Gurney W, Lawton JH (1996) The population dynamics of ecosystem engineers. Oikos 76 (2), 273–283
  31. Power M (1997) Estimating impacts of a dominant detritivore in a neotropical stream. Trends Ecol. E 12, 47–49.
  32. Reichman OJ & Seabloom EW (2002) Ecosystem engineering: a trivialized concept ? Response from Reichman and Seabloom. Trends Ecol. E 17 (7), 308
  33. Reichman OJ & Seabloom EW (2002) The role of pocket gophers as subterranean ecosystem engineers. Trends Ecol. E 17, 44–49.