Calculer les taux d’extinction de fond

Pour discerner l’effet de l’activité humaine moderne sur la perte d’espèces, il faut déterminer à quelle vitesse les espèces ont disparu en l’absence de cette activité. Des études de fossiles marins montrent que les espèces durent environ 1 à 10 millions d’années. Supposons que toutes ces extinctions se soient produites indépendamment et progressivement — c’est-à-dire, la manière « normale » – plutôt que catastrophique, comme ils l’ont fait à la fin du Crétacé il y a environ 66 millions d’années, lorsque les dinosaures et de nombreuses autres espèces animales terrestres et marines ont disparu. Sur cette base, si l’on suivait le destin de 1 million d’espèces, on s’attendrait à observer environ 0,1 à 1 extinction par an – en d’autres termes, 1 espèce disparaissant tous les 1 à 10 ans.

La durée de vie humaine fournit une analogie utile à ce qui précède. Si les humains vivent environ 80 ans en moyenne, on s’attendrait, toutes choses étant égales par ailleurs, à ce qu’un individu sur 80 meure chaque année dans des circonstances normales. (En réalité, le taux de survie des humains varie selon le stade de la vie, les taux les plus bas étant observés chez les nourrissons et les personnes âgées.) Si, cependant, beaucoup plus de 1 sur 80 mourait chaque année, alors quelque chose serait anormal. Il pourrait y avoir une épidémie, par exemple.

Pour que les comparaisons des taux d’extinction actuels soient prudentes, supposons que le taux normal ne soit qu’une extinction par million d’espèces et par an. C’est alors le taux de référence — le taux de fond par rapport auquel on peut comparer les taux modernes. Par exemple, compte tenu d’un échantillon de 10 000 espèces vivantes décrites (à peu près le nombre d’espèces d’oiseaux modernes), on devrait voir une extinction tous les 100 ans. La comparaison avec le nombre réel d’extinctions au cours du siècle dernier fournit une mesure des taux d’extinction relatifs.

Les estimations du taux d’extinction de fond décrites ci-dessus dérivent des espèces abondantes et répandues qui dominent les archives fossiles. En revanche, comme le démontre plus tard l’article, les espèces les plus susceptibles de s’éteindre aujourd’hui sont rares et locales. Ainsi, les données fossiles pourraient sous-estimer les taux d’extinction de fond. Il est cependant important de noter que ces estimations peuvent être complétées à partir de la connaissance des taux de spéciation — les taux d’apparition de nouvelles espèces — de ces espèces qui sont souvent rares et locales. Ces taux ne peuvent pas être beaucoup moins élevés que les taux d’extinction, sinon il ne resterait plus d’espèces.

Pour explorer l’idée des taux de spéciation, on peut se référer à nouveau à l’analogie des durées de vie humaines et se demander: Quel âge ont mes frères et sœurs vivants? La réponse pourrait être n’importe quoi, de celle d’un nouveau-né à celle d’un retraité vivant ses derniers jours. L’âge moyen sera à mi—chemin entre eux – c’est-à-dire environ une demi-vie. Posez la même question pour une souris, et la réponse sera de quelques mois; des arbres à vie longue tels que les séquoias, peut-être un millénaire ou plus. L’âge de ses frères et sœurs est un indice de combien de temps on vivra.

Les espèces ont l’équivalent de frères et sœurs. Ce sont les plus proches parents vivants de l’espèce dans l’arbre évolutif (voir évolution: arbres évolutifs) — quelque chose qui peut être déterminé par des différences dans l’ADN. Le parent le plus proche des êtres humains est le bonobo (Pan paniscus), tandis que le parent le plus proche du bonobo est le chimpanzé (P. troglodytes). Les taxonomistes appellent ces espèces apparentées des taxons frères, suivant l’analogie selon laquelle ils sont séparés de leurs espèces « parentes ».

Plus les différences entre l’ADN de deux espèces vivantes sont grandes, plus la séparation de leur ancêtre commun est ancienne. Des études montrent que ces différences accumulées résultent de changements dont les taux sont, d’une certaine manière, assez constants — d’où le concept d’horloge moléculaire (voir évolution: L’horloge moléculaire de l’évolution— – qui permet aux scientifiques d’estimer le temps de la scission à partir de la connaissance des différences d’ADN. Par exemple, d’après une comparaison de leur ADN, le bonobo et le chimpanzé semblent s’être séparés il y a un million d’années, et les humains se sont séparés de la lignée contenant le bonobo et le chimpanzé il y a environ six millions d’années.

L’avantage d’utiliser l’horloge moléculaire pour déterminer les taux de spéciation est qu’elle fonctionne bien pour toutes les espèces, qu’elles soient communes ou rares. Il fonctionne pour les oiseaux et, dans l’exemple précédent, pour les singes vivant en forêt, pour lesquels très peu de fossiles ont été retrouvés. Dans l’exemple précédent, le bonobo et le chimpanzé se sont séparés il y a un million d’années, suggérant que les durées de vie de ces espèces sont, comme celles des espèces marines abondantes et répandues discutées ci-dessus, à des échelles de temps de plusieurs millions d’années, du moins en l’absence d’actions humaines modernes qui les menacent. Ce n’est cependant qu’un exemple. Existe-t-il des preuves que la spéciation peut être beaucoup plus rapide?

Jusqu’à récemment, il semblait y avoir un exemple évident d’un taux élevé de spéciation — un « baby-boom » des espèces d’oiseaux. Son existence a permis la possibilité que les taux élevés d’extinction des oiseaux observés aujourd’hui ne soient qu’un élagage naturel de cette exubérance évolutive.

De part et d’autre des Grandes Plaines de l’Amérique du Nord se trouvent 35 paires de taxons frères, y compris des oiseaux bleus de l’Ouest et de l’est (Sialia mexicana et S. sialis), des chatons à tige rouge et à tige jaune (considérés tous deux comme des sous-espèces de Colaptes auratus) et des colibris à gorge rubis et à menton noir (Archilochus colubris et A. alexandri). Selon l’interprétation de la spéciation rapide, un seul mécanisme semblait les avoir toutes créées. Chaque paire de taxons frères avait une espèce parente à travers le continent. Ensuite, une avancée majeure de la glaciation au cours de la dernière partie de l’époque du Pléistocène (il y a 2,58 millions à 11 700 ans) a divisé chaque population d’espèces parentes en deux groupes. Chaque paire de groupes isolés a évolué pour devenir deux taxons frères, l’un à l’ouest et l’autre à l’est. Enfin, la glace s’est retirée et, à mesure que le continent devenait suffisamment chaud, il y a environ 10 000 ans, les taxons frères ont élargi leur aire de répartition et, dans certains cas, se sont rencontrés à nouveau. (Pour plus d’informations sur ce mécanisme de spéciation, voir evolution: Spéciation géographique.)

L’histoire, bien que convaincante, est maintenant connue pour être fausse. Les données moléculaires montrent qu’en moyenne, les taxons frères se sont séparés il y a 2,45 millions d’années. Cela signifie que la durée de vie moyenne des espèces de ces taxons est non seulement très plus ancienne que l’explication de la spéciation rapide pour eux, mais est également considérablement plus ancienne que l’estimation d’un million d’années du taux d’extinction suggérée ci-dessus comme référence prudente.

Des études moléculaires révèlent que de nombreuses espèces sœurs ont été créées il y a quelques millions d’années, ce qui suggère que les espèces devraient également durer « quelques millions » d’années. En effet, ils suggèrent que le taux de fond d’une extinction parmi un million d’espèces par an peut être trop élevé. Néanmoins, ce taux reste une référence pratique pour comparer les extinctions modernes.