La Terre est habitée par une grande diversité d’êtres vivants, dont seule une faible proportion est réellement connue.
On peut estimer la biodiversité à l’aide de plusieurs méthodes.
I) L’estimation par échantillonnage
La biodiversité est mesurée grâce à des techniques d’échantillonnage (spécimens ou ADN). On peut obtenir des échantillons lors de sorties de terrain ou d’explorations scientifiques.
Mot-clé
Un échantillonnage est le prélèvement d’une petite partie d’un ensemble, que l’on va examiner et qui permettra d’obtenir des informations sur la totalité de l’ensemble.
Plusieurs méthodes permettent d’estimer la biodiversité à partir d’échantillons :
− la méthode du quadrat offre une estimation de la richesse spécifique (nombre d’espèces) et de l’abondance (nombre d’individus) d’une population, d’une espèce ou d’un plus grand taxon sur une surface délimitée ;
− la méthode du transect permet de réaliser les mêmes estimations le long d’une ligne virtuelle.
II) L’estimation par capture-marquage-recapture
Lorsque l’échantillonnage d’une surface délimitée n’est pas envisageable, il est possible d’estimer un effectif grâce à la méthode de capture-marquage-recapture (CMR), qui repose sur le principe de proportionnalité. En écologie, cette méthode est souvent utilisée pour estimer l’abondance de populations.
C’est d’ailleurs cette méthode que le zoologiste britannique Robert Kettlewell (1907-1979) utilisa pour la phalène du bouleau, un papillon de nuit clair ou sombre qui se repose sur le tronc des bouleaux, et dont la part d’individus sombres de sa population a augmenté depuis la révolution industrielle.
Doc 1a Phalènes du bouleau sur un tronc sombre
Lors de la méthode de capture-marquage-recapture, un grand nombre de phalènes des deux formes sont capturées, marquées au niveau du ventre puis relâchées à la fois dans une zone boisée non polluée et dans une zone polluée. Quelques jours plus tard, une nouvelle campagne de capture est menée.
Doc 1b Un résultat de l’expérience menée par Kettlewell (1955)
Les formes claires recapturées sont plus nombreuses dans les régions boisées, non polluées, où elles peuvent se camoufler sur les troncs clairs et donc échapper aux oiseaux. Elles sont moins nombreuses dans les régions polluées, où les formes claires sont plus visibles sur les troncs d’arbres recouverts de suie.
On peut faire une estimation de la taille N de la population de phalènes à l’aide de l’indice de Lincoln-Peterson. On fait l’hypothèse que la proportion d’individus marqués dans l’échantillon est égale à la proportion d’individus marqués dans la population, c’est-à-dire ; alors .
Avec les données précédentes, on obtient : , soit .
III) L’estimation par intervalle de confiance
On peut aussi évaluer la proportion d’individus qui portent un caractère donné dans la population à l’aide d’un intervalle de confiance, élaboré à partir d’un échantillon. Plus la taille de l’échantillon est grande, plus l’intervalle de confiance est réduit, et donc plus l’estimation est précise.
Un intervalle de confiance est toujours associé à un niveau de confiance, souvent de 95 %. Il permet d’établir la « marge d’erreur » entre les données recueillies dans l’échantillon et les données de la population totale.