Degrés de tolérance des espèces

La vie est présente presque partout sur Terre, mais elle n'y est pas répartie de manière homogène. On trouve des espèces différentes selon les zones ; certaines espèces cohabitent, d'autres non. Chaque espèce survit et se reproduit le mieux quand un ensemble de conditions environnementales sont réunies. Bien évidemment, ce sont les conditions auxquelles elle est le mieux adaptée. De nombreux facteurs physiques et abiotiques (indépendants des êtres vivants) influencent l'endroit où les espèces vivent. Ces facteurs incluent la température, l'humidité, la composition des sols, le pH, et les niveaux de salinité et d'oxygène.

Tout comme les espèces ont des préférences géographiques, elles ont aussi différents niveaux de tolérance aux conditions environnementales abiotiques. En d'autres termes, une espèce peut tolérer la variation d'un facteur en particulier, mais elle ne peut survivre si ce facteur est trop rare ou excessif. Prenons l'exemple de la température : les ours polaires survivent très bien aux températures basses, mais ils mourraient de chaud sous les tropiques.

D'un autre côté, la girafe supporte très bien la chaleur de la savane africaine, mais elle mourrait rapidement de froid en Arctique. Cet exemple souligne un aspect important des seuils de tolérance : selon le type d’organisme, le niveau de tolérance pour un même facteur est différent. En fait, la tolérance d'un individu donné peut aussi changer au fil du temps. Par exemple, les individus d'une certaine espèce de saumon voient le jour dans un cours d'eau douce, migrent vers l'océan puis reviennent dans les eaux où ils sont nés pour se reproduire. Le saumon supporte d'énormes variations de la salinité (teneur en sel) des différentes eaux qu'il traverse pendant son voyage et il passe également à travers des eaux à des températures très variées.

Il est aussi important de noter que tous les organismes présentent des seuils de tolérance : les microbes, les champignons, les plantes et les animaux, y compris les humains. Alors que la technologie humaine nous permet de vivre et de travailler dans des environnements extrêmes, les humains sont toujours aussi sensibles au froid, meurent d'un coup de chaleur, se noient, s'asphyxient et périssent des suites d'une exposition à l'acide ou du manque d'eau fraîche. Les capacités de protection de notre technologie et notre tolérance au manque ou à l'excès de ces facteurs ont des limites : au-delà de notre seuil de tolérance, nous ne pouvons et ne survivons pas.

Les biologistes s'intéressent souvent à l'étude et à la compréhension des seuils de tolérance des différentes espèces en fonction des facteurs environnementaux. Si, pour un facteur donné, vous réalisez un graphique indiquant combien d'individus d'une population vivent sous tel ou tel seuil, vous obtiendrez presque toujours une courbe en forme de cloche. Jetez un coup d'œil aux deux courbes ci-dessous. L'axe horizontal pourrait renvoyer à n'importe quel facteur abiotique (ou condition environnementale), mais disons qu'il montre le niveau d'oxygène dans les eaux douces des lacs. Si vous étudiez une espèce de poissons en particulier, par exemple le fondule rayé (Fundulus notatus), originaire des États-Unis, vous pourriez tenter de mesurer le niveau d'oxygène de chaque lac où vit ce poisson et aussi d'en relever le nombre d'individus. Et quand vous traceriez le graphique grâce à vos données, cela pourrait ressembler au graphique 1. Ce dernier indique que la majorité des individus vivent dans des eaux où le niveau d'oxygène est moyen, c'est-à-dire là où la courbe présente un pic. À partir de ce pic, si vous vous déplacez vers des niveaux d'oxygène plus bas (à gauche) ou plus élevés (à droite), la courbe diminue, car il y a moins de poissons qui vivent dans les lacs carencés ou saturés en oxygène. Si les niveaux d'oxygène deviennent extrêmement bas ou hauts, cela dépasse le seuil de tolérance de cette espèce de poissons et ces derniers ne survivent pas dans ces conditions.

Maintenant, regardez le graphique 2, qui représente la courbe de tolérance à l'oxygène pour une espèce différente de poissons. Il s'agit ici du méné à queue noire (Cyprinella venusta), un poisson originaire des États-Unis et qui est comparable à une carpe.

Qu'est-ce que le graphique 2 nous indique à propos des ménés à queue noire en comparaison aux fondules rayés ? Le méné a une tolérance plus faible aux écarts d'apport en oxygène que le fondule. On pourrait donc en déduire qu'il est présent dans des zones géographiques plus restreintes que celles où l'on trouve le fondule, car le méné ne supporterait pas les eaux stagnantes où les taux d'oxygène sont plus faibles par exemple. Si vous y regardez de plus près, vous remarquerez que le pic de la courbe pour le méné est un peu décalé vers la droite par rapport à celui du fondule. Ceci montre qu'en comparaison au fondule, le méné est plus à l'aise dans des eaux légèrement plus riches en oxygène.

Les graphiques 1 et 2 présentent tous deux des courbes en forme de cloche. C'est la courbe typique ou normale que vous obtenez lorsque vous représentez des seuils de tolérance et, de manière remarquable, les courbes de cette forme illustrent ce que l'on appelle une distribution normale. On parle aussi de "courbe de Gauss". Elle montre quand les conditions sont parfaites pour une espèce : ni trop chaudes ni trop froides ; assez mais pas trop salées ; pas trop humides ni trop sèches. Ces besoins et préférences pour certaines conditions influencent grandement la répartition des espèces sur la planète et cela peut rapidement devenir assez complexe, quand on sait que plusieurs facteurs abiotiques peuvent agir simultanément sur un individu ou une espèce donnée.