Physiologie de la conservation

La diversité physiologique est la variation de fonction et de tolérance entre les individus, les populations et les espèces. Elle est le résultat de facteurs génétiques, développementaux et environnementaux. Autrement dit, des animaux d’une même espèce peuvent ne pas avoir la même tolérance à un facteur environnemental, par exemple la température ou la salinité, tout comme des animaux d’espèces différentes n’ont pas les mêmes tolérances. Dans un contexte de conservation, la diversité physiologique d’une espèce ou d’un taxon peut permettre d’identifier les réponses possibles à un changement. Par exemple, la diversité physiologique de tolérance à la température permet de caractériser les risques auxquels les espèces font face selon les variations causées par les changements climatiques globaux. La diversité physiologique des espèces permet également d’expliquer certaines de leur préférence en matière d’habitat. La diversité physiologique des individus au sein d’une population a des implications importantes pour la conservation, par exemple pour le choix d’un site pour un programme de réintroduction[1].

Afin de décrire la niche écologique qu’une espèce est capable d’utiliser, ses tolérances physiologiques doivent être prises en compte, particulièrement pour les espèces rares ou se retrouvant à la limite de leur aire de répartition. La condition physique des individus peut être une approximation afin de déterminer la qualité des habitats qu’ils utilisent, tout comme les dépenses énergétiques. En effet, il est permis de croire qu’un habitat comptant surtout des organismes d’une espèce donnée en bonne santé est de meilleure qualité qu’un habitat qui compterait une majorité d’organismes en mauvaise santé ou devant effectuer des dépenses énergétiques importantes pour survivre en comparaison de leurs congénères bénéficiant d’un bon habitat[1].

Les changements dans l’environnement abiotique affectent physiologiquement les organismes à différents niveaux. L’approche physiologique permet notamment d’effectuer des expériences afin de connaître la réponse des organismes à des sources de stress individuelles ou multiples, ce qui permet de faire des prédictions selon différents scénarios prenant en compte des interactions. Par exemple, un organisme ayant été affecté par la source de stress « maladie » ou « pollution » aura peut-être plus de difficulté à faire face à la source de stress « réchauffement climatique » ou « diminution des précipitations ». Les activités humaines, la pollution et les maladies infligent une variété de stress sur les organismes vivants. Les outils physiologiques permettent de déterminer à partir de quel seuil les sources de stress ont un impact significatif, et si la sévérité de l’impact diffère selon la qualité de l’habitat. Un organisme ayant déjà de la difficulté à survivre dans un habitat perturbé peut ne pas être capable de faire face à un stress donné, alors qu’un individu bénéficiant d’un bon habitat pourrait bien tolérer le même stress. Les organismes disposent d’une certaine plasticité pour s’acclimater à des conditions changeantes dans leur milieu. Dans le contexte des changements globaux, il est important d’évaluer quelles sont les contraintes qui limitent les possibilités de plasticité permettant aux individus de faire face aux modifications environnementales et à la dégradation potentielle de leur habitat[1].

La connaissance de l’endocrinologie des organismes permet de faire le suivi et de manipuler leur statut reproducteur. La physiologie nutritionnelle est également importante afin d’effectuer des choix judicieux dans l’alimentation d’organismes en captivité et de s’assurer qu’ils auront les réserves énergétiques nécessaires afin de se reproduire et concevoir une descendance viable. Les connaissances physiologiques permettent également de minimiser le stress et d’assurer des conditions de captivité adéquates[1].  

Le taux métabolique, la condition physique et les marqueurs de stress sont de puissants outils afin d’évaluer la qualité des habitats. La condition physique, ou l’état de santé général de l’organisme, est un facteur important qui affecte la capacité des animaux à répondre au stress, leur habileté à répondre à leurs besoins, leur fécondité et leur survie. Il s’agit donc d’une approximation du fitness parfois employée. Ces mesures permettent de faire le lien entre la dégradation des habitats et la perte de biodiversité.

Les outils de l'endocrinologie sont principalement la collecte d’échantillon de sang et de fèces, la quantification des glucocorticoïdes, des stéroïdes reproductifs et des hormones de croissance et le taux de grossesse. Les informations obtenues permettent de quantifier le stress causé par les humains et ses sources. Les informations sur la biologie reproductive des organismes permettent le contrôle biologique ou l’élevage en captivité. La fécondité peut également être utilisée comme approximation du fitness.

Les outils écologiques les plus courants sont la biotélémétrie, la température corporelle, les dépenses énergétiques et le taux d’activité. Les mesures obtenues permettent de déterminer et comprendre la distribution et de l’abondance des organismes selon leur tolérance environnementale à différents facteurs. Les tolérances des organismes sont des informations précieuses afin de connaître leurs réponses possibles aux changements environnementaux et permettent le développement de modèles prédictifs. Ces modèles bénéficient d’être couplés à des informations démographiques. En incorporant la dynamique des populations, des instruments de prise de décision peuvent être élaborés.

Cette sous-discipline utilise des modèles théoriques. Ceux-ci fournissent des connaissances sur les facteurs qui guident ou limitent l’évolution physiologique. Le développement de modèles pourrait permettre de prédire à long terme les conséquences évolutives de la sélection pour certains phénotypes physiologiques dans les populations. Les modèles peuvent également assister les chercheurs pour déterminer si la plasticité et la tolérance des organismes sont suffisantes pour suivre la rapidité des changements environnementaux.

Les outils principaux sont différents tests de la réponse immunologique innée et acquise des organismes. Cela permet de comprendre les effets des troubles immunologiques, des maladies et des résistances aux maladies sur la performance et la survie des organismes. La compréhension du comportement et des conséquences des pathogènes peut se révéler importante pour l’analyse de la viabilité des populations rares ou menacées qu’ils infectent. Finalement, les connaissances acquises aident à raffiner les stratégies de surveillance et de contrôle des maladies.

L’outil central de cette sous-discipline est la puce à ADN. Cet outil permet de déterminer le niveau d’expression des gènes. Que certains gènes s’expriment ou non peut révéler des informations sur la réponse d’un organisme à un environnement. Cela permet également la caractérisation de la diversité physiologique au niveau moléculaire et des différences entre les populations.

Les outils neurophysiologiques sont, entre autres, la manipulation de neuropeptides, la biotélémétrie de l’activité neurale et l’examen des effets des sons sous-marins sur les mammifères marins. Bien que le lien avec la conservation soit moins évident, la neurologie permet une meilleure compréhension des comportements animaux. Le comportement animal a une place centrale dans la biologie de la conservation. La neurophysiologie a le potentiel de permettre la manipulation des comportements des animaux, notamment afin de les éloigner des structures humaines.

Cette discipline est particulièrement importante afin de mieux comprendre les effets de la pollution dans l’environnement. Les outils toxicologiques consistent en différentes méthodes de détermination de la présence d’éléments trace (en très faible quantité) et des tests expérimentaux des effets négatifs pour la santé des organismes, autant animaux que plantes. L’obtention d’information sur les effets des contaminants environnementaux sur les organismes permet l’élaboration de stratégies afin de minimiser ces effets. La compréhension des effets sublétaux de la toxicité et de l’interaction des contaminants est également importante. Il existe un grand potentiel dans le domaine végétal, notamment pour l’utilisation de plantes pour restaurer les habitats contaminés. L'étude de la tolérance des plantes aux environnements ayant de hautes concentrations de métaux permet d’examiner les effets des mines sur les habitats.