La relation espèce-zone (SAC) est un modèle à long terme en écologie et est discutée dans la plupart des livres universitaires sur l'écologie. Ses implications sont pertinentes pour de nombreux aspects écologiques, évolutionniste, conservation et à des fins biogéographiques. Inversement, la relation volume-espèce associée a été en grande partie ignorée. Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Écologie végétale , cette relation peut jouer un rôle écologique fondamental, et il est pertinent pour de nombreuses applications écologiques telles que l'estimation des populations minimales viables, les aires de répartition des espèces et les aires protégées. Dans cette étude à l'échelle mondiale, Roberto Cazzolla Gatti, Doctorat., Professeur associé à l'Institut de biologie de l'Université d'État de Tomsk (Russie) et ses collègues italiens du Centre euro-méditerranéen sur le changement climatique (CMCC) à Viterbe, a étudié cette nouvelle perspective en considérant la hauteur de la canopée comme un indicateur du volume de l'écosystème (« bioespace »), qui influence la richesse végétale des écosystèmes forestiers.

Il y a quelques décennies, l'écologiste forestier italien Lucio Susmel a développé l'idée de bioespace, écrivant que « les caractéristiques des forêts multi-âges sont fonction du bioespace aérien, modifié par les plantes et les animaux vivant dans un environnement physique. » L'écologiste italien a suggéré que « [le bioespace peut être défini comme un] espace protégé au sein duquel il est possible de jouer tous les aspects physiologiques, processus biologiques et évolutifs d'une communauté [...] le paramètre le plus approprié pour évaluer le bioespace est le volume du système qui peut être mesuré par la hauteur moyenne des arbres dominants.

La difficulté de détecter la hauteur d'un arbre depuis le sol et l'absence d'un recensement global de la flore mondiale ont entravé la définition d'un schéma général du volume de l'écosystème forestier et de la diversité des espèces. Les développements technologiques récents tels que la détection et la télémétrie par la lumière (LiDAR) permettent de cartographier la structure verticale des forêts à l'échelle mondiale. Avec la disponibilité de données botaniques précises, tels que la carte mondiale de la hauteur de la canopée de la NASA, qui combine la technologie satellitaire avec des analyses de terrain, cela ouvre des opportunités incroyables en écologie. Le professeur Roberto Cazzolla Gatti déclare :« Nous avons étudié une relation mondiale possible entre la richesse des espèces et la hauteur de la canopée en comparant la carte mondiale haute résolution de la hauteur de la canopée fournie par la NASA avec la carte de la diversité des plantes produite par Barthlott et ses collègues en 2007. »

Les résultats de cette étude ont montré que les canopées plus hautes représentent plus d'espèces végétales – les canopées représentent une troisième dimension pleinement exploitable par ces espèces. En effet, des volumes plus importants peuvent contenir un plus grand nombre d'espèces, mais ce n'est pas seulement une question d'espace disponible.

Gatti dit, "Je suis tombé sur cette idée en travaillant pendant de nombreuses années dans les régions tropicales, forêts tempérées et boréales. Je me demandais pourquoi des canopées plus élevées sont presque toujours associées positivement à des niveaux plus élevés de biodiversité. Si la raison n'était que le climat, qui est capable d'augmenter à la fois la hauteur des arbres et la biodiversité, nous aurions trouvé dans la même bande climatique à travers le monde des niveaux similaires de diversité dans les forêts avec des hauteurs de canopée différentes. Ce n'était pas le cas. Bien que les conditions climatiques soient les mêmes, la biodiversité augmente lorsque les canopées s'élèvent."

L'étude suggère que cette corrélation positive entre la biodiversité et la hauteur de la canopée est due à l'augmentation du bioespace. Plus le volume d'un écosystème forestier est grand, plus les couches et les conditions écologiques qui diversifient l'environnement, y compris la lumière, humidité, ressources alimentaires, Disponibilité de l'eau, possibilité d'escalade pour les lianes, présence d'épiphytes, fougères et autres. Ceci apporte également une preuve empirique aux hypothèses récentes développées par le Pr Cazzolla Gatti sur l'émergence de nouvelles niches liées à la biodiversité, c'est-à-dire l'idée que la biodiversité engendre la biodiversité.

La relation entre la biodiversité et la hauteur de la canopée est particulièrement évidente dans les régions tropicales. En réalité, selon la théorie du gradient latitudinal, les forêts tropicales humides sont, en moyenne, plus grands que les tempérés, et donc offrir plus d'espace pour physiologique, processus biologiques et évolutifs de la communauté. Cette caractéristique permet à des espèces aux traits distincts de coexister et engendre l'émergence de nouvelles niches qui augmentent la richesse d'un écosystème plus stratifié.

Cependant, parce que les gradients climatiques et latitudinaux sont en corrélation avec la hauteur et la diversité des forêts, Cazzolla Gatti et ses collègues ont démêlé leur hypothèse d'une relation pure entre la hauteur de la canopée et la diversité en l'analysant dans différentes zones macroclimatiques selon la classification climatique de Koppen-Geiger. Cette classification reflète une zonation latitudinale et supprime l'influence climatique de la relation hauteur-diversité de la canopée. Cependant, la relation a été observée dans chacune des trois principales zones climatiques et cela a confirmé que la hauteur de la canopée influence la diversité des espèces indépendamment d'autres facteurs tels que les précipitations et la température (c'est-à-dire le climat).

Roberto Cazzolla Gatti dit, « La relation entre la hauteur de la canopée et la biodiversité a été mal prise en compte à ce jour, même s'il joue un rôle important dans l'écologie. En effet, la dimension verticale des écosystèmes, comme proxy du bioespace, doit être considérée conjointement avec la relation bien connue espèce-aire. De plus, la relation que nous avons découverte est fondamentale pour la mise en place d'extensions d'aires protégées, lorsque l'environnement disponible bidimensionnel ne doit pas être considéré seul, mais associé au volume écologique tridimensionnel. En cette ère de changements climatiques et de pressions anthropiques, un grand nombre d'espèces sont exposées au risque d'extinction. Face au besoin urgent de conservation des espèces et d'atténuation du changement climatique, La 3-D n'est pas seulement une approche technologique ludique ou innovante, mais une nouvelle façon d'appréhender la dynamique naturelle pour mieux planifier l'étude et la protection des écosystèmes."