Introduction à la biosphère - PDF

1 - Introduction - Qu'est ce que la biosphère Les niveaux d'intégration de la vie diff niveaux Relations entre des organismes ou ensemble d'organisme par rapport au milieu (et comment ce paramètre de l'environnement vont modifier certaines fonctions physiologiques de l'organisme) Les différents n...

1 - Introduction - Qu'est ce que la biosphère Les niveaux d'intégration de la vie diff niveaux Relations entre des organismes ou ensemble d'organisme par rapport au milieu (et comment ce paramètre de l'environnement vont modifier certaines fonctions physiologiques de l'organisme) Les différents niveaux : niv Cellulaire = biologie cellulaire et moléculaire niv de l'individu = autoécologie niv de la population = dynamique des population (=déméoécologie) niv de la communauté = synécologie niv du paysage = écologie du paysage 1939, notion est apparue niv de l'écosphère -> biosphere = écologie globale La biosphère la partie superficielle de la Terre où on peut retrouver de la vie (en permanence) Les zones para biosphériques = tous les endroit ou les organismes peuvent des excursions mais ne restent pas toute leur vie (promenade dans les hautes montagnes mais pas en permanence) Ecologie  science des rapport des organismes entre eu et avec le milieu extérieur 1866 -> De base l'écolgie n'est qu'une science (qui est devenue politique ensuite "écologisme" mouvement de penser) Biosphère région de la planète dans laquelle la vie est possible en permanence, et où les organisme vivant Vernadsky, 1926 on distingue 3 compartments : - lithosphère : continents émergés, sols et substrats solide des fonds marins - hydrosphère : océan mondial et les milieux aquatiques d'eau douce - atmosphère : enveloppe gazeuse de la biosphère 2 caractères remarquables sont spécifiques à notre biosphère : - l'eau 💧 - la lumière du soleil ☀️ L'eau est présente partout, à l'état liquide, gazeux ou solide La lumière solaire apporte un flux d'énergie continue à la biosphère (pas la même partout sur le globe et suivant la période de l'année) C'est une source d'énergie unique, qui permet aux végétaux d'élaborer toutes les substances organiques dont ils ont besoin pour édifier leur organisme et pour produire l'énergie chimique et mécanique nécessaire à leur croissance, leur reproduction, leurs fonctions de relations, et autres activités biologiques essentielles. La très grande majorité des organismes vivants dépendent de cette conversion de l’énergie solaire en matière organique par les végétaux. (Certains autres organismes extrêmes dépendront de la chimiosynthèse.) L’énergie solaire étant fournie de manière différentielle et saisonnière, il en sera de même de la production de matière organique En proportion du volume du globe terrestre (qlq kilomètres, pas homogène), la biosphère apparaît en proportion comme une mince pellicule superficielle mais extrêmement complexe Sa composition actuelle résulte de l'action continue des être vivant sur les milieux physico-chimique qui caractérise les couches superficielles de notre planète Example  l'atmosphère actuelle est très différente de l'atmosphère terretre primitive (1/10E6 de la teneur actuele en O2, riche en CO2 et CH4) La biosphère n'est pas homogène la distribution spaciale des océans et des continents est asymétriques le relief des terres émergées t du fond des océans n'est pas homogènes il y a une grandes diversité dans la compositions biogéochimique des sols et des eaux continentales les climats sont très diff d'une région à une autre (variabilité géographique) et a cours des saisons et des années (variabilité temporelle) la répartition et la composition de la végétation est très variable l'abondance et la diversité des espèces est très diff d'un milieu à l'autre ex : pas la même coloration => montre une diff répartition de la végétation selon la saison hemi nord => + de terres émergées/hemi sud - de terres émergées La biosphères est un ensemble de terres écologiques, est un ensemble de milieux écologiques extrêmement diversifié, mais elle n'est pas peuplée de façon aléatoire par les organismes vivants -> les organismes vivants constituent des systèmes biologiques complexes associés à des milieux déterminés, et dans lesquels on trouve des communauté de micro- organismes, des plantes et des animaux dont la distribution et les interactions sont structurées. Chaque communauté, ou biocénose, a plusieurs niveaux d'organisation réciproque dans les relations entre ses divers individus, population et espèces, aisin qu'avec son milieux Une biocénose est un ensemble d'organisme coexistants dans un espace défini : le biotope -> Le biotope est carcatérisé par un ensemble de facteur abiotiques : altitude, climat, conditions météorologiques, courants, concentration en élements biogènes (H20, CO2, O2, nutriments,...) -> Biotope et biocénose exercent l'un sur l'autre de perpétuelles interactions marquées par d'incessants flux d'énergie et de matière  Important L'écologie est l'étude de ces interactions entre les organismes vivants entre eux et avec leur environnement => un biotope et sa biocénose constituent un écosystème Les écosystèmes sont interconnectés Les écosystèmes sont 1 biotope + 1 biocénose on peut avoir des relations indirecte (individu qui vont être emporter par le vent/courant et qui vont rentrer en contact avec une autre population) ses diff écosystèmes sont eux mêmes en contact les uns avec les autres on peut avoir des flux de matières entres les 2 écosystèmes flux d'organite de reproduction, nutritif, avec le courant d'aller en amont et en aval, flux d'organismes ces relations entres les diff ecosystèmes = écocomplexe on peut avoir le concept d'esèces introduites Ces diff ecosystèmes sont connecté etang ou lac est en relation avec les diff écosystèmes du bassin versant, (c'est un secteur du terrain qui fait la ligne du partage des eaux) Tous les écocsys de ce bassin versant vont être interconnectés, on peut aussi avoir des écoulement dans le sols et la nappe phréatique (=> relation fuite vers le sol, ecosyst sous- terrain) Par le léssivage des sols on peut trouvers des éléements de la roches Les échanges ne sont pas à sens unique -> nombre d'organisme qui, au stade adulte, appartiennent à la biocénose des écosystèmes terrestres du bassain-versant (insects, batraciens,...) présentent une phase larvaire qui se dév dans le lac De plus certaines population de la biocénose terrestre se nourrissent d'organismes aquatiques : Oiseaux migrateurs ichtyophages, Loutres, Couleuvres,... Par le biais des mouvements d'air et d'eau et grâce aux déplacements dont sont capables de nombreux organismes ou organites (pollens, graines, spores,...) ! TOUS LES ECOSYSTEMES SONT EN INTERRACTION ETROITE AU SEIN DE LA BIOSPHERE Biosphère mosaïque de grands ensembles écologiques (les macroécosystèmes) ces macrécosystèmes abritent des communauté d'organismes (les biomes) -> 2 groupes distincts : - écosystèmes terrestres 🪨 (terres émergées) - écosystèmes aquatiques 🌊 - écosystèmes aquatiques continentaux, limniques = cours d'eau, lacs, étangs, et marécages - écosystèmes littoraux = lagunes, estuaires, mangroves - écosystèmes marins, océaniques (récifs coralliens) Les grands biomes continentaux Les Facteurs écologiques La répartition géographique des biomes est structuré par les facteurs abiotiques -> on distingue - les facteurs abiotiques : de nature physique et chimique : température, éclairement, salinité, nutriments,... - les facteurs biotiques : alimentation, prédation, parasitisme,... on trouve : - les facteurs abiotiques de conditions (varie dans l'espace et dans le temps) - les facteur de ressources : quantité peut être réduite en partie ou complètement par l'organisme d'autres classifications : - facteurs indépendants de la densité - facteurs dépendants de la densité Loi du facteur limitant ou loi de Liebig 1840 La manifestation de tout processus écologique est conditionné dans sa rapidité et son ampleur par le facteur dont la valeur est la plus faible dans le milieu. => On appelle ce paramètre le facteur limitant Loi de tolérance ou loi de Shelford, 1911 Pour tout facteur de l'environnement (abiotique ou biotique), il existe un domaine de valeur nommé intervalle de tolérance dans lequel tout processus écologique sous la dépendance de ce facteur pourra s'effectuer normalement Notion de valence écologique (amplitude de tolérance) sténoèce : espèce à faible valence écologique (ex : sténotherme) mésoèce : espèce à valence écologique moyenne (ex : mésotherme) euryèce : espèce à valence écologique élevée Lorsque les conditions de milieu sortent de la zone de tolérance d'une espèce, celle-ci peut entrer en résistance Lorsque les conditions du milieu sortent de la zone de tolérance d'une espèce, celle-ci peut entrer en résistance. Résistance = éviter ou tolérer le facteur environnemental ou les fluctuations de ce facteur Evitement ("avoidance") =lié à la mobilité des organismes très mobiles : migrations saisonnières => oiseaux migrateurs peu mobiles : période de stress sous une forme physiologiquement peu active => oeufs, spores, graines, rhizome Tolérance ("tolerance") Le métabolisme est changé par le facteur, mais pas dérégulé => résistance au sel [NaCl] Les facteurs abiotiques (notamment climatiques), structurent la zonation des grands biomes de la biosphère Les paramètres abiotiques vont conditionner les diff climats (8 climats) les grands biomes sont dirigés par les paramètres abiotiques des diff climats -> En fonction de leurs présences et de leurs absence et de leur gamme de tolérance les organismes vont être +/- dev Aire de distribution des organismes Pour une espèce donnée d'un biotope, on définir une aires de répartition géographique, qui est la limite géographique des populations de l'espèce A l'intérieur de cette aire, les populations de chaque espèces sont distribué dans un milieu de vie naturel, appelé l'habitat d'une espèce, auquel elles sont inféodées Dans un habitat, une espèce peut réaliser ses besoins "vitaux" nourriture reproduction arbi Pour chaque espèce on va pouvoir définir la niche écologique (= c'est la "profession" de l'espèce), comment l'espèce va établir le bon fonctionnement de son milieu L'habitat ("adresse" d'une espèce) Plus le milieu est hétérogène + il abrite d'habitats diff ! Les habitats sont imbriqués les uns dans les autres, ainsi une forêt constitue un habitat en soi, mais les racines, les pousses, les branches, les écorces, le feuillages des arbres constituent eux aussi autant d'habitats => des micro- habitats La niche écologique ("fonction" d'une espèce) Dans tout écosystème, il est fréquent que de nbx espèces puissent se rencontrer dans les mêmes habitats En les observant attentivement on remarque qu'elles occupent chacune une niche écologique bien distincte La niche écologique le rôle de l'epsèce (proies, prédateurs,...) dans le fonctionnement de l'écosystème niche fondamentale niche théorique =/ niche réalisée = niche fondamentale - restrictions Distribution géographique des organismes -> Aires très limitées Alyssum pyrenaicum, un seul endroit au monde, (dans les Pyrénées Orientals) -> Aires limitées Galium arenarium, littoral Altantique du Pays Basque à la Bretagne -> Aires moyennes  Quercus ilex, chêne vert du pourtour Méditerranéen (et des côtes Altantiques) Quercus pedonculata, chêne pédonculé en Europe -> Aires très étendues Poa annua, le paturin, est une espèce cosmopolite  Capsella bursa-pastoris, ou bourse à pasteur, est aussi cosmopolite -> Aires continues Galium arenarium, est une aire continue (à tous les spots théoriquement on peut le rencontrer) -> Aires discontinues  Omphalodes littoralis, Cynoglosse des dunes, est une espèce à aires discontinue -> Aires principales et aires satellites (ou disjointes) Daboecia cantabrica, bruyère de cantabirque on la trouve principalement dans le Nord de la penincule ibérique, aire principale et aires satellites (ou disjointes) -> Espèces endémiques d'un territoire Alyssum pyrenaicym = espèce endémique des Pyrénée Oriantales  Galium arenarium = espèce endémique du littoral Altantique Cistus = genre endémique de la région méditerranéenne cactacées = famille endémique américaine Endémique Elle vit uniquement sur un territoire