CM1 - Introduction à la Biogéographie (PDF)

CM1 - Introduction à la biogéographie I - Définition de la biogéographie Def : Étude de la description et de la compréhension de la répartition des organismes en fonction des facteurs et des processus écologiques actuels et passés Répartition des organismes à la surfa...

CM1 - Introduction à la biogéographie I - Définition de la biogéographie Def : Étude de la description et de la compréhension de la répartition des organismes en fonction des facteurs et des processus écologiques actuels et passés Répartition des organismes à la surface du globe Facteurs et processus écologiques qui régissent cette répartition Répartition actuelle, passée et future Compréhension des rapports entre les organismes et leur environnement - Pourquoi l’espèce X se trouve-t-elle à l’endroit Y aujourd’hui ? Quels sont les facteurs écologiques responsables de sa présence ? - Quels organismes peuvent être étudiés en biogéographie ? - Plusieurs domaines d’étude relatifs à la biogéographie : science pluridisciplinaire  Végétaux supérieurs = 270 000 espèces Champignons = 70 000 Algues et végétaux inférieurs = 40 000 Espèces animales = 1,25 millions Insectes = 950 000 Entre 5 et 10 millions d’espèces sur Terre ! De nouvelles espèces découvertes chaque année : 1) Grenouille Pinocchio (2008, Nouvelle Guinée) 2) Océanite de Nouvelle Guinée (Nouvelle Calédonie, 2022) Espèces menacées Espèces menacées d’extinction à l’échelle mondiale selon l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN; sur la base de 163 040 espèces examinées) 41 % des amphibiens 12 % des oiseaux 26 % des mammifères 37 % des poissons d’eau douce 34 % des conifères 37 % des requins et des raies Nouvelle grande extinction ? - 908 espèces éteintes mondialement (depuis le début des inventaires) - 81 espèces éteintes à l’état sauvage - 10 031 espèces en danger critique d’extinction Facteurs de déclin d’espèces Fragmentation Dégradation et perte d’habitats Introductions d’espèces exotiques et envahissantes (facteurs controversés) Surexploitation des espèces Exemple d’une espèce éteinte à l’état sauvage : le cerf du Père David 1865 : Découverte par Père David à Pékin (parc de l'Empereur de Chine) Espèce déjà disparue à l’état naturel Permission de l'Empereur d’envoyer qq individus en Europe 1894 : Mortalité forte individus du jardin impérial 1939 : Dernier individu en Chine Conservation de 18 individus et reproduction dans domaine en Angleterre 1945-1985 : Dispersion dans différents zoos Réintroduction de 22 individus en Chine Ajrd : 1000 individus Autre ex: le pin de Wollémi en Australie, une espèce “redécouverte” en 1994 Aspect temporel en biogéographie Science de synthèse : descriptive + explicative Fait appel à différentes disciplines (biologie + écologie) - Écologiste : structure, composition et fonctionnement - Biogéographe : distribution spatiale et dynamique temporelle II - Evolution de la discipline Pendant longtemps : science descriptive confinée - Description répartition flores et faunes - Délimitation vastes régions où diversité des espèces est homogène (empires biogéographiques) Années 1960 - Ouverture vers l’écologie et les processus de l’évolution - Processus écologiques responsables de la répartition géographique des organismes (immigration, extinction, compétition…) - Théorie de la biogéographie insulaire (équilibre dynamique) par MacArthur et Wilson (1967) Cette nouvelle approche de la biogéographie implique que la répartition des organismes est fonction de : 1) Facteurs historiques - Phénomènes passés, qui ont agit sur générations précédentes - A l’origine des aires de répartition actuelles 2) Facteurs écologiques - Eléments du milieu pouvant agir directement sur individus pdt phase de leur dvp - Contraintes physiques environnement - Limites physiologiques des organismes - Potentiel d’adaptation des organismes Facteurs écologiques abiotiques (physico-chimiques, climat, substrat, salinité eau…) Facteurs écologiques biotiques (biologiques, relations entre individus) III - Principales branches de la biogéographie 1) Paléobiogéographie - Echelle des temps géologiques (Ma) - Biogéographie passée 2) Biogéographie historique Paléoécologie = Etude de la biogéographie passé “récent” (milliers d’années) - Paléoécologie terrestre (végétation et faune) - Paléoécologie des milieux lacustres (paléolimnologie) - Paléoécologie des océans (paléocéanographie) - Paléoclimatologie (climat) 3) Phytogéographie - Répartition et facteurs responsables chez les espèces végétales 4) Zoogéographie - Répartition et facteurs chez espèces animales - Branche ancienne (on s’y intéresse très tôt) 5) Phylogéographie - Géographie génétique + répartition spatiale de la diversité génétique des individus d’une espèce - Dvp récents en génétique engendrent modifications dans ss classification organismes  IV - Les niveaux d’organisation du monde vivant Règne – Embranchement – Classe – Ordre – Famille – Genre – Espèce - Individu L’espèce 1ère définition : Groupe formé d’individus qui, sur les plans morphologiques et physiologiques, sont distincts des individus formant d’autres groupes 2e définition : Groupe au sein duquel les individus peuvent se reproduire avec succès entre eux, mais non avec les individus des autres groupes (les descendants doivent aussi être féconds sauf cas particulier des hybrides chez certains organismes (ex: tigron)) Dans le système de classification des organismes, une espèce appartient à un « Genre » Selon le cas, un genre comprend généralement de quelques espèces à quelques centaines d’espèces - ex.: le genre Acer = 150 espèces à travers le Monde (p. ex.: Acer saccharum) - ex: le genre Fagus = environ une dizaine d’espèces (p. ex: Fagus grandifolia) - ex: le genre Anas = environ 60 espèces (p. ex.: Anas americana)  Il arrive qu’un genre ne compte qu'une seule espèce : il est monospécifique ex.: le genre Ginkgo n’a qu’une seule espèce = Ginkgo biloba Dans le système de classification, un genre appartient à une « Famille » Une Famille comprend plusieurs genres Noms latins versus noms communs des espèces 1 - Les noms communs ne sont pas universels : ils sont rattachés à une région, une culture, etc Une même espèce peut donc posséder plusieurs noms communs différents (certains à tort) - Exemple : Picea mariana (épinette noire, épicéa, épicéa noir, spruce, épinette à bière) - Exemple : Alnus crispa (aulne crispé, aulne vert, aulne tardif, Saint-Michel) - Exemple: Caltha palustris (populage des marais) = 60 noms français différents  3 - Les noms communs sont souvent inexistants - Exemple : les espèces appartenant au genre Carex (2000 espèces) - Exemple: les insectes 4 - Impossible de déterminer à quel rang dans le système de classification se rattache une espèce décrite par son nom commun : genre ou espèce ? - Exemple : asclépiade commune, le « petit cochon », le cochon de lait (Asclepias syriaca) Genre Pinus = Pins Genre Larix = Genre Picea = Épinette Genre Tsuga = Pruche Genre Abies = Sapins Nomenclature Le binôme est toujours écrit en latin La première lettre du Genre s’écrit toujours avec une majuscule Le nom d’espèce s’écrit toujours en minuscules Le nom latin d’une espèce est écrit avec des caractères différents de ceux du reste du texte (en italique ajrd, en gras ou souligné avant) ATTENTION : le nom d’une famille n’est pas en italique (ex: Bétulacées, Betulaceae) Le binôme peut être suivi de l’autorité : nom complet ou abrégé du 1er descripteur de l’espèce en écriture normale, suivi d’un point quand le nom est abrégé L’autorité n’est pas toujours obligatoire dans un texte On peut l’indiquer quand le nom latin de l’espèce apparaît pour la première fois dans un texte, mais par la suite dans le même texte :  V - La population Def : L’ensemble des individus d’une même espèce colonisant un espace déterminé Souvent, individus d’une espèce répartis en plusieurs populations (ou sous-populations, populations locales), qui sont séparées les unes des autres au sein de leur aire de répartition Individus peuvent se déplacer ou non d’une population à une autre Les mvts de population entraînent de la diversité génétique Ex: l’ours blanc (3 populations) ou le béluga (3 populations) Entre -12 000 et -10 000 ans, la mer de Champlain était salée et attirait baleines et bélugas (fossiles de bélugas) Début 20e, il y avait environ 10 000 bélugas, ajrd plus que 1 000 Le ministère de la colonisation a décidé d’éliminer les bélugas, jugés néfastes pour la pêche Concept de métapopulation Def : Ensemble de populations locales (ou sous-populations) d’une même espèce interconnectées ou non entre elles par des individus qui se dispersent ou non Ensemble de popu locales interconnectées ou non entre elles, dont certaines sont en déclin et peuvent disparaître (temporairement ou définitivement), tandis que d’autres sont démographiquement excédentaires et peuvent réalimenter les autres  L’environnement est fragmenté en habitats Les espèces colonisent les habitats Certains habitats sont favorables à la présence d’une espèce Les habitats favorables peuvent être éloignés les uns des autres ou très proches L’échelle spatiale d’une métapopulation dépend de la capacité de dispersion d’une espèce Métapopulation = ensemble des populations locales en prenant en compte les échanges La création de métapopulations et l’isolement de popu locales résultent souvent de 2 processus au cours du temps 1) Perte d’habitat (réduction superficie totale habitat) 2) Fragmentation de l’aire de répartition/habitat (fragments isolés de plus petite taille) La fragmentation entraîne souvent la perte d’habitats, corrélés, surviennent souvent ensemble  4 modèles de métapopulation En fonction des possibilités d’échanges ou non d’individus entre les populations locales (ou sous-popu)  L’effet de bordure (ou de lisière) Autre csq de fragmentation habitats Causé par changement des cdts biologiques et physiques d’un habitat en raison de la création d’un nouveau milieu adjacent aux cdts différentes Bande plus ou moins large (10-100m) autour des fragments d’habitats résiduels où les cdts environnementales sont un peu différentes de celles de l’intérieur de l’habitat Mélange des 2 milieux sur qq dizaines de m  Des espèces étrangères à l’habitat résiduel (dites “de l’extérieur”) peuvent pénétrer à une certaine distance dans l’habitat à la faveur de ces modifications et avoir des csq néfastes sur les espèces de l’intérieur (“espèces coeur”) Dégradation de la qualité de l’habitat des espèces coeur  VI - La communauté Def : ensemble de populations animales, végétales, et bactériennes partageant un même milieu Fonctionnement dépend des espèces présentes, interactions biotiques intra et interspécifiques + des cdts abiotiques Organismes autotrophes et hétérotrophes Réseaux trophiques - A la base de la dynamique des communautés - Se composent de chaînes alimentaires - Représentent différentes voies par lesquelles les espèces obtiennent de l’énergie à partir de leur environnement Organismes autotrophes VS hétérotophes Organismes autotrophes (Producteurs) : 1er niveau trophique - Utilisent source d’énergie extérieure pour produire leur propre nourriture via photosynthèse - Pas besoin de se nourrir d’autres organismes - Ex: plantes, phytoplancton, algues… - Production annuelle végétal = production primaire - Biomasse : qqt de matière vivante dans un écosystème Organismes hétérotrophes (Consommateurs) Trouvent leur énergie en consommant un autre organisme ou leurs restes - Consommateurs primaires (2e niveau trophiques) : se nourrissent des producteurs (herbivores) - Consommateurs secondaires (3e niveau trophique) : se nourrissent des consommateurs primaires (carnivores) VII - L’écosystème Concept proposé par A. Tansley en 1935 Ss biologique formé par divers organismes vivants ensemble (biocénose) dans un milieu donné et par les éléments de ce milieu qui interviennent dans leur existence (biotope) Ss écologique localisé dans un espace fini, et composé de tt les organismes qui s’y trouvent, ainsi que l’environnement physique avec lequel les organismes interagissent  Dimensions spatiale et verticale variables de l’écosystème Qq m2 à des milliers de km2 De qq cm d’épaisseur à des dizaines de mètre d’épaisseur