Écosystèmes et communautés PDF

Écosystèmes et communautés    Individus : o Individus fonctionnels = « ramets »(« modules » en fr) o Individus génétiques = « genets » o Individus coloniaires (coraux, certaines bactéries) Population = ensembles des individus d’une même espèce présents simultanément dans une zone géographique...

Écosystèmes et communautés    Individus : o Individus fonctionnels = « ramets »(« modules » en fr) o Individus génétiques = « genets » o Individus coloniaires (coraux, certaines bactéries) Population = ensembles des individus d’une même espèce présents simultanément dans une zone géographique donnée. NB : d’un point de vue génétique, ces individus constituent une unité de reproduction (-> « génétique des populations ») Communauté = ensemble des populations animales, végétales et microorganismes vivant dans une zone géographique donnée, à un moment donné, et qui interagissent. Qu’est-ce qu’une communauté écologique (=biocénose) ?    Définition : l’ensemble des populations animales, végétales et microorganismes vivant dans une zone géographique donnée, à un moment donné, et qui interagissent. Les plantes, les animaux et les microorganismes d’une communauté sont liés par des relations alimentaires, et par d’autres interactions (suite du cours) La communauté écologique constitue la biocénose c’est-à-dire la partie vivante (biotique) d’un écosystème Écologie des communautés C’est l’études des interactions entre les organismes vivant dans une aire donnée.  En pratique, il est impossible d’étudier toutes les espèces d’une communauté. On se limite à des ensembles plurispécifiques définis en fonction des problématiques o Ex : les poissons du lac ou les graminées et les herbivores d’une prairie Qu’est-ce qu’un écosystème ?    Définition : Un écosystème est l’ensemble formé par l’association d’une communauté d’êtres vivants (la biocénose) et l’environnement physique et chimique (le biotope) avec lequel cette communauté interagit. Les éléments constituant un écosystème développent un réseau d’échanges d’énergie et de matière. Terme créé par Arthur G. Tansley en 1935 pour désigner « l’unité de base » de la nature. Qu’est-ce que le biotope ?  Définition : le biotope désigne la composante abiotiques (physique et chimique) d’un écosystème o Caractéristiques chimiques  Teneur en éléments chimiques (ex. carbone, azote, ions ...)  Présence de pollutions chimiques  Teneur de l’eau  Etc... o Caractéristiques physiques  Luminosité et type de lumière  Conductivité thermique, température  Radioactivité  Etc... Le biotope peut être décrit sous divers angles : géologiques, édaphique (sol), hydrologique, climatique  Les caractéristiques du biotope vont en partie déterminer la biocénose qui en retour pourra modifier le biotope (notion rétroaction)  Les limites physiques d’un écosystème o Un système= un ensemble ayant de fortes interactions entre ses éléments propres et des interactions moindres aves les éléments extérieurs (système ouvert)  Ex : récif corallien, chênaie sessiliflore, toundra, réservoir d’eau dans une plante  Rappel de la définition d’écologie : « science des interactions entre l’organisme et leur environnement biotique et abiotique » o Exemples d’interactions (influences) entre l’environnement et l’organisme :  La lumière est indispensable à la photosynthèse  La température influence la période d’activité (animaux, végétaux)  Le pH conditionne la formation des coquilles chez les coccolithophoridés Qu’est-ce qu’un biome ?     Définition : Un biome est un ensemble d’écosystèmes caractéristique d’une aire biogéographique et nommé à partir de la végétation qui y prédomine et y est adaptée Il est l’expression des conditions écologiques du lieu à l’échelle régionale ou continentale : o La géologie et le climat qui modulent la nature du sol, o Le climat et le sol qui définissent le biotope  Ex : forêt tropicale humide, désert subtropical et la toundra (entre autres) Les biomes aquatiques, qu’ils soient d’eau douce ou de milieu marin, ne sont pas définis sur une base climatique Leur définition fait appel à une localisation spatiale o Dans les eaux sales ou douces  Si sales, on a par exemple : plateau continentaux, océan profond, milieux polaires, etc.  Si douces, on a par exemple : ruisseaux, rivières et fleuves, mares et étangs, lacs. Localisation des biomes  Répartition des climats et circulation atmosphérique o Rôle des circulations océaniques o Rôle de l’orographie Exemples de biomes  Déserts : est une zone où des très faibles précipitations se produisent à de rares occasions, et où par conséquent les conditions de vie sont favorables seulement pour les organismes adaptés à la sécheresse. A une même contrainte les organismes peuvent répondre de façon similaire (convergence évolutive), par exemple les cactées et les euphorbes sont des lignées évolutives très différentes.  Le désert est caractérisé par une contrainte climatique et se retrouve à plusieurs latitudes.  Forêts tropicales humides : Les forêts humides tropicales et subtropicales constituent un biome des zones intertropicales caractérisé par une formation végétale arborée haute et dense ainsi qu’un climat chaud et très humide. C’est le biome le plus riche en diversité spécifique, tant pour les arbres que pour la flore herbacée ou la faune en général. Exemple : jusqu’à plusieurs centaines d’espèces d’arbres par hectare, contre dizaine d’espèces par hectare en milieu tempéré. Biosphère  Biosphère = ensemble des organismes vivants et des milieux de vie sur terre. Comprend donc la totalité des écosystèmes présents sur ou dans la lithosphère, l’hydrosphère et l’atmosphère.  La niche écologique : c’est la « position » (multi-dimensionnelle) occupée par une espèce dans un écosystème. o Niche fondamentale est définit par l’ensemble des conditions environnementales (physico-chimiques) dans lesquelles une espèce peut se développer o Dans ces conditions physico-chimiques, les interactions biologiques (interactions avec les autres espèces de la communauté) vont modifier (le plus souvent limiter) la distribution d’une espèce à sa niche réalisée  La description de la niche écologique d’une espèce comprend donc un recensement des interactions de l’espèce d’intérêt avec les autres espèces de la communauté. o Exemple :  NF : intervalle de température toléré, moment de la journée où elle est active et la hauteur du nid  NR : espèces d’insectes qu’elle consomme, ses parasites, ses prédateurs Les interactions biotiques dans une communauté A. Compétition : --/-o Il y a compétition quand 2 espèces ont besoin d’une ressource en quantité limitée, de sorte que la disponibilité de la ressource pour une espèce diminue quand la deuxième espèce est présente. o L’intensité de la compétition augmente quand les deux espèces ont des niches écologies similaires (« recouvrement » de niches écologiques) Le principe d’exclusion compétitive : Que se passe-t-il quand deux espèces présentent un recouvrement important de niche ? B.  C. D. E. « Croissance logistique » compétition intraspécifique (capacité de charge du milieu) La prédation au sens large (+/-) o Prédation : un animal en tue un autre et le mange o Parasitisme : est une relation dans laquelle le parasite tire profit de l’hôte, en vivant soit à l’intérieur de l’hôte (endoparasite), soit à l’extérieur de l’hôte (ectoparasite) o Herbivorie : un animal consomme une plante peut ressembler à  De la prédation : la plante entière est consommée  Du parasitisme : une partie de la plante est consommée o Parasitoïdes : organisme qui se développe aux dépens d’un hôte dont il entraîne la mort o Pathogènes : organisme microscopiques (bactéries, champignons, virus, protozoaires, etc.) qui provoque des maladies.  Adaptations des prédateurs : camouflage  Défenses des végétaux : chimiques, mécaniques  Défenses des animaux : chimiques, mécaniques L’évolution permanente d’une espèce est nécessaire pour maintenir son adaptation relative aux évolutions des espèces avec lesquelles elle co-évolue. o C’est la « course aux armements » de l’hypothèse de la Reine rouge de Leih van Valen, 1973. Mutualisme (+/+) o Mutualisme : interaction bénéfique aux deux partenaires Commensalisme (+/0) o Commensalisme : relation bénéfique pour un partenaire et neutre pour l’autre Amensalisme (0/-) o Amensalisme : relation négative pour un partenaire et neutre pour l’autre Types d’interaction Compétition Signes -/- Pédation +/- Mutualisme +/+ Commensalisme +/0 Amensalisme 0/+ Effets de l’interaction Les 2 espèces souffrent de l’interaction Une espèce bénéficie de l’interaction, l’autre en souffre Les 2 espèces bénéficient de l’interaction Une espèce bénéficie, l’autre n’est pas affectée Impact négatif sur une espèce, l’autre n’est pas affectée Relations impliquant plusieurs espèces (chaîne trophique)  Les producteurs primaires : les végétaux chlorophylliens, donc autotrophes       Les consommateurs : les animaux, donc hétérotrophes o Consommateurs primaires : herbivores o Consommateurs secondaires : carnivores qui se nourrissent des herbivores o Consommateurs tertiaires : carnivores qui se nourrissent des carnivores primaires Les décomposeurs : animaux détritivores, bactéries et champignons « Niveau trophique » : chaque maillon de la chaîne trophique o Les producteurs constituent le premier niveau trophique (végétaux) o Les herbivores le second o Les carnivores se nourrissent des herbivores est le troisième o Les carnivores se nourrissent des carnivores primaires est le quatrième A chaque niveau trophique, seule environ 10% de l’énergie disponible est transférée En général, dans une communauté, le nombre et la biomasse des espèces diminuent quand le niveau trophique augmente o Ex : les carnivores sont moins nombreux que les herbivores Une communauté comprend rarement plus de 4 à 5 niveaux trophiques Pyramides écologiques   Les écosystèmes aquatiques présentent parfois des pyramides inversées La cause en est la très faible biomasse individuelle et le fort taux de renouvellement des producteurs (phytoplanctons) Le réseau trophique  La plupart des espèces appartiennent à plusieurs chaînes trophiques  L’ensemble de ces chaînes trophiques forme un « réseau trophique »  Certaines espèces peuvent se trouver à plusieurs niveaux trophiques  Représenter l’ensemble d’un réseau trophique est souvent impossible Une espèce clé de voûte est une espèce qui a un effet disproportionné sur son environnement au regard de ses effectifs ou de sa biomasse. Ce concept est controversé, car fait appel à la notion « d’unité » d’une espèce. Si on détermé des espèces clé de voûte, cela va permettre de mieux cibler les actions de « protection de la nature », trop souvent axées vers les espèces rares ou emblématiques, mais pas forcément les plus impliquées dans le fonctionnement global des écosystèmes. Problématique : Protéger des écosystèmes plutôt que des espèces ? Évolution des communautés dans le temps      On a longtemps pensé que les communautés étaient en général « à l’équilibre » Le climax désigne l’état « final » d’une succession écologique ; l’état le plus stable dans les conditions abiotiques existantes (Cowles, 1899) Lorsque cet état est atteint, l’énergie et les ressources ne servent théoriquement qu’à maintenir cet état Lorsqu’un biome atteint son développement climacique, on fait référence à la végétation en parlant de « végétation climacique » Cependant, les communautés changent constamment en réponse à des perturbation de petite ou grande échelle o Tempête o Incendie o Inondation o Perturbation humaines, etc.. Perturbation à petite échelle : chute d’un arbre créant une clairière dans une forêt (= un chablis). Des modifications de la luminosité, de l’humidité, de la disponibilité en nutriments vont créer un milieu différent Perturbation à grande échelle : Éruption volcanique, feux forestiers, etc... La succession écologique La succession écologique : désigne le changement au cours du temps dans la structure d’une communauté après une perturbation  Succession primaire : débute sur un territoire minéral o Exemple : colonisation après la fonte d'un glacier 1) Le glacier se retire, les bactéries autotrophes sont les premiers colonisateurs 2) Les mousses et les lichens sont les premiers autotrophes macroscopiques ; le sol se forme progressivement 3) Les plantes herbacées et ligneuses pionnières colonisent ensuite  Succession secondaire : débute après une perturbation d’un écosystème déjà établi  Arrivée des espèces pionnières (très bonne capacité de reproduction et de dissémination).  La présence de ces espèces modifie le milieu et le rend apte à l’établissement d’autres espèces.  Remplacement graduel d’espèces.  Le climax est le résultat de la succession écologique quand il n’y aucune perturbation… mais c’est un état temporaire !