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L’écologie des communautés. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution. Plusieurs facteurs abiotiques limitent la répartition des espèces de plantes. La température L’eau La lumière La pH du sol La salinité Les nutriments minéraux Campbell pp. 1179-. - PowerPoint PPT Presentation
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L’écologie des L’écologie des communautéscommunautés
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
Plusieurs facteurs abiotiques limitent la répartition des espèces de plantes. La température L’eau La lumière La pH du sol La salinité Les nutriments minérauxCampbell pp. 1179-
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
La température Limite les processus biologiques (enzymes) Les cellules se brisent en gelant (sauf exception) Les protéines commencent à se dénaturer à 45
celcius (ex: cuisson d’un œuf) L’endothermie permet aux mammifères et aux
oiseaux d’étendre leurs distribution géographique. Certaines adaptations extraordinaires permettent
par exemple aux bactérie thermophiles de vivre à de hautes températures (plus de 80 celcius)
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
L’eau Toutes les fonctions essentielles à la vie se font en
milieu aqueux. L’osmorégulation limite la distribution des
organismes dulcicoles (eau douce) et marins. Les organismes terrestres doivent « apporter » une
provision d’eau avec eux et ils combattent constamment la déshydratation.
Certaines adaptations ou comportements permettent aux plantes (cactus) et aux animaux (chameau) de coloniser des endroits désertiques.
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
La lumière Source de l’énergie qui entre dans presque tous les
écosystèmes Limite directement la distribution des végétaux et
indirectement celle des autres organismes. Il y a une forte compétition pour avoir accès à plus
de lumière chez les autotrophes (pionnières, épiphytes…)
Dans l’eau 45% du rouge et 2% du bleu sont absorbés à chaque mètre.
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
La lumière La photopériode sert de signal de déclenchement
pour beaucoup de comportements journaliers (migration du zooplancton) et annuels (hivernation, hibernation, reproduction et floraison)
Zone euphotique et aphotique (p. 1187)
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
Le pH du sol Une faible variation de l’acidité du sol favorise
certaines espèces au détriment de d’autres. Comme pour les animaux les végétaux ont évolués et leurs protéines enzymatiques sont optimisées pour certaines conditions.
L’épisode des pluies acides des années 80 en Amérique du Nord est un bon exemple.
Au niveau dulcicole une variation du pH peut détruire la base d’un écosystème car les capacités de tampon sont faibles.
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
La salinité La capacité des pompes osmotiques des parois
cellulaires des organismes est limitée. Le passage de l’eau douce à l’eau salée (espèces anadromes (saumon) et catadromes (anguille)) nécessite de grandes adaptations.
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
Les nutriments Certains milieux comme les forêts tropicales sont
riches en matières organiques en décomposition alors que le sol de la Toundra limite les espèces qui peuvent s’y implanter… il y a un lien avec la température.
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
Les principaux facteurs abiotiques qui limitent la distribution des espèces (température, précipitation, lumière et vent (accrois l’effet de la température) sont regroupés dans un concept simple… le climat! Saisons (variation de la lumière p. 1182)
Brassage des lacs (p.1185) Moussons (régimes de pluie p. 1183) Vents (alizés) (p. 1183)
G.2.11– Limitation de la distributionG.2.11– Limitation de la distribution
Description des principaux biomes pp. 1188-1197
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
Au niveau des populations il y a trois grands patrons de distribution que l’on peut retrouver:
Répartition groupée
(grappes)
Répartition uniforme
Répartition aléatoire
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Il arrive que l’on veuille évaluer la présence d’une espèce végétale ou animale sessile (invertébrés) dans un milieu.
Il est souvent impossible d’effectuer un recensement complet pour des raisons de temps, d’énergie ou de temps.
On utilise alors des échantillons et deux méthodes qui peuvent être utilisées sont le quadrat et le transect.
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Le quadrat permet de délimiter un secteur à l’aide d’une ficelle ou d’un cadre rigide et d’y estimer le nombre ou la couverture végétale des espèces présentes.
http://www.fihoq.qc.ca/03-Organismes-nuisibles_figures.pdf
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
La superficie, la forme des quadrats ainsi que le nombre à utiliser dépendent du type de végétation à l’étude. Pour la taille il faut s’assurer d’avoir un grand
nombre de plantes tout en s’assurant de pouvoir séparer les individus, les compter et les mesurer une seule fois et sans omission.
Dans une zone d’herbacées par exemple on suggère d’utiliser des quadrats de 0,5 à 2 m2.
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Les emplacements des quadrats peuvent être déterminés: aléatoirement, ce qui permet d’effectuer une étude
statistique. On construit une grille où chaque quadrat potentiel est numéroté et on utilise une table de nombres aléatoires (par exemple) ATTENTION… lancer un cadre par dessus son épaule n’est pas une méthode aléatoire.. Même si on a les yeux fermés!
De façon systématique le long d’un transect, ce qui est facile à utiliser et permet de mesurer l’effet d’un facteur environnemental.
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
La superficie, la forme des quadrats ainsi que le nombre à utiliser dépendent du type de végétation à l’étude. Pour la taille il faut s’assurer d’avoir un grand
nombre de plantes tout en s’assurant de pouvoir séparer les individus, les compter et les mesurer une seule fois et sans omission.
G1.3– Méthode du quadrantG1.3– Méthode du quadrant
La méthode du quadrat peut être combinée à la méthode du point pour devenir la méthode du quadrant.
D = 1____
( ∑d/ # d)2
d1d2
d3
d4
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Mise en pratique: Comparaison du recouvrement des mauvaises herbes au Carrefour et à la maison.
Il vous faut déterminer le pourcentage de recouvrement des espèces énumérées ci-haut et présenter les résultats sous forme de tableau (respecter les consignes du guide des sciences expérimentales p. 82)
Dans le cas qui nous occupe vous devrez déterminer l’erreur expérimentale en comparant les résultats des membres de l’équipe:(grande valeur – petite valeur) = incertitude de l’expérimentateur 2
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Espèces cibles:
Chiendent – Ce qu’on utilise pour gazonner.
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Espèces cibles:
Plantain majeur
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Espèces cibles:
Pissenlit
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Espèces cibles:
Trèfle blanc
G1.3– Méthode du quadratG1.3– Méthode du quadrat
Espèces cibles:
Lierre terrestre
G1.4– Méthode du transectG1.4– Méthode du transect
C’est un très long rectangle souvent placé entre deux points le long d’un gradient environnemental. En se déplaçant le long du transect on note toutes
les espèces présentes à l’intérieur de la distance que l’on a déterminée à l’avance.
A BCette distance varie
G1.4– Méthode du transectG1.4– Méthode du transect
Les transects sont utiles pour les espèces à faible densité ou pour les gros organismes… comme les arbres dans une forêt.
On peut utiliser la photographie aérienne et la combiner au transect ou au quadrat selon la nature de l’espèce étudiée.
G1.1 et 1.2– Limitation de la distributionG1.1 et 1.2– Limitation de la distribution
Description des biomes pp. 1188-1197
G1.5 – La niche écologiqueG1.5 – La niche écologique
La niche écologique représente l’utilisation globale des ressources abiotiques et biotiques du milieu par une espèce.
Selon Eugene Odum: «Si l’habitat d’un organisme représente son adresse alors sa niche est sa profession.»
G1.5 – La niche écologiqueG1.5 – La niche écologique
La niche écologique d’un lézard arboricole tropical devrait inclure une description de: L’intervalle de température qu’il tolère; Ses besoins en eau (interne et/ou externe); La taille des branches ou il se perche; Le moment de la journée où il s’active; Ses comportements reproducteurs; La taille et les espèces de proies préférées.
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
Compétition: Lorsque deux espèces tentent de s’approprier la même ressource limitée: Un sapin et une fougère pour la lumière; Les mauvaises herbes avec les légumes du jardin; Les sauterelles et les bisons des prairies; Le lynx du Canada et le renard roux pour le lièvre
d’Amérique. Pour parler de compétition il faut que la
limitation de la ressource cause un préjudice à une ou aux deux espèces.
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
La prédation: C’est une relation où une espèce (le prédateur) tue et dévore l’autre espèce.
Dans la relation de prédation il y a une pression évolutive pour les prédateur de repérer et de capturer plus efficacement leur proie (embuscade, chasse en meute…) alors que pour la proie la pression est pour se cacher et/ou s’échapper plus efficacement du prédateur. (homochromie, coloration d’avertissement, mimétisme batésien et müllérien)
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
Exemples de prédation: X mange Y….
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
L’herbivorisme: Relation où un herbivore se nourrit d’une partie d’une plante ou d’une algue.
Dans cette relation l’herbivore est avantagé alors que la plante est désavantagée. Ex: vache, escargot, buccin commun, oursin vert…
Dans cette relation la plante ne peut pas fuir mais certaines plantes développent des stratégies pour éviter ou diminuer le broutage: (saveur désagréable, épine,
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
Le parasitisme: C’est une relation symbiotique où un organisme, le parasite, se nourrit au dépens de son hôte et lui porte préjudice. Les endoparasites vivent à l’intérieur de leur hôte
comme le ver solitaire (Toenia solium) et certains planaires comme Plasmodium qui est responsable du paludisme.
Les ectoparasites vivent sur leur hôte comme les puces, les tiques…
Les parasitoïdes pondent leurs œufs dans un hôte vivant qui finira comme nourriture pour les larves.
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
Le mutualisme: Une relation interspécifique qui profite aux deux organismes. Ex. p 1262 (fourmis porte-aiguillon et les acacias
d’Amérique Centrale et du Sud. Les bactéries qui fixent l’azote dans les racines des
Légumineuses. La digestion de la cellulose par des
microorganismes dans l’intestin des termites et des ruminants…
G1.6 – Relations interspécifiquesG1.6 – Relations interspécifiques
Le commensalisme: Relation où une espèce tire avantage de l’autre sans lui nuire. Les balanes qui vivent sur la peau des baleines; Les plantes épiphytes sur les arbres; Les buffles d’Asie et les hérons garde-bœuf (p. 1262
de Campbell)
G1.7 – Exclusion compétitive (Gause)G1.7 – Exclusion compétitive (Gause)
Il arrive qu’une espèce utilise la ressource plus efficacement qu’une autre, améliorant ainsi son potentiel reproducteur, ce qui peut conduire à l’élimination d’une des deux espèces à moyen ou long terme.
Ex: Paramecium aurelia et Paramecium caudatum. (Campbell p. 1258)
G1.8 – Exclusion et types de nichesG1.8 – Exclusion et types de niches
Selon cette théorie deux espèce ne peuvent coexister si leurs niches se recoupent.
Plutôt que de compétitioner jusqu’à l’élimination d’une des deux espèces on observe souvent un rétrécissement des niches. Les individus vont exploiter une partie seulement des ressources auxquelles ils ont accès. Leur niche réalisée sera différente de leur niche fondamentale.
Exemple de Chthalamus et Balanus p. 1258
G1.7 – Exclusion compétitive (Gause)G1.7 – Exclusion compétitive (Gause)
Dressons le portrait des avantages et des inconvénients des diverses relations interspécifiques…
G1.8 – La biomasseG1.8 – La biomasse
La masse sèche de matière organique de tous les individus s’une population, d’un habitat ou d’un écosystème.
On peut mesurer la biomasse de diverses façons comme par exemple…
G1.8 – La biomasseG1.8 – La biomasse
1. On peut récolter l’ensemble de la biomasse dans une parcelle d’échantillon à l’étude (quadrat), faire sécher et peser.
2. On peut sélectionner quelques individus au hasard, les récolter, sécher, calculer la masse moyenne d’un individus et multiplier par le nombre d’individus dans la parcelle à l’étude.
3. On peut utiliser une mesure indirecte comme la taille de individus. On peut alors procéder par échantillonnage et calculs comme au #2.
G1.8 – La biomasseG1.8 – La biomasse
Est-ce que l’évaluation de la biomasse par prélèvement ou la détermination de la niche fondamentale par retrait d’une espèce sont des méthodes qui respectent les normes d’éthique? Oui? Non? Pourquoi? Alternatives?
G- généralG- général
Que sont des espèces invasives? Devrait-on s’inquiéter? Intervenir?
5.3 Les populations5.3 Les populations
Comment évoluent les populations animales ou végétales dans une communauté?
Quels facteurs influencent ces changements? Comment représenter ces changements et
cette évolution graphiquement. Comment peut-on évaluer une population? Blablabla…
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
La population est un groupe d’individus de la même espèce qui vivent dans une région précise à un moment précis.
La population humaine, même si on doit se considérer comme un animal sera traité à la fin car elle déroge à plusieurs points que nous allons traiter ici.
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Pour comprendre les facteurs qui influencent les populations nous devons premièrement comprendre comment évolue une population qui n’est soumise à aucune contrainte comme la prédation, la nourriture, la maladie, l’abris, l’accès à d’autres individus pour la reproduction…
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Taille de la population
Immigration et naissances
Émigration et mortalité
Effet de rétroaction à
long terme: les individus une fois matures vont aussi se
reproduire
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
En écologie des population les mouvements migratoires sont habituellement considérés comme négligeables et ne sont pas pris en compte.
On obtient alors
∆N = B –D
∆ t
Où N = taille de la population
t = période de tempsB = nombre de
naissancesD = nombre de décès
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Il est plus pratique de convertir les nombres de naissances et de mortalités en taux (fluctuation par unité de temps)
On obtient alors
∆N = bN –dN
∆ t
Où N = taille de la population
t = période de tempsb = taux de naissances
d = taux de décès
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Encore une fois il est plus pratique de parler de taux de croissance (r) au lieu de naissances et de mortalités…
On obtient alors
∆N = rN
∆ t
Où N = taille de la population
t = période de tempsr = taux de croissance
*** Le taux de croissance peut être +, - ou nul…
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Sans limitations le graphique de l’évolution de la population a une forme exponentielle.
Courbe exponentielle…
p 36 du guide de révision
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Les deux facteurs qui peuvent expliquer un changement rapide dans la taille d’une population sont :
Le nombre d’individus qui peuvent se reproduire Le taux d’accroissement de la population
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations Le potentiel biotique (r max) représente la
croissance naturelle d’une population dans un milieu non-limité (abondance de nourriture, pas de limite de territoire, pas de prédateurs, de parasites, de maladies..)
Le potentiel biotique dépend de (entre autres) Du # de descendants / accouplement (de 1 à plusieurs
millions – stratégie r ou k) Des chances de survie à maturité Du potentiel de reproduction de chaque individu
(fréquence de reproduction selon la gestation) L’âge de la maturité (sexuelle – pas le permis de
conduire…)
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Les deux facteurs qui peuvent expliquer un changement rapide dans la croissance d’une population sont :
Le nombre d’individus qui peuvent se reproduire Le taux d’accroissement de la population
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Heureusement, aucune population (connue) n’atteint son potentiel biotique.
Ex: La truie Mature à 9 mois Produit 2 portées par an Moyenne de 4 femelles / portée… qui se reproduiront
dans 9 mois! Théoriquement on pourrait obtenir 2200 porcs en
seulement 3 ans!... Avec seulement une truie (et un mâle) au départ!
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Heureusement, aucune population (connue) n’atteint son potentiel biotique.
Ex: Escherichia coli (une bactérie) Se reproduit par fission binaire (cellule mère donne 2
cellules filles) Peut se reproduire toute les 20 minutes
t0 = 1 bactérie t 1 =20 minutes = 2 bactéries t 2 =40 minutes = 4 bactéries t =36 heures = une couceh de 30 cm recouvre la Terre t =48 heures = masse de bactéries = masse de la Terre t t = = N0 Rt = (1) (2)t bactéries
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
La croissance exponentielle (courbe en J) n’étant pas un modèle représentatif sauf dans le cas où une espèce envahissante pourrait coloniser un nouveau milieu par exemple, nous obtenons presque toujours une courbe logistique de croissance où une population maximale va être atteinte en même temps qu’un fragile équilibre entre tous les facteurs qui peuvent influencer les naissances et la mortalité.
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Les écologistes utilisent le terme capacité de support du milieu (capacité limite du milieu), qui est représenté par la lettre K pour représenter le nombre maximal d’individus d’une population qui peuvent vivre dans un milieu pendant une période donnée sans dégradation de l’habitat.
K varie dans le temps et dans l’espace en fonction de la variation des ressources (énergie, abris, refuges, sites de reproduction (nidification…).
Par exemple le K d’une population de chauve-souris pourrait être plus faible en présence d’une même quantité d’insectes si il y a moins de cavernes pour le repos.
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Campbell p. 1242
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Campbell p. 1243
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Campbell p. 1243
Accélération
Inflexion
Décélération
Équilibre
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Jusqu’à quel point le modèle logistique représente-t-il ce qui se passe dans la réalité?
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations
Les populations sont régulées par une interaction complexe d’influences biotiques et abiotiques.
Lesquels?
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations Les populations sont régulées par une
interaction complexe d’influences biotiques et abiotiques.
Lesquels? Densité de population
Compétition Territorialité Santé Prédation Influence humaine
5.3.1 Les populations5.3.1 Les populations Exemples classiques de dynamique des
populations. Orignaux de l’île Royale Lièvre d’Amérique et Lynx du Canada Aborigènes de l’ile de Pâques
5.3 Les populations5.3 Les populations
Comment évoluent les populations animales ou végétales dans une communauté?
Quels facteurs influencent ses changements? Comment représenter ces changements et
cette évolution graphiquement. Comment peut-on évaluer une population? Blablabla…
