Ecologie a

15/11/2012
ÉCOLOGIE
Écologie : mot forgé par Ernst Haeckel au XIXe siècle
• oikos : la maison, le milieu
• logos : la science
1
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Partie 1 : Introduction à l’écologie
Écologie
=
Étude scientifique des interactions entre les organismes et
leur environnement.
« l’environnement » inclus :
Les composants abiotiques
Composants biotiques
2
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
1
15/11/2012
Les niveaux d'organisation en écologie
Individu
Étude du comportement et de la physiologie d'un
individu face à son environnement
Population
Étude de la démographie, la distribution ou
les rapports sociaux entre les individus de
la population considérée.
Communauté Étude des relations proie-prédateur, parasite-hôte
Étude de l'évolution des différentes populations
dans le temps.
Écosystème Étude du flux d'énergie ou des cycles
biogéochimiques.
Biome Écosystème soumis à un climat particulier.
Biosphère
3
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Écosystème
Énergie lumineuse
C. physiques
C. biologiques
Science qui étudie les organismes
(leur distribution et leur
abondance), les relations qu’ils ont
avec leur milieu ainsi que les
conséquences de toutes ces
interactions.
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Chaleur
4
2
15/11/2012
Le milieu, au sens écologique du terme
Le milieu est l’environnement biotique et abiotique
des êtres vivants.
• COMMUNAUTÉ (ou biocénose)
= composante biologique (facteurs biotiques)
Ex. autres individus de l'espèce (densité, rapport
sociaux), prédateurs, parasites, compétiteurs, etc.
• BIOTOPE
= composantes physiques (facteurs abiotiques)
Climat et
Contexte géologique
Ex. minéraux du sol, air, eau, température,
lumière,
pHddu
sol, vent, feu, inondations, etc.
En Lien: Campbell,
Reece,2
éd./Biologie./chap.50
5
Système ouvert
Système fermé
6
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
3
15/11/2012
Que signifie le terme interactions en écologie ?
Influences réciproques entre les organismes entre eux et
entre les organismes et leur milieu. (4) types d’interactions.
Les gros arbres diminuent la quantité de
Interaction
lumière au sol disponible pour les autres
directe
plantes.
Les excréments des animaux s'incorporent
Interaction
graduellement au sol avec l'aide des
indirecte
bactéries et contribuent ainsi à
l'enrichissement du sol afin que les plantes
en profitent.
Interaction
Un renard qui mange une grenouille.
immédiate
Les faucons influencent le patrimoine
Interaction
génétique des mulots et en conséquence
leur évolution car, ils restreignent le succès7
différée
de certains individus.
En Lien: Campbell,reproductif
Reece,2déd./Biologie./chap.50
Qu’est-ce qu’un facteur écologique ?
C’est un facteur susceptible d'agir sur les organismes
vivants en les éliminant, en modifiant leur densité, en
les empêchant de se reproduire, etc.
Les facteurs écologiques sont les facteurs
biotiques et les facteurs abiotiques.
Facteurs relatifs au
milieu physicochimique.
Température, eau, lumière,
vent et sol.
Facteurs relatifs aux
vivants.
Relations entre les individus de la
même espèce (intraspécifiques) et
entre individus d’espèces différentes
(interspécifiques).
8
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
4
15/11/2012
Facteurs écologiques
Étude de la distribution et de l’abondance
des organismes.
Écologie
Étude des réactions d’un organisme envers les
conditions physico-chimiques de son milieu
9
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Potentiel écologique
10
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
5
15/11/2012
Potentiel écologique
•Un facteur limitant : tout facteur écologique qui vient à manquer
ou dépasser un des seuils de l’espèce (vis-à-vis de ce facteur)
•Cette limitation intervient, même si tous les autres facteurs sont
favorables
•Loi du minimum : si une espèce présente une amplitude étroite
vis-à-vis d’un facteur, celui-ci risque fort d’être un facteur limitant
pour cette espèce
11
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Le climat
12
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
6
15/11/2012
Partie 2 : Distribution et adaptations des
organismes sur la planète
13
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Les facteurs abiotiques conditionnent la distribution des
organismes sur la planète
a) Un organisme ne survit que s'il tolère les facteurs
abiotiques de son habitat
Température* — Eau* — Lumière — Vent — Sol
* Facteurs qui influencent le plus, la distribution des organisme
b) Les facteurs abiotiques varient d’une région à l'autre
(dans l’espace) et d'une saison à l'autre (dans le temps)
Été versus hiver
Équateur chaud et
humide versus
Saison des pluies
Pôles froids et secs
versus saison sèche
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
7
15/11/2012
c) Plus les facteurs abiotiques sont favorables, plus les
organismes sont nombreux et variés. Et vice versa.
En allant de l'équateur vers les pôles, la biodiversité diminue car les
conditions abiotiques deviennent difficiles à supporter.
Régions
désertiques
(comme le centre
du Sahara) 
faible biodiversité.
Extrême nord de
l'Arctique et
extrême sud de
l'Antarctique 
faible biodiversité.
Forêts tropicales
(abondance de
lumière, de chaleur et
d'eau)  grande
biodiversité.
En Lien: Campbell,
Source
Reece,2déd./Biologie./chap.50
d) Les organismes ont développé (3) types d'adaptations
pour parer aux conditions abiotiques défavorables
Adaptation morphologique
Structure physique particulière telle
la présence de plumes.
Adaptation
physiologique
Processus interne
comme le resserrement
des vaisseaux
sanguins quand il fait
froid.
Adaptation
comportementale
Action par l'organisme comme se
mettre
à l'abri deReece,2
la pluie.déd./Biologie./chap.50
En Lien:
Campbell,
8
15/11/2012
Chaque facteur abiotique entraîne des adaptations chez
les organismes qui veulent y faire face
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Principaux facteurs écologiques
• Hiérarchie
de type :
Bottom –up
• Facteurs
abiotiques
biotiques
18
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
9
15/11/2012
Autoécologie,
Facteurs
abiotiques
19
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteur abiotique climatique :
L’éclairement.
20
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
10
15/11/2012
Facteur abiotique climatique :
L’éclairement (2).
Plantes héliophytes
Plantes sciaphytes
21
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteur abiotique climatique :
L’éclairement (3).
22
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
11
15/11/2012
La lumière est un important facteur de distribution des
organismes aquatiques qui font de la photosynthèse car elle
est rapidement absorbée dans l’eau. Chaque mètre d'eau
absorbe 45% de la lumière rouge et 2% de la lumière bleue.
À une certaine profondeur, il n’y a plus de lumière.
Spectre des ondes lumineuses visibles
Adaptations pour contrer les effets négatifs d’un manque de lumière
Les algues rouges ont des pigments qui leur permettent de capter la lumière
bleue, la longueur d'onde la plus pénétrante dans l'eau.
On les trouve jusqu’à 265 mètres de profondeur.
Allez voir quelques algues rouges
d
En Lien: Campbell, Reece,2 éd./Biologie./chap.50
Facteur abiotique climatique :
L’éclairement (4).
Activité photosynthétique
Rythmes circadiens
24
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
12
15/11/2012
Facteur abiotique climatique : La
température.
An.poïkilothermes
An.homéothermes
Règle de
Bergmann
,
Règle
d’Allen
25
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteur abiotique climatique : La
température (2).
La température est un important facteur de distribution
des organismes car elle présente de grandes
fluctuations sur la planète selon la latitude et la saison.
Importance de la température pour le vivant
L'intervalle de température viable pour une cellule se situe entre 0˚C à 45˚C.
En deçà de 0˚C, les cellules gèlent et se rompent et au-delà de 45˚C, les
protéines se dénaturent.
À l'intérieur de cet intervalle, les réactions chimiques cellulaires sont possibles
; elles s'accélèrent, cependant, avec l'augmentation de température et elles
ralentissent s'il fait plus froid.
Il existe un intervalle thermique idéal pour chaque espèce.
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
13
15/11/2012
Exemples d’adaptations pour contrer les
effets négatifs d’une température
inadéquate
Adaptations des ectothermes
Morphologique = M
Comportementale = C
Physiologique = P
Adaptations des endotherme
Peau épaisse, présence de graisse… (M) Plumes et poils (M)
Lézard qui se chauffe au soleil le jour et
Changer d'endroit, migrer, se serrer
se cache dans son terrier la nuit. (C)
Insecte qui se tient sur une patte puis sur les uns contre les autres. (C)
une autre sous le chaud soleil du désert.
(C)
Le chien, pour se refroidir,
Les iguanes marins des îles Galápagos
diminuent leur débit sanguin cutané et
leurs pulsations cardiaques lorsqu'ils
plongent en mer (pour perdre moins de
chaleur). Ils font l'inverse lorsqu'ils se
chauffent au soleil. (P)
La grenouille des bois ne subit pas l’effet
du gel à cause d’un antigel naturel.
(P)
d
halète, dilate ses vaisseaux
sanguins cutanés et transpire. (P)
Le chien, pour se réchauffer,
frissonne et resserre ses vaisseaux
sanguins cutanés (P)
En Lien: Campbell, Reece,2 éd./Biologie./chap.50
Facteur abiotique climatique :
L’eau.
Dissous et distribue
Essentielle à leur survie
28
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
14
15/11/2012
Facteur abiotique climatique :
L’eau (2).
Les êtres vivants peuvent être classés selon leurs
besoins en eau.
Plantes poïkilohydres
Plantes homéohydres
La neige
29
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteur abiotique climatique :
L’eau (3).
30
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
15
15/11/2012
Facteur abiotique climatique :
L’eau (4).
L’eau est un important facteur de distribution des organismes parce que sa
concentration est rarement la même que celle de organismes et qu’elle n’est
pas toujours très disponible.
La concentration de l’eau est rarement la même que celle des
organismes
Concentration — définition
La concentration d’une solution est la quantité de soluté (substance
dissoute) par unité de solvant (substance qui dissout les solutés : dans
les organismes c'est l'eau).
Plus la concentration du soluté augmente dans une solution, plus celle
du solvant diminue. Et vice versa. Plus la concentration du soluté
déd./Biologie./chap.50
diminue,
plus celle
du solvant
augmente.
En Lien:
Campbell,
Reece,2
Concentration en milliosmoles de
chlore par litre de solution
Facteur abiotique climatique :L’eau (5).
Concentration moyenne des liquides biologiques des animaux en
milliosmoles de chlore par litre de solution. La concentration moyenne
des liquides biologiques des organismes est de 180 mosmol Cl- /L de
solution.
Poissons cartilagineux
Invertébrés
600
marins
EAU DE MER (550)
(requins et raies)
500
400
300
200
100
Poissons
osseux
marins
Poissons
osseux
Reptiles
dulcicoles
Oiseaux
Invertébrés
dulcicoles
Amphibiens
Mammifères
EAU DOUCE (35)
ANIMAUX MARINS ANIMAUX DULCICOLES
déd./Biologie./chap.50
Inspiré
de Mader,
p. 489, éd.
1988
(EAU DOUCE)
En Lien:
Campbell,
Reece,2
ANIMAUX
TERRESTRES
16
15/11/2012
Qu’arrive-t-il lorsque l’organisme
est plus concentré que son milieu ?
Qu’arrive-t-il lorsque l’organisme est
moins concentré que son milieu ?
550 milliosmoles Cl-/l
35 milliosmoles Cl-/l
Perd ses
solutés, surtout
du NaCl
Gagne des
solutés, surtout
du NaCl
180
Perd son eau
Se gonfle d'eau
. Ainsi, nos globules rouges
gonfleraient et éclateraient.
180
Ainsi, nos globules rouges se
ratatineraient.
Ces mouvements du soluté et du solvant tendent à rétablir l'équilibre
entre les concentrations (pour chaque situation) mais feraient mourir
l'organisme s'il n’y avait pas d’adaptation compensatoire.
Voici quelques adaptations !
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Cas des invertébrés marins et des agnathes
De même concentration que l'eau de mer «isotonique»
Lamproie
554 Na+, 532 Cl-, 6.8 K+, 3
urée
Total = 1002 mosm / l
Eau de mer
460 Na+, 540 Cl-, 10 K+
Total = 1000 mosm / l
Une lamproie (agnathe)
Pas de déséquilibre
hydrique
déd./Biologie./chap.50
Les compartiments
des métazoaires,
voir le tableau 1.2, lampetra
En Lien:
Campbell, Reece,2
17
15/11/2012
Cas du poisson osseux marin
Moins concentré que l’eau de mer «hypotonique»
Eau de mer
Déséquilibres
460 Na+, 540 Cl-, 10 K+
Total = 1000 mosm / l
Capte du sel
Perd son eau
Poisson marin
180 Na+, 160 Cl-, 4 K+
Total = 337 mosm / l
Adaptations
Peu d’urine
Boit
beaucoup
Rejette le sel dans
l’environnement par
les branchies
très
concentrée
déd./Biologie./chap.50
Les compartiments
des métazoaires,
voir le tableau 1.2,
En Lien:
Campbell, Reece,2
li hth
Cas du poisson osseux dulcicole (eau douce)
Plus concentré que l’eau douce «hypertonique»
Eau douce (moyenne
des rivières
d’Amérique du Nord)
Déséquilibres
Perd son sel
Capte de l’eau
0.39 Na+, 0.23 Cl-,
0.004 K+
Total = < 5 mosm / l
Poisson d’eau douce
142 Na+, 107 Cl-, 2 K+
Adaptations
Total = 293 mosm / l
Ne boit pas
Capte le sel de son
environnement par les
branchies
Abondante urine
très diluée
déd./Biologie./chap.50
Les compartiments
des métazoaires,
voir le tableau 1.2, carassius
En Lien:
Campbell, Reece,2
18
15/11/2012
Cas des poissons cartilagineux (requins et raies)
L’accumulation d’urée dans leurs tissus (sans être intoxiqués) les rend plus
concentrés que l'eau de mer, donc hypertoniques. Par contre leur
concentration en NaCl est moins élevée que celle de l’eau de mer.
Capte de l’eau
Capte du sel
Déséquilibres
Eau de mer
460 Na+, 540 Cl-, 10
K+
Total = 1000 mosm / l
Adaptations
Requin
263 Na+, 249 Cl-, 4.3
K+, 357 urée
Total = 1007 mosm / l
Ne boit pas
Beaucoup
beaucoup d’urine
très diluée.
Rejet de sel par
la glande rectale.
déd./Biologie./chap.50
Les compartiments
des métazoaires,
voir le tableau 1.2, Squalus
En Lien:
Campbell, Reece,2
Cas des mammifères marins
Cas des oiseaux marins
Glandes
nasales
Narines
Campbell (3eéd.) — Figure 44.7 : 1008
Mammifères marins
Moins concentrés que l’eau de mer
Oiseaux marins
Moins concentrés que l’eau de mer
= hypotoniques
= hypotoniques
Déséquilibres
Déséquilibres
Se déshydratent et gagnent du sel
Se déshydratent et gagnent du sel
Adaptations
Adaptations
1. Boivent de l'eau de mer.
1.
Boivent de l'eau de mer.
2. Concentrent fortement leur urine.
2.
Excrètent l’excès de sel par leurs
glandes nasales.
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
19
15/11/2012
L’eau n’est pas toujours très disponible
Face à la rareté de l’eau il faut des adaptations qui
permettent de maximiser son utilisation et de minimiser
ses pertes.
Cas du rat-kangourou (vit dans le désert)
1. Ses anses de Henlé sont très longues
de sorte qu’il perd très peu d’eau dans
son urine.
2. Son métabolisme lui fournit presque
tous ses besoins en eau.
Rat
Apport
d’eau
par jour
Perte
d’eau
par jour
Humain
Boissons 0%
Boissons 60%
Aliments 10%
Aliments 30%
Eau métabolique 90%
Eau métabolique 10%
Vaporisation 73%
Vaporisation 36%
Urine 23%
Urine 60%
Un néphron
(une unité du rein)
Sang
Anse de
Henlé
déd./Biologie./chap.50
En Lien:Fèces
Campbell,
Reece,2Fèces
4%
4%
Facteur abiotique climatique :
le vent
40
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
20
15/11/2012
Le vent est un facteur mineur de
distribution des organismes sauf s'il est
intense et régulier.
Effets négatifs du vent sur les organismes
1. Le vent refroidit les organismes. Le vent accentue les effets
de la température froide car il accroît la perte de chaleur
par vaporisation.
2. Le vent assèche les organismes. Le vent accentue les
effets d'un manque d'eau car il accroît les pertes d'eau
en augmentant la transpiration.
Adaptations des arbres pour contrer le vent
Les bourgeons situés au vent se développent moins
bien et les branches cassent. Les bourgeons situés
sous le vent sont mieux protégés et se développent
mieux. La dissymétrie observée n'est donc pas un
mouvement dû au vent comme celui d'un drapeau mais
une dissymétrie du développement.
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Campbell (3eéd.)
— Figure 50.9 :
1181
Facteurs abiotiques climatiques :
Ccl.
Précipitations
Et
température
Échelle macroscopique  4 zones éco climatiques
Échelle plus grande 
régions du globe avec des
écosystèmes comparables.
42
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
21
15/11/2012
Facteurs abiotiques non climatiques :
conditions topographiques
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteurs abiotiques non climatiques :
si milieu aquatique
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
22
15/11/2012
Facteurs abiotiques non climatiques :
si dans le sol
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Le sol est un facteur abiotique qui influence la distribution
des végétaux et par conséquent, celle des animaux via la
chaîne alimentaire.
Importance du sol
• Le sol fournit l'eau et les sels minéraux
(phosphates, nitrates…) nécessaires à la
photosynthèse des végétaux.
• La structure physique du sol (argile, sable ...) et
son pH déterminent le type de végétal qui
s’installe.
• La nature du sol conditionne les types
d'organismes qui peuvent s'y fixer ou s'y enfouir.
SOL CALCAIR
Adaptations
Un sol sableux sera habité d’animaux
fouisseurs comme les pétoncles.
Un sol rocheux sera recouvert
déd./Biologie./chap.50
capables deReece,2
se cramponner.
End’algues
Lien: Campbell,
SOL LOURD
ET ARGILEUX
23
15/11/2012
Facteurs abiotiques non climatiques :
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteurs
abiotiques
tolérance
• De la
tolérance à
l’adaptation
48
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
24
15/11/2012
Facteurs abiotiques
déplacements
• Migrations
• Exodes
• Émigrations
49
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
Facteurs biotiques
Parmi les facteurs biotiques, on distingue
• Les relations homotypiques et
• Les relations hétérotypiques
• les relations entre espèces (parasitisme, compétition,…) et
• Les facteurs anthropiques.
50
En Lien: Campbell, Reece,2déd./Biologie./chap.50
25