Niche écologique : « ensemble des conditions environnementales

Le principe d'exclusion compétitive
1. Le concept de niche écologique
Niche écologique :
« ensemble des conditions environnementales
telles qu'une espèce donnée peut former des
populations viables »
dn
dt
taux de
croissance
d'une
population
=n { f  E − E  }
fertilité dans
mortalité dans
l'environnement E l'environnement E
Donc finalement, la niche écologique, c'est
l'ensemble des environnements E tels que
f  E  E 
Une espèce devrait donc disparaître lorsque, suite à un
changement environnemental, sa niche écologique a disparu.
Là où la question se complique c'est qu'une partie de
l'environnement d'une espèce, c'est l'environnement biotique.
Comment intégrer les interactions entre espèces dans la
définition d'une niche écologique ? Comment les prendre en
compte dans une analyse du risque d'extinction ?
Le principe d'exclusion compétitive
1. Le concept de niche écologique
Mesure au laboratoire des préférences d'habitat
pour trois lézard Corse. Pour chaque espèce, on
indique le pourcentage d'observations réalisées
sur un substrat donné.
% des
observations
murs de
pierre
troncs,
bois à terre
intermédiaire
buisson
Podarcis tiliguerta
Molinia
caerulea
Poa annua
mousse
substrat rocheux
sable
?
Lacerta bedriagae
Podarcis sicula
végétation,
proximité couvert
D'après Vanhooydonck, Van Damme et Aerts, 2000. Functionnal ecology
14: 358-368.
Le principe d'exclusion compétitive
1. Le concept de niche écologique
On mesure maintenant les préférences d'une espèce
lorsqu'elle est mise en présence d'une seconde...
n.s.
P. tiliguerta
P. tiliguerta
+ P. sicula
P. tiliguerta
+ A. bedriagae
P.tiliguerta
n.s.
A. bedriagae
+ P. tiliguerta
*
A. bedriagae
Lorsqu' A. bedriagae est mis en présence de P. tiliguerta il a
tendance a occuper plus la végétation que lorsqu'il est seul.
Les préférences écologiques d'une espèce ne sont pas les
mêmes selon qu'elle est seule ou bien en contact avec
d'autres espèces...
Le principe d'exclusion compétitive
1. Le concept de niche écologique
Autre exemple : productivité de deux espèces de massette
(Typha angustifolia et Typha latifolia) en fonction de la
hauteur du sol par rapport au niveau de l'eau.
Productivité
(g ms par m²)
Typha latifolia
Typha angustifolia
compétition
Productivité
(g ms par pot)
pas de
compétition
-20cm 20cm 60cm 100cm
hauteur par rapport
au niveau d'eau
En l'absence de T. latifolia, T.
angustifolia peut s'implanter
jusqu'à 20cm sous l'eau. En
présence de T. latifolia,T.
angustifolia se s'implante pas
à moins de 20cm au dessus
du niveau de l'eau.
Typha
latifolia
Typha
angustifolia
Le principe d'exclusion compétitive
1. Le concept de niche écologique
Niche écologique fondamentale :
« ensemble des conditions environnementales
telles qu'une espèce, en l'absence de compétiteur,
peut former des populations viables »
Niche écologique réalisée :
« ensemble des conditions environnementales
telles qu'une espèce, en présence de ses
compétiteurs, peut former des populations
viables »
Autrement dit la présence de compétiteurs rend
certaines parties de la niche écologique
inaccessibles.
Le principe d'exclusion compétitive
2. Le principe d'exclusion compétitive
Les expériences de Gause vont permettre
de clarifier ces notions et de proposer le
principe d'exclusion compétitive.
Démographie de Paramecium
caudatum et Stylonychia mytilus
cultivées seules ou bien en
mélange dans un milieu de
culture contenant Bacillus
subtillis.
Pour les deux espèces la densité
à l'équilibre est inférieure dans la
culture en mélange à ce qu'elle
est dans la culture
monospécifique. L'effet de
S.mytilus sur P. caudatum est
plus fort que l'effet de P.
caudatum sur S. mytilus.
La même expérience mais cette fois-ci le milieu est
ensemencé avec plusieurs espèces de bactéries.
Les densités à l'équilibre sont
nettement supérieures. L'effet de
S. mytilus sur P. caudatum
disparaît Celui de P. caudatum
sur S. mytilus est fortement
réduit.
Le principe d'exclusion compétitive
2. Le principe d'exclusion compétitive
Dans certains cas, la
compétition entre les
deux espèces est
suffisamment intense
pour qu'une des deux
soit éliminée.
Le principe d'exclusion compétitive :
«deux espèces dont les niches écologiques sont
identiques ne peuvent pas coexister»
Deux espèces qui coexistent ont des niches réalisées
différentes.
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
Fort recouvrement des
niches : la compétition
inter-spécifique est
aussi voire plus intense
que la compétition intraspécifique.
Faible recouvrement
des niches : la
compétition interspécifique est moins
intense que la
compétition intraspécifique.
Exclusion compétitive Coexistence possible
Pas de recouvrement
des niches : pas de
compétition et donc
coexistence.
Le principe d'exclusion compétitive
2. Le principe d'exclusion compétitive
Quatre situations sont
possibles
A et B coexistent
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
A élimine systématiquement B
B élimine systématiquement A
A ou B sont éliminés : l'espèce
atteignant la première des
densités élevées est celle qui
l'emporte.
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
Le principe d'exclusion compétitive
3. Compétition et changement environnementaux
On reprend des expérience similaire à celles de Gause en
utilisant des Diatomées (eucaryote unicellulaire).
Asterionella seul
Synedra seul
10
5
10
4
(b ) S y n e d r a s e u l
30
10
5
10
4
10
3
30
20
D e n s ité d e p o p u la tio n ( c e llu le s m l– 1 )
20
10
3
10
10
10
2
10
1
silicate
0
10
20
30
40
50
0
10
2
10
1
10
5
10
4
silicate
0
10
20
30
40
0
50
Asterionella et Synedra
(c ) A s t e r io n e lla e t S y n e d r a
10
5
10
4
30
30
20
10
20
10
3
3
10
10
2
10
1
silicate
0
10
20
30
40
50
0
10
10
2
10
1
silicate
0
10
20
30
40
50
T e m p s ( jo u r s )
A s t e r io n e lla
S y n e d ra
S i li c a t e
Lorsqu'elles sont élevées seules, Synedra et Asterionella réduisent
toutes deux la concentration en silicate. Cette réduction est
néanmoins nettement plus forte dans les tubes où Synedra est
élevée. La concentration en silicate atteinte dans les tube où
Synedra est élevée est incompatible avec la survie d'Asterionella.
0
S i li c a t e ( µ m o l l– 1 )
(a ) A s te r io n e lla s e u l
Le principe d'exclusion compétitive
3. Compétition et changement environnementaux
5
seule
Cyclotella
survit
4
[ PO 4 ] 3
Cyclotella et
Asterionella
coexistent
. mol l−1  2
1
0
seule
Asterionella survit
0
20
40
60
80
100
[SiO 2 ]. mol l−1 
Dans cette expérience, on fait varier les concentrations en
silicate et en phosphate. Quelles que soient les conditions, les
espèces peuvent toujours survivre lorsqu'elles sont seules.
Lorsque les deux espèces sont mélangées :
●
fort excès en silicate : Asterionella élimine Cyclotella,
●
fort excès en phosphate : Cyclotella élimine
Asterionella,
●
situation inermédiaire : les deux espèces coexistent.
Le principe d'exclusion compétitive
3. Compétition et changement environnementaux
Un changement d'environnement peut provoquer la
disparition d'une espèce :
●
soit parce que le nouvel environnement est en dehors de la
niche écologique de cette espèce
●
soit parce que les interactions compétitives que cette
espèce entretient avec d'autres membre de l'écosystème
sont affectées.
coexistence
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
changement
environnemental
partie de la niche de l'espèce
B rendue indisponible
A élimine B
niche de
l'espèce A
niche de
l'espèce b
Le principe d'exclusion compétitive
3. Compétition et changement environnementaux
gradient de température
cage
incubateur
couloir permettant la migration
entre les cages
Pour D. melanogaster, pas
de population viable aux
faibles température sans
migration. Dès qu'on rajoute
de la migration, une
population se maintient...
Le principe d'exclusion compétitive
3. Compétition et changement environnementaux
Distribution des trois espèces seule ou en présence de
compétiteurs.
Le principe d'exclusion compétitive
3. Compétition et changement environnementaux
Distribution des trois espèces ensemble en l'absence ou
en présence d'un parasitoïde (Letopilina boulardi).