Théorie des niches écologiques

1
Théoriedesniches
écologiques
10 février 2009
BIO563 – Amphi 4
COMPETITION
1859
EconomiedelaNature
L’augmentationrécentedelagrivedrainedans
despartiesdel’Ecosseaconduitaudéclindela
grivemusicienne.[…].Nouspouvonsvaguement
voirpourquoilaconcurrencedevraitêtreplusvive
entrelesformesalliées,quiremplissentàpeu
prèslamêmeplacedansl'économiedelanature,
maisprobablementdans aucuncas,nepourrions‐
nousdireprécisémentpourquoi unenouvelle
espèceaétévictorieusesurl'autredanslagrande
batailledelavie.
Darwin, Origin of Species, chap III, 1st Edition (1859)
Grive draine
Grive musicienne
Grive draine
Grive musicienne
1959
MontePellegrino,Palerme
«SanctuairedédiéàSanta Rosalia (+1160),la
patronnedelacapitale.Lalégenderapporte
qu’elleauraitvécudanscettegrotte.Rosalia,
filleduducdeSinibaldo,avaitchoisid’yvivre
enermitedèsl’âgede14ans.Ellese
nourrissaitdevégétauxetfruitssauvages
environnantsetbuvaitl’eaud’unesource. »
D’aprèslalégende,Santa Rosalia
descendaitdeCharlemagne

2
Questions
Lacompétitionentreespècesest‐ellela
processusprincipalàl’originedelasélection
naturelledanslaNature?
Enquoilesinteractionsentreespèces
permettent‐ellesd’expliquerlabiodiversité?
Abondance desespèces
Courbe rang-abondance Distribution d’abondance d’espèces
Distributionspatialedelabiodiversité
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
Distance (km)
Similarite F(r)
pairs of single ha
theory (disp=40m)
within 50 ha plot
BCI
ln(S)
ln(A)
Courbe aire-espèce
Courbe de similarité
Plan
1. Nichesécologiques:définition
2. Niches,abondanceetcoexistence
3. Modéliserlanichefondamentale
Nichesécologiques:
définition

3
Nichesécologiques
Joseph Grinnell
(1877-1939)
Niche:Positiond’uneespècedanssonréseau
d’interactions
Interactions mutualistes Interactions antagonistes Charles Elton
(1861-1945)
Lanichefondamentale
Ensembledesconditionsabiotiquesdans
lesquellesunepopulationpeutsedévelopper
Onpeutreprésenterlanichefondamentale
dansunespacedesparamètres
environnementaux
Lanicheécologiquemesurelavariationdela
valeursélective(fitness) dansun
gradientenvironnemental
GEvelyn Hutchinson
(1903‐1991)
Spécialistesversusgénéralistes
JosephGrinnell
CharlesElton
spécialiste
généraliste
Performance
d’uneespèce
dansun
environnement
donné
Impactd’une
espècesurson
environnement
NICHE
ECOLOGIQUE
Dualité
Niche=
Capacitédel’espècedesurvivredansun
environnement
Impactdel’espècesurcetenvironnement
Espèce Environnement
biotiqueetabiotique
Impact
Performance
Compétitioninterspécifique

4
« gaillet », ou caille-lait
Rubiaceae
Prises seuls, les deux espèces poussent sur sol calcaire et sur sol acide
Compétitioninterspécifique
En compétition, G saxatile exclut G sylvestre
sur sol acide, et G sylvestre exclut G saxatile
sur sol calcaire
Compétitioninterspécifique
EquationsdeLotka‐Volterra
Vito Volterra (1860-1940)
Principed’exclusioncompétitive
Sideuxespècessontencompétition
pourunemêmeressource,l’unefinitpar
exclurel’autre
LoiexplicitedanslestravauxdeVolterra
Georgii Frantsevich Gause (1910‐1986):
expériencesavecdesespècesde
paraméciespermettantuntestdirect
desprédictionsdumodèledeLotka‐
Volterra
Gause
Nicheréalisée
pH
014 7
Gsaxatile Gsylvestre
pH
014 7
Abondance
Gsaxatile Gsylvestre
Nichefondamentale
(avantcompétition)
Nicheréalisée
(aprèscompétition)
Deuxespècesavecdesnichessimilairesonttendanceàmodifierleurniche(déplacement
decaractère),ous’exclurecompétitivement(nonco‐occurrence)
Compétition
Joseph Connell
…unautreexempleclassique.

5
Niches,abondanceetcoexistence
Abondance desespèces
Courbe rang-abondance Distribution d’abondance d’espèces
Distributiond’abondance log‐normale
Preston (1948)
Interprétationprobabiliste
Soit(r1,r2,…)variablesiid demoyenne0etvarianceσ2.
Lesrisontlestauxdecroissancepourtouteslesespèces
(biologiquement,lesfluctuationsdesrpeuventêtre
interprétéescommel’influencedifférentielled’un
environnementstochastiquesurchacunedesespèces)
Doncln(Nt)convergeendistributionversuneloinormalede
moyenneln(N0)etdevariancetσ2.
() ()
∑∑ ==
+=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=t
iit
t
iit rNNrNN 1
0
1
0lnlnexp
Abondancedesespècesetniches:unmodèle
simple
(n‐1)pointssontjetésauhasardsurunsegmentdelongueur1
(abondancerelative).Lessous‐segments ainsidéfinis,et
classésde1àn,constituentla«nicheécologique»desn
espèces.
Lesabondancesrelativesdesespècespeuventêtreclasséesdela
pluspetite(1)àlapluslongue(n),desortequelakième
espèceauneabondancerelativeattenduede
[]
∑
=+−
=k
i
kinn
pE 11
11
MacArthur (1957) MacArthur (1957)