Écologie

Cycle pluridisciplinaire d’études supérieures, L2 Écologie 10. Dynamique des popula6ons (2) Enseignant : David Claessen Centre d'enseignement de de recherches sur l'environnement et la société (CERES-­‐ERTI) et Ins?tut de Biologie de l’ENS (IBENS) École normale supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris Effets quan?ta?fs et qualita?fs •  Ex : plantes : VergereRe du Canada (Asterazeae) –  Capsella bursapastoris et Conyza canadensis moleRe à berger, moutarde de Mithriade, bourse-­‐à-­‐berger (Brassicaceae) •  Plantes annuelles Effets quan?ta?fs et qualita?fs •  Ex : plantes : –  Capsella bursapastoris et Conyza canadensis –  Plantago major Grand plantain •  Plante pérenne Effets quan?ta?fs et qualita?fs •  Ex : plantes : –  Capsella bursapastoris et Conyza canadensis –  Plantago major •  Semée en condi?ons controlées –  Gamme de densité 1, 5, 50, 100, 200 graines par pot •  Effets sur la propor?on des individus qui –  Germent –  Survivent –  Se reproduisent Effet sur la fécondité Effet sur la mortalité Poids sec réla?vement constant Les individus sont plus pe?ts et plus minces aux densités élevées Plas?cité de la réponse de croissance des plantes à la compé??on intraspécifique : « Loi de la récolte finale constante » (agronomie) (Changement qualita?f) Démonstra?on experimentale des tendances régulatrices de la compé??on •  Accroissement de 200 fois des densités de semis •  La gamme de produc?ons de graines a varié seulement de –  1,4 fois chez Capsella bursa-­‐pastoris –  2,9 fois chez Plantago major –  1,7 fois chez Coniza canadensis •  La manip ignore les différences interindividuelles au sein de chaque lot –  « Individu moyen » pour chaque traitement •  Varia?ons entre individus peuvent être grandes •  Exemple: distribu?on des poids individuels, du lin (Linum usita9ssimum) : + de compé??on, + d’écart par rapport à une distribu?on normale •  Les premières plantules ont peu de compé?teurs –  Plein accès aux ressources (lumière, eau, nutriments) –  Croissance rapide •  Germina?on tardive : compé??on avec nombreux individus, plus grands –  Désavantagées •  La compé??on intraspécifique accentuerait les differences ini?ales de taille 1225 /m2 365 /m2 125 /m2 nb Régula?on des popula?ons •  Interac6ons densité dépendantes : – 
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Compé??on (intraspécifique) Prédateurs Parasites, pathogènes Compé??on interspécifique •  Poten?ellement –  lié à la surpopula?ons (compé??on intraspécifique) : plus vulnérable à haute densité •  Donc une interac?ons entre les interac?ons… –  Lié à d’autres facteurs, e.g. clima?ques •  Le problème de la régula?on des popula?ons doit être posé compte tenu de la situa?on de la pop dans l’écosystème •  C.-­‐à-­‐d. –  dans l’ensemble des interac?ons du système popula6on-­‐environnement Dynamique des parasites (Price 1980) •  Caractéris?que essen?elle des parasites: –  Qu’un même individu ob?ent généralement la totalité de sa nourriture d’un seul être vivant –  Bien que ceux d’espèces à cycle complexe puissent dépendre successivement et dans un ordre prévisible de 2 ou 3 hôtes d’espèces différentes •  Exemples des parasites définies ainsi : –  Nombreux insectes phytophages (qui s’alimente dans ou sur un même individu plante) : •  homoptères, chenilles, thysaoptères, heteroptères, coléoptères, – 
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Acariens phytophages nématodes, platodes, protozoaires, bactéries, champignons, diptères, hyménoptères, virus « Parasites » •  Ensemble très hétérogène •  Regroupe des organismes de pe?te taille et à mœurs spécialisé •  S’oppose neRement aux –  « macro-­‐herbivores » ; –  aux prédateurs qui se nourrissent de beaucoup d’organismes et sont moins ou non spécialisés ; –  et saprophages qui vivent de ma?ère organique morte •  Thèse de Price (1980) : –  les popula?ons locales de parasites sont habituellement dans des condi?ons de non-­‐équilibre –  L’origine principale celles-­‐ci réside dans la complexité des associa?ons bio?ques qui caractérisent le mode de vie parasitaire •  Thèse de Price (1980) : –  les popula?ons locales de parasites sont habituellement dans des condi?ons de non-­‐équilibre –  L’origine principale celles-­‐ci réside dans la complexité des associa?ons bio?ques qui caractérisent le mode de vie parasitaire –  CeRe complexité donne aux ressources réellement exploitables une distribu?on très morcelée dans l’espace et dans le temp –  Caractère éphémère des habitats favorables : ex?nc?on locale Exemple : trématodes Schistosoma La bilharziose ou schistosomiase, parfois appelée derma6te des nageurs, est une maladie parasitaire due à un ver hématophage, le schistosome. Exemple : trématodes Schistosoma •  Condi?ons par?culière de l’escargot : –  L’escargot-­‐hôte est largement aqua?que: •  distribu?on très morcelée du milieu aqua?que •  Médiocre ap?tude à la dispersion –  Hermaphrodite, auto-­‐compa?ble •  Un seul individu peut fonder une nouvelle popula?on •  Ces condi?ons favorisent une grande diversifica?on de l’espèce •  En réponse, les vers ont développé des lignées spécialisées, à infec?vité variable selon les pops d’escargot •  Les escargots présentent des vulnérabilités très différentes selon souches de schistosomes Théorie de la niche écologique •  Niche : l’ensemble des condi?ons dans lesquelles vit et se perpétue la popula?on •  Espace écologique à n dimensions •  Representa?on de la niche –  Par?elle (un aspect par?culier) –  Synthé?que (regroupant facteurs en ensembles) •  Approche par?elle : –  Dis?nguer les différentes dimensions –  Niche alimentaire, niche spa?ale, niche pluviothermique, etc Niche Niche par?elle : mesurable Amplitude, comparer des niches des espèces différentes Niche •  Une différence –  de régime alimentaire –  Dans la distribu?on spa?ale –  De comportement •  Peuvent abou?r également à une sépara6on écologique •  D’espèces poten?ellement concurrentes •  Le concept de la niche permet de poser clairement le problème de l’organisa?on et du fonc?onnement des popula?ons L’approche synthé?que de « niche » •  Caractériser la niche par rapport à trois axes fondamentaux qui regroupent la plupart des variables per?nentes du milieu –  Un axe spa?al : vars clima?ques, physico-­‐chimiques –  Un axe trophique : types de proies poten?elles –  Un axe temporelle : mode d’u?lisa?on dans le temps (cycle nycthéméral, saisonnier) de l’espace et de la nourriture •  Niveaux de niche écologique –  Individu –  Popula?on –  Espèce La sélec?on naturelle La sélec?on en ac?on •  Exemple : des pinsons de Darwin (Geospiza) •  Iles Galápagos : entre 13 et 15 espèces de pinsons Ancetre commun, coloninsé l’archipel il y quelques millions d’années Radia6on adapta6ve « One might really fancy that, from an original paucity of birds in this archipelago, one species had been taken and modified for different ends. » Darwin « The voyage of the Beagle » Radia?on •  Dispersion de la popula?on colonisatrice entre des iles •  offrant des habitats et des ressources différents –  Niches différentes •  à favorisé une spécia6on intense •  Emergence d’une diversité biologique –  Couleur, taille, forme du bec •  reliée au régime alimentaire des oiseaux Medium ground finch (female, male) •  Taille de bec est un trait héritable, •  la taille corporelle l’est aussi During a drought in 1976-­‐78 on the island of Daphne Major in the Galapagos Archipelago, (a)  the popula?on size of finches (Geospiza for?s) decreased due to the (b)  decline in seed supply, during which ?me (c)  the size and hardness of the seeds increased, as a result of which (d)  the average size of finches increased, because larger birds can handle such seeds more efficiently. Selec?on •  La sélec?on dépende de la disponibilité des graines –  Sècheresse : peu de graines, grande taille –  Condi?ons favorables : plus de graines, pe?tes taille (et grandes) Sécheresses 1977 Fin 1982 : beaucoup de pluie, Euphorbia fleurs à pe?tes graines. Rareté des grosses graines, sélec?on vers pe?te taille Mélanisme industriel La phalène du bouleau (Biston betularia) Biston betularia caterpillars on birch (lev) and willow (right), demonstra?ng a colour polyphenism