Matiére : Ecologie Générale
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Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV Interaction du milieu et des êtres vivants Les réactions des êtres vivants face aux variations des facteurs physico-chimiques du milieu intéressent la morphologie, la physiologie, le comportement. Les êtres vivants sont éliminés totalement, ou bien leurs effectifs sont fortement réduits lorsque l’intensité des facteurs écologiques est proche des limites de tolérance ou les dépasse. A- Loi de tolérance (intervalle de tolérance) Enoncée par Shelford en 1911, la loi de la tolérance stipule que pour tout facteur de l’environnement existe un domaine de valeurs (ou intervalle de tolérance) dans lequel tout processus écologique sous la dépendance de ce facteur pourra s’effectuer normalement. C’est seulement à l’intérieur de cet intervalle que la vie de tel ou tel organisme, population ou biocénose est possible. La borne inférieure le long de ce gradient délimite la mort par carence, la borne supérieure délimite la mort par toxicité. A l’intérieur de l’intervalle de tolérance, existe une valeur optimale, dénommée « préférendum » ou « optimum écologique » pour lesquelles le métabolisme de l’espèce ou de la communauté considérée s’effectue à une vitesse maximale (Fig.01). LIMITES DE TOLERANCE DE L’ESPECE Minimum (Conditions létales) Espèce absente (Conditions optimales) (conditions défavorables) Espèce abondante Espèce rare (conditions défavorables) Espèce rare (Conditions létales) Espèce absente ZONE OPTIMALE Optimum Maximum Intensité du facteur écologique Figure 01 : Limites de tolérance d’une espèce en fonction de l’intensité du facteur écologique étudié. (L’abondance de l’espèce est maximale au voisinage de l’optimum écologique). La valence écologique d'une espèce représente sa capacité à supporter les variations plus ou moins grandes d'un facteur écologique. Elle représente la capacité à coloniser ou à peupler un biotope donné. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV Une espèce à forte valence écologique c’est-à-dire capable de peupler des milieux très différents et supporter des variations importantes de l’intensité des facteurs écologiques, est dite euryèce. Une espèce à faible valence écologique ne pourra supporter que des variations limitées des facteurs écologiques, elle est dite sténoèce. Une espèce à valence écologique moyenne, est dite mesoèce. B- Loi du minimum On doit à Liebig (1840) la loi du minimum qui stipule que la croissance d’un végétal n’est possible que dans la mesure où tous les éléments indispensables pour l’assurer sont présents en quantités suffisantes dans le sol. Ce sont les éléments déficitaires (dont la concentration est inférieure à une valeur minimum) qui conditionnent et limitent la croissance. La loi de Liebig est généralisée à l’ensemble des facteurs écologiques sous forme d’une loi dite « loi des facteurs limitant ». C- Facteur limitant Un facteur écologique joue le rôle d’un facteur limitant lorsqu’il est absent ou réduit au-dessous d’un seuil critique ou bien s’il excède le niveau maximum tolérable. C’est le facteur limitant qui empêchera l’installation et la croissance d’un organisme dans un milieu. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV Chapitre II : Les organismes et le milieu environnant 5- Les différents facteurs écologiques 5.1- LES FACTEURS CLIMATIQUES : La lumière : C’est la quantité de rayonnement solaire reçu par la surface de la terre, elle s’exprime par son intensité ou flux lumineux (en lux/ heure ou mn), sa longueur d’onde (en nm), sa durée ou nombre de jours d’ensoleillement et l’alternance des périodes d’éclairement et d’obscurité ou photopériodisme (nuit/jour). La température : facteur climatique de première importance car elle agit sur les fonctions vitales des organismes vivants. Elle détermine la répartition de nombreuses espèces à la surface du globe, elle induit des capacités d’adaptation diverses chez les plantes (dormance des graines, chute des feuilles, adaptations morphologiques) et les animaux (hibernation, estivation, diapause et fécondité chez les insectes). La pluviosité (pluie) : deuxième facteur climatique primordial, elle est la source de l’eau qui est indispensable à la vie et principal constituant des tissus vivants. En combinaison avec la température elle détermine également la répartition des principaux biomes à la surface de la terre. Le vent : généré par le mouvement de l’air et les pressions atmosphériques, le vent est un agent important dans la pollinisation, le transport et la dissémination des graines, des spores et même des petits insectes. Chez les végétaux, il a une action mécanique importante (arbres courbés, plantes en coussinets) et contribue à augmenter l’évapotranspiration. L’hygrométrie ou humidité de l’air : caractérise la quantité de vapeur d’eau dans l’air. La neige : facteur important dans les milieux subpolaires et montagnards. C’est une source d’eau non négligeable après sa fonte ; par ses propriétés isolantes, elle protège efficacement du froid la végétation (les bourgeons) et les petits animaux (rongeurs) durant l’hiver. Autres facteurs climatiques secondaires : La pression atmosphérique et l’ionisation de l’air (teneur en particules électriques) ont des influences sur certaines activités surtout chez les insectes. Les grandes subdivisions climatiques du monde : Le climat Equatorial se rencontre comme son nom l'indique le long de l'Equateur, il se caractérise par des températures élevées et des précipitations importantes pendant la plus grande partie de l'année. Le rayonnement solaire varie peu ou pas pendant l'année. Tout ceci permet à la vie de trouver des conditions idéales à son épanouissement, dans ce biotope on ne trouve pas moins de 50% de la biodiversité Terrestre. Le climat tropicalse rencontre sous les latitudes tropicales et subtropicales (climat sub tropical) il se caractérise par une saison sèche et une saison des pluies, ces 2 saisons sont très marquées, les températures sont relativement élevées toute l'année. Dans cette zone la faune et la flore sont aussi très présentes. Le climat Aride donne naissance à des déserts, la pluviométrie annuelle étant plus faible que l'évaporation, le soleil est très souvent présent ce qui permet aux températures d'être très élevées en journée, mais de baisser énormément la nuit. La vie arrive quand même a trouver son chemin dans cet environnement inhospitalier àl’aide d’adaptations importantes. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV Le climat Semi-aridese présente sous l'aspect d'immenses étendues d'herbe et de savanes, les précipitations s'échelonnent de 250 à 500mm, elles sont réparties inégalement dans une année et on distingue une saison des pluies et une saison sèche. Le climat Méditerranéense caractérise par des étés chauds et secs et des hivers doux et pluvieux, le climat Méditerranéen est dominé par le maquis ou la brousse. Des épisodes de pluies très intenses peuvent avoir lieu en automne ou en hiver. Le climat Tempérése caractérise par des précipitations bien réparties tout au long de l'année et par quatre saisons bien distinctes, il existe des variabilités dans ce climat suivant la position par rapport à l'océan, la végétation se présente sous forme de forêts d'arbres à feuillage caduc. Le climat Continentala des saisons marquées par des écarts de température considérables, ainsi l'hiver souvent très froid succède à un été chaud.Les précipitations sont globalement faibles, elles sont le plus abondantes en été. Le Climat de montagne caractérise les principales chaînes de montagnes telles que la cordillère des Andes, les Rocheuses, l'Himalaya ainsi que les Alpes. Dans ce type de climat, la température diminue, les précipitations augmentent, la différence de température entre le jour et la nuit augmente, tout cela en fonction de l'altitude. De plus, le climat varie entre le pied et le sommet de la montagne. Ces climats sont dits étagés La végétation est surtout composée de feuillus, de conifères, d'arbres nains, de mousses et de lichens. Les animaux qui vivent dans ces montagnes sont, par exemple, des chèvres, des mouflons, des chamois, des lamas Le climat polaire est le plus froid du monde. Il s'étend surtout sur les régions de l'Arctique et de l'Antarctique. Les températures moyennes de janvier sont de -34 °C et celles de juillet de 4 °C. Les hivers y sont très froids et très longs; ils durent en moyenne 10 mois tandis qu'il n'y a que deux mois d'été. Les précipitations sont très rares et le sol est toujours gelé en profondeur (pergélisol),les vents sont d'une violence extrême et très froids. La végétation de ces régions se nomme toundra : elle se compose, entre autres, de fleurs et d'arbres nains, de mousses et de lichens.La faune est surtout composée de manchots, d'ours blancs, de rennes, de phoques, de caribous ainsi que de nombreux oiseaux migrateurs. 5.2- FACTEURS ABIOTIQUES NON CLIMATIQUES : 5.2.1- Les conditions topographiques : le relief à la surface de la terre influence les conditions climatiques. L’altitude : - augmente l’intensité du rayonnement solaire et modifie la composition spectrale de la lumière (plus d’ultraviolets) - diminue les températures de l’air (selon un gradient de -0,55 °C tous les 100 m)- augmente la pluviosité et l’enneigement - augmente l’intensité et la fréquence des vents. L’exposition ou orientation d’un versant modifie sensiblement les conditions microclimatiques (durée d’ensoleillement, température, humidité, vents). 5.2.2- En milieu aquatique : La lumière : Les radiations solaires sont progressivement absorbées par l’eau, à 50 m de profondeur, la quantité de lumière atteint seulement 1 % de sa valeur en surface. La pression : elle augmente de 1 atmosphère par 10 m de profondeur. A de grandes profondeurs seuls les organismes les plus adaptés aux autres pressions peuvent survivre. La teneur en gaz dissous : la teneur en O2 dépend de la température de l’eau et de la profondeur. La salinité et la teneur en sels minéraux : la salinité de l’eau de mer est de 36 % (dont 80 % de NaCl). L’optimum de la concentration en calcaire pour la vie aquatique d’un lac est entre 60 et 120 mg/l. L’acidité : La plupart des poissons vivent dans des pH compris entre 6,5 et 8. 5.2- LES FACTEURS EDAPHIQUES Définition et composition du sol : Le sol est un système complexe, issu de l’évolution des roches sous l’action combinée du climat et des êtres vivants et est formé de très nombreux composants minéraux et organiques soumis à des phénomènes physiques, chimiques et biologiques en constante interaction. Il comprend : Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV Une fraction minérale : faite de fragments de roche issus du sous-sol comprenant, du plus fins au plus gros, des argiles, des limons, des sables, et des éléments minéraux chargés tels que les anions comme les anions phosphate, (PO43-), sulfate (SO42-) et nitrate (NO3-) et les cations comme Na+, K+, NH4+, Ca 2+, Mg 2+). Des organismes vivants : racines, champignons, invertébrés, quelques vertébrés et une multitude de microorganismes qui décomposent et transforment la matière organique en matière minérale selon deux processus : l’humification et la minéralisation. De l’humus : matière organique en cours de minéralisation essentiellement issue des feuilles mortes, cadavres, excréments. De l’eau : issue des pluies ou à partir de nappes souterraines, l’eau a une importance capitale dans le sol, elle est nécessaire pour les êtres vivants et véhicule les éléments nutritifs dissous qui seront absorbés par les racines des plantes. Système vivant, le sol contribue à la pérennisation des cycles de la matière comme ceux de l’azote, du carbone, du phosphore, du soufre. Les gaz du sol ou atmosphère du sol : L’O2 et le CO2 jouent un rôle majeur dans les échanges gaz eux dans le sol, le premier conditionne la respiration des racines et des organismes du sol et intervient dans les réactions d’oxydation, le second, produit de l’activité respiratoire est nécessaires pour certaines synthèses organiques (bactéries nitrifiantes). Notion de pédoclimat : la combinaison des trois facteurs suivants : température du sol, humidité et aération ainsi que leurs variations saisonnières constitue le pédoclimat ou climat du sol Relation entre la composition d’un sol et propriétés du sol (texture et structure) : * Les sables et les limons, constituent la charpente du sol. Ces différentes particules minérales, avec l’argile donnent une texture au sol dont dépend sa capacité de rétention en eau. * L’argile et l’humus qui donnent la structure, abritent les micro-organismes et nourrissent lesplantes. Le complexe « argilo-humique » formé de matières organiques et minérales permet leséchanges dans le sol. Les principales menaces qui pèsent sur le sol : • L’érosion par la destruction du couvert végétal protecteur (incendies, défrichement, dégradations diverses, travail répété et agressif par les engins agricoles) ; • La diminution des teneurs en matières organiques, quia pour conséquences la baisse de productivité agricoleet la fragilisation des sols vis-à-vis de l’érosion ; • La contamination par des substances polluantes : pesticides, engrais, métaux lourds issus des déchets industriels, • La salinisation : la plupart des sols irrigués et situés en zones à déficit hydrique connaissent des problèmes de salinisation ; • La diminution de la biodiversité ; sous l’effet conjugué de la dégradation, l’érosion et de la pollution ; • Le tassement ou compaction des sols et l’imperméabilisation • inondations et glissements de terrain. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV 6. INTERACTION MILIEU PHYSIQUE-ETRES VIVANTS (ADAPTATION DES ETRES VIVANTS A LEUR MILIEU) A. L'accommodation et acclimatation : est une réponse ou adaptation physiologiques phénotypique nonhéréditaire en réponse à des variations dans l’environnement B. L’adaptation génotypique : modification de la forme, de la physiologie ou du comportement d’une espèce vivante lui permettant de supporter les variations d’un ou plusieurs facteurs du milieu, elle a un caractère héréditaire et est donc transmissible aux générations suivantes. Les populations ainsi développées sont des écotypes 6.1- Adaptations aux facteurs climatiques : La lumière : - La nature de la lumière : Les plantes utilisent pour la photosynthèse, les radiations bleues et rouges du spectre lumineux, les algues rouges utilisent les rayonnements bleu-vert grâce à des pigments particuliers. - L’intensité de l’éclairement : Les plantes de lumière (héliophytes) : leur croissance est maximale pour de forts éclairements, elles ne tolèrent pas l’ombre des autres (ex : tomate, ciste, hélianthème) ; Les plantes intermédiaires (ex : lierre) ; Les plantes d’ombre (sciaphytes) : Leur croissance exige une ombre forte (ex : Mousses, fougères, aspérule odorante, oxalis). - La durée respective des jours et des nuits (photopériodisme) : Les plantes de jours longs : elles ne fleurissent que quand le jour dure plus de 8 heures (ex : céréales de printemps, l’épinard) ; Les plantes indifférentes : leur floraison n’est pas affectée par la durée relative du jour et de la nuit (ex : tournesol, le mouron des oiseaux) ; Les plantes de jours courts : elles ne fleurissent que quand le jour dure moins de 8 heures (ex : chrysanthème, mais). - Lumière, croissance et forme : En altitude, les plantes reçoivent une lumière abondante, mais aussi de nombreux ultraviolets qui détruisent l’hormone de croissance en longueur, cet effet combiné au froid nocturne, leur fait adopter des ports très bas et s’enrichir en pigments de protection (ex : silène acaule). La température : L’adaptation aux variations de température, revêt plusieurs formes Chez les animaux - La régulation de la température corporelle : Espèces homéothermes : leur température interne reste constante et indépendante de la température extérieure (Mammifères Oiseaux). Espèces poïkilothermes : leur température corporelle est voisine ou identique à celle du milieu extérieur et en suit la fluctuation, ils doivent constamment ajuster leur comportement à l’évolution de la température externe (Poissons, Reptiles, Insectes, etc.) - Les règles écologiques : elles concernent les caractéristiques morphologiques traduisant l’action de la température sur les Mammifères homéothermes : Règle de Bergman : concernant la taille, les animaux des régions froides sont plus volumineux que ceux des régions chaudes, ceci est dû au fait que plus un animal est volumineux, plus grande est la distance de son centre de gravité à sa surface et plus grand est l’écart de température, à l’inverse une taille plus petite accroit la surface extérieure et accroit les pertes calorifiques. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV Règle d’Allen concernant les appendices (surface des oreilles, des pattes, de la queue) qui sont plus petites chez les animaux des régions froides, limitant ainsi les déperditions de chaleur. Règle de la fourrure plus épaisse chez les Mammifères des régions froides Chez les végétaux - Les types biologiques : sont des caractéristiques morphologiques grâce aux quelles les végétaux sont adaptés au milieu dans lequel ils vivent. Ces types ont été définis par Raunkiaer (1934) pour les végétaux des régions tempérées où la saison défavorable est la saison froide, mais ils peuvent être appliqués aux régions où la saison défavorable est la saison sèche. L’eau : - Les besoins en eau des êtres vivants : Les espèces xérophiles : elles ont adaptées aux milieux secs et aux longues périodes de sécheresse (ex : cactus, lichen). Les espèces hygrophiles : elles ne peuvent vivre que dans des milieux très humides, ou à humidité de l’air proche de la saturation (ex : mousses, plantes des forêts équatoriales, insectes des zones humides) Les espèces mésophiles : elles ont des besoins modérés en eau et en humidité de l’air et supportent des alternances de saisons sèches et humides, la majorité des espèces des régions tempérées et la plupart des espèces cultivées) Les espèces aquatiques : elles vivent en permanence dans l’eau (ex : les algues et autres plantes supérieures aquatiques, les poissons, mammifères marins). Les espèces amphibies : elles vivent en permanence à proximité de l’eau et y passent une partie de leur vie. Le vent : - Pollinisateur : Il assure la fécondation des plantes anémophiles - Transporteur : Il permet la dissémination des graines anémochores, généralement dotées d’ailes (pin d’Alep) ou d’aigrettes (Composées) qui facilitent leur déplacement. Facteur limitant : Il façonne la forme ou la taille externe de certains arbres (port en drapeau ou arbres nains), d’arbustes (port en coussinet), limite l’extension des forêts en altitude (étage asylvatique, ou pelouse). 6.2- Adaptations aux facteurs édaphiques - Influence de l’acidité du sol : La plupart des plantes vivent dans une gamme moyenne de pH (neutre : 6,5 – 7,5), les espèces acidophiles supportent des pH acides (Fougère aigle, genêt à balai) , les espèces basiphiles préfèrent les valeurs élevées (thym, salicorne, carex firma) - Influence de la salinité du sol : Les plantes halophiles supportent des teneurs élevées en sels, grâce à leurs adaptations : excrétion du sel par les feuilles, pression osmotique interne élevée. (ex : plantes des bords de mers, des sebkhas, des marais salants, etc.) (saladelle, salicorne, tamaris, salsolacées, etc.) - La composition chimique Les divers types de sols ont des compositions chimiques très variées. Les éléments les plus étudiés en ce qui concerne leur action sur la faune et la flore sont les chlorures et le calcium. Les sols salés, ayant des teneurs importantes en chlorure de sodium, ont une flore et une faune très particulière. Les plantes des sols salés sont des halophytes. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV En fonction de leurs préférences, les plantes sont classées en calcicoles (espèces capables de supporter des teneurs élevées en calcaire), et calcifuges (espèces qui ne supportent que de faibles traces de calcium). Quant aux animaux, le calcium est nécessaire pour beaucoup d’animaux du sol. Les sols dits anormaux renferment de fortes concentrations d’éléments plus ou moins toxiques : soufre, magnésium…etc. Les métaux lourds exercent sur la végétation une action toxique qui entraine la sélection d’espèces dites toxico-résistantes ou métallophytes formant des associations végétales particulières. 6.3. Adaptation aux facteurs biotiques Les facteurs biotiques sont des paramètres physico-chimiques ou biologiques qui découlent de la présence et de l'action des êtres vivants. Ce sont toutes les interactions qui existent entre les êtres vivants animaux et végétaux présents dans un milieu donné. Nous pouvons distinguer parmi les facteurs biotiques, les facteurs physico-chimiques d'origine biotique, les facteurs trophiques ou alimentaires, les facteurs interspécifiques et intraspécifiques. Les facteurs abiotiques et biotiques n'agissent pas isolement mais de façon conjointe. Il existe une influence réciproque entre différents facteurs écologiques A. Les facteurs physico-chimiques d’origine biotique Les organismes exercent à chaque instant une influence mécanique ou climatique sur leur milieu. Ils sont capables de modifier la composition chimique du milieu par leurs activités métaboliques et par la sécrétion des substances naturelles favorables ou toxiques pour les autres espèces. L'action mécanique des racines ou de la faune endogée sur les roches est assez remarquable. Les végétaux eux aussi peuvent influencer par exemple, l'hygrométrie de l'air et l'oxygénation de l'atmosphère... B. Facteurs trophiques de nature biotique Les sels minéraux nutritifs comme les nitrates dont le rôle est essentiel dans le développement des végétaux, sont des facteurs trophiques d'origine biotique, car ils sont libérés dans le sol ou dans l'eau sous l'action des microorganismes appelés décomposeurs. C. Les facteurs intraspecifiques Il s'agit des interactions qui se manifestent entre individus de même espèce c'est-à-dire dans une population donnée. Ces interactions sont liées à la densité et peuvent être bénéfiques ou néfastes D. Les facteurs interspecifiques Ce sont les interactions qui s'exercent entre individus d'espèces différentes. Autres adaptations : - La diapause chez les insectes : c’est une phase d’arrêt physiologique qui se manifeste souvent à l’approche de l’hiver, elle peut durer quelques mois à quelques années et est sous contrôle hormonal. - La dormance chez les plantes : c’est un ralentissement de l’activité physiologique, elle concerne les graines, les bulbes et les individus adultes et sont le plus souvent déclenchées par l’arrivée de l’hiver et la diminution des températures, mais des conditions exceptionnelles de sécheresse peuvent induire ce phénomène. - L’hibernation et l’estivation chez les vertébrés : c’est un état de léthargie ou sorte de sommeil profond, pendant lequel les animaux assurent leur minimum vital et réduisent leur dépense énergétique. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015 Matiére : Ecologie Générale 2 éme année SNV - La migration : déplacements d’individus ou de populations entre deux régions géographiques. Les migrations les plus connus sont les migrations saisonnières d’Oiseaux durant l’hiver - L’exode : contrairement à la migration, l’exode ne comporte pas de phase retour. Ex : l’exode du criquet pèlerin. Presenté par : MR BARDADI. A / CUAT Février 2015
