Synth écologie

Ecologie : Introduction
Cadre de la discipline
L’écologie c’est l’étude des relations entre les organismes et leur environnement. L’évolution
nous aide à comprendre les principes de l’écologie.
Méthodes
En écologie il faut se poser des questions : « quel » (moteur des découvertes) et « comment »
(mais ça n’explique pas pourquoi). Il faut tirer des hypothèses pour expliquer le pourquoi en
cherchant les avantages que ça fournit.
Les mécanismes de l’évolution : sélection naturelle et adaptation
Lorsqu’il y a reproduction sexuée il y a aussi des variations des formes et des fonctions.
Les ressources (espace, nourriture, lumière, eau, …) sont limitées.
Pour qu’une modification soit une adaptation il faut :
- qu’il y ait une base génétique (possibilité de transmission à la génération suivante)
- qu’elle fournisse un avantage en matière de survie
- qu’au cours des générations ce trait soit modifié car les conditions environnementales
changent (adaptation absolue = impossible)
Certaines caractéristiques vont fournir des avantages aux individus qui les possèdent => ils
auront un meilleur fitness.
FITNESS = adéquation adaptative. Façon d’être optimal dans un milieu. Adéquation entre le
milieu et la stratégie utilisée. Le fitness se mesure à l’échelle de la vie. Probabilité qu’un
individu a pour maximiser la répartition de ses gènes.
Les mécanismes de l’évolution : l’exemple du mélanisme industriel
Phalène du bouleau => foncé survit mieux quand les sites sont pollués (car arbres ne sont pas
recouvert de lichens => arbres ne sont pas blancs mais bruns). Il y a un changement des
fréquences alléliques dans la population.
2 expériences :
1°) compter les individus dans des sites polluées ou non
2°) compter nombre d’individus mangés soit sur un fond foncé soit sur un fond clair
Facteurs proximaux et facteurs ultimes
FACTEUR PROXIMAL = facteur qui opère au temps écologique (prédation)
FACTEUR ULTIME = facteur qui opère au temps évolutif (modification de la fréquence
allélique)

La courbe du haut = [SO
2
]
Les courbes du bas = fréquence relative des phalènes de bouleau foncés
Il n’y a jamais eu de pollution à West Kirby ce qui explique que les concentrations en phalène
foncés soient toujours basses.

Les tests d’hypothèse
L’hypothèse nulle c’est l’idée que nous proposons pour expliquer le fonctionnement d’un
système. Elle doit être la plus parcimonieuse possible (la plus simple). Elles sont souvent
formulées précisément (comme des expressions mathématiques de caractéristiques => appelés
variables souvent approximés par des paramètres =>approximés par des échantillonnages).
On essaye de prédire qu’une seule variable : la variable réponse ou dépendante (ex : fréquence
d’une forme de phalène). Les autres sont les variables indépendantes ou prédicteurs (la
prédation, le recouvrement de lichens, …).
Les biches plus âgées produisent un faon de meilleure qualité. La qualité du faon est mesurée
sur base du contenu des reins en tissu graisseux. Les données ne correspondent pas
parfaitement à une relation linéaire , une droite de régression d’équation générale :
Y = ax + b
Les méthodes expérimentales
Une expérience est une activité au cours de laquelle des processus naturels se déroulent dans
des conditions qui sont contrôlées par l’expérimentateur. But : arriver à faire une inférence à
propos d’une hypothèse nulle càd de dire si il y a plus de chances que cette hypothèse soit
vraie ou fausse (mais on est jamais sur => erreurs de type 1 ou 2).
Exemple de tests d’hypothèses et de validation expérimentale : le déclin des amphibiens
Depuis 1980 on constate un déclin des populations d’amphibiens.
Le cycle des amphibiens est lié à l’eau (pondent + respiration) => HYP :
1°) disparition a cause de pesticides
2°) augmentation des UV-B (car moins d’O
3
)
3°) aliénation incessante des milieux naturels par l’homme
4°) augmentation de la prédation + parasites
On détaille la 2° (exp. d’Andrew Blaustein), H
0
= succès d’éclosion est fonction des UV-B
Il expose les œufs à 3 quantités différentes d’UV-B (normale, réduite de 80% et absente)
150 œufs/enclos (protége des prédateurs) et 3 espèces qui éclosent a des moments différents.
Résultat : l’éclosion de deux espèces varie avec la quantité d’UV-B mais pas la troisième
espèce.
Causes évolutives à ces différences interspécifiques
Les différentes espèces ont évolué dans des conditions variables de bombardement par les
UV. Aux endroits ou les quantités d’UV-B sont élevées on s’attend à ce que la sélection

naturelle favorise des mécanisme de réparation de l’ADN très efficaces (=> photolyase). La
photolyase est très présente dans l’espèce peu affectée par le UV-B et peu présente chez les
deux autres.

1
e
partie : La vie et l’environnement physique
Cadre général
1°) L’interdépendance des mondes physiques et biologiques
La lumière du soleil est la source d’énergie qui fait vivre la majorité des organismes sur terre.
La photosynthèse est la réaction qui assure la transformation d’énergie lumineuse en énergie
chimique. Il y a fabrication de glucides au départ de molécules minérales simples (CO
2
et
H
2
O). L’énergie chimique est utilisée par les plantes et par les animaux qui les mangent puis
sont mangés. Les organismes vivants dépendent également du monde physique pour obtenir
des molécules fondamentales (O
2
, N
2
, H
2
O, CO
2
) ainsi que les vitamines et minéraux. Les
organismes doivent aussi résister à des conditions parfois extrêmes (température, sécheresse,
salinité, aridité, [O
2
], …).
Le monde biologique influence aussi le monde physique (ex : formation de l’atmosphère, des
sols, la désertification,…). La concentration actuelle en O
2
est de 25 % (si trop d’O
2
=> tout
brûle, si trop peu => rien ne brûle). (Atmosphère primitive = CH
4
, CO
2
, NH
3
, N
2
, H
2
O, H
2
)
Action des plantes sur le monde physique
Les plantes peuvent coloniser les sols nus grâce à une succession écologique (= remplacement
ordonné) d’organismes distincts => micro-organismes, lichens, mousses, spermatophytes, …).
Les plantes assurent le développement et le maintien des sols (altèrent la roche-mère et
constituent l’humus). Les plantes assurent aussi un contrôle du climat (localement et
globalement) en particulier grâce à leur rôle dans le cycle de l’eau (pluie ne s’accumule pas
quand elle tombe). => cycle de l’eau (pluie, rivières, mer, évaporation, évapotranspiration).
L’évapotranspiration assure la majorité du retour de la pluie dans l’atmosphère. Dans les
forets ombrophiles la plupart des éléments biogènes sont stockés dans la biomasse végétale.
Action des animaux sur le monde physique
Le fouissage, les déjections, les piétinements, … réalisés par les animaux jouent un rôle
important dans le développement et l’altération des sols. (ex : ver de terre, déjections
d’oiseaux de mer, terriers, castors, éléphant => crée des mares temporaires, …)
2°) Propriétés uniques de la vie
Les êtres vivants sont différents des objets inanimés (mouvement, reproduction, métabolisme,
capacité à maintenir leurs conditions internes différentes des conditions externes). Dans le
monde physique, les transformations d’énergie tendent à minimiser les différences de niveau
d’énergie au sein du système, en suivant un chemin de moindre résistance. Dans les systèmes
biologiques, la transformation de l’énergie maintient les organismes en déséquilibre par
rapport aux forces physiques : gravité, flux thermique, diffusion, réactions chimiques, …Les
organismes vivants doivent fournir de l’énergie pour préserver leur intégrité, les dépenses
d’énergie nécessaires à ce simple maintien représentent le métabolisme de base (BMR : Basic
Metabolic Rate). Cela signifie (1) une dépense continue d’énergie stockée dans les liaisons
covalentes des molécules chimiques, (2) l’oxydation de ces molécules, afin de charger des
intermédiaires riches en énergie = ATP et (3) la perte d’énergie sous forme de chaleur. Il faut
donc se procurer ces molécules (utilisées dans la respiration cellulaire) soit par la
photosynthèse, soit en assimilant de la nourriture. La croissance et la reproduction nécessitent
des acquisitions d’énergie qui dépassent celles requises pour assurer le BMR. L’organisme
restitue son énergie à l’environnement en mourant.