Introduction à l`écologie

ECOLOGIE EVOLUTION ADAPTATION
INITIATION A L’ECOLOGIE
Cycle d’introduction de 4 cours de A. Meinesz, organisé en deux parties :
•
•
Différentes façons de regrouper les espèces et écosystèmes
Facteurs agissant sur la répartition des espèces et écosystèmes
INTRODUCTION
DEFINITION DE L’ECOLOGIE
Il a été défini par un allemand, Ernst Haeckel :
« Par écologie, nous entendons la science des rapports des organismes avec le
monde extérieur, dans lequel nous pouvons reconnaître d’une façon plus large les
facteurs de la lutte pour l’existence. » Ernst Haeckel, 1866
L’écologie est donc le rapport entre le vivant et le milieu extérieur, prenant en compte tous les paramètres de
chacun. On notera que le livre de Darwin a influencé la définition de Haeckel, dans la seconde partie. Cela dit,
Ernst Haeckel a également inventé ou mis à jour la définition de l’écologie politique, en écrivant en 1907 un
livre, « les merveilles de la Vie ». Il faut savoir que les intellectuels allemands, aux alentours de la guerre, ont
été très influencés par les beautés exhalées par la nature.
« Voir naître une réforme politique fondée sur la croissance scientifique des
rapports de l’Homme avec le monde et sur le respect fondamental de la beauté et
de l’ordre de la Nature » Ernst Haeckel, 1907
La première partie est un bis-repetita de la première citation. On retrouve ici le romantisme Allemand sur le
respect fondamental de la nature et de son ordre. De nos jours, le terme d’écologie est galvaudé, et cela n’ira
pas en se limitant, tant les problèmes du futur proche seront importants : l’augmentation démographique et la
croissance globale du niveau de vie vont induire une augmentation considérable des besoins en ressources
fondamentales. L’écologie est le gros problème de demain.
LE REGROUPEMENT DES ESPECES
DEFINITIONS
BIOGEOGRAPHIE
C’est la répartition géographique des espèces, de la flore et de la faune. On délimite donc des espèces à une
zone géographique. Rien de plus.
CHOROLOGIE
C’est l’étude explicative de la répartition des espèces et des écosystèmes sur la planète. Cela explique les
causes de la répartition.
LES « MEGA-COMPARTIMENTS » OU LA VIE EST PRESENTE SUR NOTRE PLANETE
BIOSPHERE
Ce terme à été défini par Vernadsky en 1926. C’est la région de la planète qui renferme l’ensemble des êtres
vivants et dans laquelle la vie est possible en permanence. C’est donc un concept holistique, global. On divise
cette biosphère en trois compartiments, qui sont :
•
•
•
L’atmosphère
L’hydrosphère
La lithosphère
L’ATMOSPHERE
Elle est définie par des couches gazeuses enveloppant l’hydrosphère et la lithosphère. On peut la diviser en
deux grandes caractéristiques :
•
•
Il y a de grandes fluctuations de températures
Il y a une certaine composition des gaz
SUBDIVISION THERMIQUE
LA TROPOSPHERE
Elle est limitée par la tropopause. Elle s’arrête à des distances
variables en fonction de la position sur le globe. Ainsi, la
tropopause ne mesure que 7km au niveau des pôles, et 18km
au niveau de l’équateur. Il faut considérer que la couche d’air
permettant la vie est très exigüe. En comparaison, le diamètre
de la Terre est de 6370km.
• Dans cette couche, la température diminue de 0,6°C
tous les 100m.
• Absolument toute l’eau gazeuse se trouve dans la
troposphère. Toute la biosphère que se développe de façon
émergée est en contact et évolue dans la troposphère.
• Aucun organisme n’effectue tout son cycle de vie dans
la troposphère sans être au contact avec le sol.
• Les zones extrêmes sont azoïques, sans vie
eucaryotique visible à l’œil nu. On n’a jamais vu d’oiseaux au
dessus de 7200m d’altitude. Le record atteint par une plante
est détenu par la Stellaria, à 7000m.
LA STRATOSPHERE
Limitée par la stratopause.
• La température y diminue considérablement : -100°C, qui
entraîne une stratification des gaz de façon très lente.
• La stratopause se trouve à 40km d’altitude.
• Elle contient la couche d’ozone O3, qui permet la limitation du
rayonnement UV.
• Pour anecdote, on a retrouvé des bactéries vivantes dans cette
couche.
LA MESOSPHERE
Limitée par la mésopause.
•
L’altitude supérieure est de 80km
LA THERMOSPHERE
Limitée par la thermopause
• C’est une couche dans laquelle la température augmente
considérablement, jusqu’à 1000 à 2000°C, expliquant la difficulté de
mettre au point des équipements pour la traverser.
• C’est là où se consument les météorites
• Elle n’existait pas il y a 3Ga.
SUBDIVISION GAZEUSE
50% de la masse totale de l’atmosphère est située entre 0 et 5000m d’altitude,
d’altitude 90% de la masse totale de
l’atmosphère est située entre 0 et 16km d’altitude.
d’altitude On peut également la subdiviser en fonction des gaz :
L’HOMOSPHERE
Dans ces 100 premiers kilomètres de l’atmosphère, la composition des gaz ne change pas :
•
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•
78% d’azote
21% d’oxygène
1% de gaz rares
o 0,95% d’Argon
o 0,05% d’autres gaz
0,038% de CO2,
0,022% il y a deux siècles
L’HETEROSPHERE
Entre 100 et 1000km d’altitude
•
On n’y trouve que des gaz légers : He, H2, N
L’EXOSPHERE
Au dessus de 1000km d’altitude
•
La densité de tous les gaz décroît rapidement
L’HYDROSPHERE
C’est un milieu liquide, ayant pour caractéristique principale sa répartition : 70% de la surface de la planète.
97% de cette surface se trouve entre 0 et 6000m de profondeur. Les 3% restants sont les fosses abyssales, les
fosses océaniques. Les plus grandes profondeurs repérées sont dans les fosses des Mariannes, à 11034m. Audelà de 10km de profondeur, la vie macroscopique n’existe plus. Le record de plus grande profondeur est une
holothurie, Elpidia, à 10900m.
Dans cette hydrosphère, il faut considérer deux milieux et trois systèmes trophiques indépendants. On rappelle
qu’un système trophique est un système de nourriture (relation prédateurs-proies).
LE PELAGOS
Les animaux n’ont pas besoin du contact du sol marin pour boucler leur cycle de vie, par exemple le plancton
végétal ou animal. La chaîne trophique de ce milieu n’est que photosynthétique.
LE BENTHOS
Ils vivent sur le fond des océans, et ont besoin du contact avec le sol marin pour s’y reposer, se reproduire ou
se nourrir. On y trouve deux chaînes trophiques :
•
•
Une basée sur la photosynthèse, représentant la quasi-intégralité des fonds marins
Une chimio synthétique, basée sur des bactéries méthanogènes ou sulfurogènes autour desquelles se
développent des organismes animaux s’en nourrissant.
LA LITHOSPHERE
La vie dans la lithosphère connue jusqu’à présent était relative aux 100 premiers mètres. Un biologiste en
accord avec une compagnie pétrolière, a permis la remontée hermétique d’échantillons de lithosphère de
grande profondeur. Il a de cette façon pu retrouver des bactéries à 2000m de profondeur, et jusqu’à 10000m, à
des températures de 120°C.
Sur tous les fonds sédimentaires, vivent des bactéries, surtout des Archées, des chimio-autotrophes. Un autre
chercheur, Tom Gold, a essayé de chiffrer leur quantité : il a estimé le volume des pores d’un fond marin type,
dans lesquels il a estimé le nombre de bactéries s’y trouvant. Il trouve au final une quantité bactérienne telle,
que, sortie de terre, elle pourrait recouvrir les terres émergées sous 1m. Cette vie a été nommée Slime.
LES REGROUPEMENTS GEOGRAPHIQUES/HISTORIQUES
Ce type de regroupement fait état de l’histoire : en effet, il faut savoir que sur la planète, les continents et leurs
regroupements ont beaucoup changé au fil des temps : il y a 5Ga, on imagine que les continents étaient tels
des grumeaux, qui se sont regroupés pour former un supercontinent, la Rodinia, qui s’est à son tour séparée
pour se regrouper à nouveau pour former la Pangéa, qui s’est brisée pour former la configuration actuelle.
Pour des conditions de milieu pratiquement identiques, on trouve néanmoins une faune et flore complètement
différentes. C’est donc la dérive des continents qui a induit cette diversité par la mise en place de barrières
géographiques. On peut aujourd’hui séparer le monde en Empires (realm), aussi appelés écozones :
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•
Holarctique (vert et mauve) : il possède des faunes et flores relativement proches.
Afrotropical (orange)
Indomalais (rouge) : Il y fait chaud, on y trouve des espèces tropicales
Néotropical (marron)
Océanique (non représentée) : elle englobe les îles du pacifique Sud
Australien (kaki) : faune tout à fait particulière
Antarctique (non représenté) : il englobe également la Nouvelle-Zélande
On a également découpé ces empires en 203 écorégions (« provinces » en anglais), divisées en domaines, qui
sont, par exemple :
•
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•
Région Méditerranéenne
o Domaine ibérique
o Domaine français
Région Polynésienne pour l’empire
Région Macaronésienne (îles Canari et îles malaises)
•
Région Micronésienne
ECOSYSTEMES
Il correspond à des assemblages écologiques. Nous introduisons donc le terme d’écosystèmes, un terme
évoqué par Tansley en 1935. Un écosystème correspond à l’association d’un biotope et d’une biocénose, le
biotope étant le milieu, et la biocénose l’ensemble des espèces y vivant.
« Un écosystème est un ensemble construit par les relations qu’entretiennent les
espèces vivantes et l’habitat physique qui leur permet de se développer. »
On y trouve donc des caractéristiques abiotiques et des caractéristiques biotiques. La biocénose a pour
équivalent le peuplement, la communauté. Il ne faut pas confondre ici avec le terme de population, qui
correspond à l’ensemble d’un individu.
Le problème des écosystèmes est relatif à leur taille : existe-il des règles permettant de limiter et définir les
écosystèmes ? Non, les écosystèmes ayant un fonctionnement global, des espèces formant des chaînes
trophiques. Il y a rapport avec une espèce d’autosuffisance. Ainsi, on distingue des tailles d’écosystèmes très
variables. Parmi eux, les macro-écosystèmes ont une très grande taille. Ce sont par exemple en mer les macroécosystèmes pélagique et le benthique. En eau douce, on parle du macro-écosystème limnique. Sur terre, les
macro-écosystèmes sont nommés biomes.
Le terme d’habitat correspond au lieu d’occupation physique spécifique à un organisme et favorable à sa
survie. Elle peut correspondre à l’adresse, chez l’homme. La niche correspond à la fonction ou l’occupation
d’une forme de vie au sein d’une communauté. Il peut correspondre au rôle de l’espèce au sein d’une
communauté. La niche est réalisée par l’espèce dans la biocénose.
LES GRANDS BIOMES
Le biome fait référence à la
latitude géographique, et donc au
climat et aux biotopes différents.
On va donc découper la planète
en bandes correspondant à des
conditions de milieu a priori
identiques. Il en existe 8, qui sont,
du nord à l’équateur :
LES FORETS TEMPEREES
LA TOUNDRA
Niveau Arctique,
Nord-Européen
et
de
l’Amérique du
Nord. On y
trouve des plantes herbacées en coussinets, des
lichens, des mousses, des arbustes, autrement dit
une végétation très éparse et très rase, le sol étant
gelé en profondeur (permafrost).
Elles sont décidues, à feuilles caduques, surtout
composées de hêtres, des chênes.
LES PRAIRIES TEMPEREES
Elles se trouvent à la même latitude que les forêts
tempérées, mais ces zones sont plus continentales.
Ce sont les steppes en Russie, en Argentine la
Pampa.
LA TAÏGA
Ce sont des
forets boréales
de
conifères,
sempervirentes.
On note que la
croissance des conifères dépend de la chaleur.
LES FORETS MEDITERRANEENNES
Climat très chaud
l’été, induisant
une adaptation
spécifique
des
végétaux.
On
peut
néanmoins
décrire
des
forêts
méditerranéennes entre 30 et 40° de latitude Nord
sur toute la planète.
LES FORETS TROPICALES « RAIN FOREST »
LES DESERTS
Le biotope est
extrêmement
sec, mais avec
cette
même
sécheresse,
on
trouvera des climats chauds ou froids.
LES SAVANES
Il n’y a pas assez de précipitations pour permettre
la croissance d’arbres. Un y trouve des quantités
de graminées.
Zone
équatoriale
Africaine, Amazonie,
Amérique centrale,
Asie
(Indonésie,
Papouasie, Bornéo,
Philippines,
Birmanie).
Pluies abondantes, chaleur persistante, humidité.
On parle de forêts ombrophiles, avec plus de
250cm/an de précipitations. Ces forêts sont
sempervirentes, on y trouve donc peu d’humus. Ce
sont malgré cela les plus riches en biodiversité.
L’explication probable est relative a ce que la terre
a
été
soumise
a
des
cycles
de
réchauffement/glaciations intenses, avec de
grandes extinctions d’espèces, où la banquise nord
descendait jusqu’en méditerranée. La région la
plus à l’abri étant la zone équatoriale, elle ne subit
jamais de façon drastique ces fluctuations létales
périodiques. Ainsi, le développement des espèces
a été favorisé. On précisera que les populations
humaines faiblement développées de ces zones
aspirent à un meilleur niveau de vie, et défrichent
au profit des cultures. On y défriche également les
grumes, bois précieux, sans distinction. Ainsi, la
forêt philippine est déboisée à 66%. La question à
se poser est relative aux replantations : ces forets
ne possèdent pas d’humus, où les racines ne
descendent pas profondément. Ainsi, le sol se
dénature sous l’effet du soleil pour former cette
latérite, se solidifiant. Ainsi, la replantation coûte.
LES « ETAGES » ALTIMETRIQUES
On parle aussi d’étagement altitudinal, ayant constaté que l’on peut effectuer ces découlements. La végétation
change rapidement et est représentative d’un écosystème, cette végétation étant le plus souvent la base des
chaînes trophiques. On rappelle que la température décroit de 0,6°C par 100m. Ainsi, on distingue cinq étages :
ETAGE SUBALPIN
ETAGE COLLINEEN
Entre 1000/1600 et 2000/2400m. On y trouve les
dernières forêts, uniquement occupées par des
conifères. Dans notre région, on trouve surtout le
mélèze et l’épicéa.
Entre 0 et 500m. Il est marqué par le fait que les
gelées dans l’année doivent être peu nombreuses.
L’olivier est un bon indicateur, ne tolérant pas le
gel.
ETAGE ALPIN
ETAGE MONTAGNARD
De 500/800 à 1000/1600m. On y trouvera toute
une série d’espèces sempervirentes et d’espèces à
feuilles caduques.
De 2400 à 2900/3000m, c’est l’étage Alpin. On n’y
trouve plus rien, à part de l’herbe.
ETAGE NIVEAL/NIVAL.
La végétation est pratiquement inexistante.
UBAC/ADRET
L’ubac est au nord, l’adret est au sud. Ainsi, on trouve un étagement différent en fonction de l’orientation. Les
étages sont plus bas vers l’ubac. On retrouve en montant une montagne le même étagement que les biomes.
MILIEUX MARINS
Sur 70% de la surface de la planète, on retrouve seulement deux méga-écosystèmes marins. On y distingue
néanmoins des compartiments écologiques spécifiques. Ces écosystèmes en mer sont surtout fonction de la
profondeur. Ils sont bathymétriques. Le paramètre important est ici relatif à la lumière. Des 200m, il n’y en a
plus.
PELAGOS
ETAGE EPIPELAGIQUE
De 0 à -50m. C’est l’étage le plus riche, il possède
90% de la faune et flore océanique, car c’est la
zone éclairée. Le phytoplancton s’y développe, qui
est la base de la chaîne trophique n°1.
LE MESOPELAGOS
Entre -50 et -200m, on y trouve une migration
cyclique quotidienne d’animaux. La nuit, on va
donc retrouver la masse vivante de l’épipélagos en
profondeur. Epipélagos et mésopélagos forment la
zone photique. Celle-ci libère de l’oxygène, et
représente une zone de 200m de profondeur sur
70% de la surface terrestre.
BATHYPELAGOS ET ABYSSOPELAGOS
L’étage bathypélagique et abyssopélagique
comprend des charognards et détritivores. Les
poissons des grands fonds ont la caractéristique
d’être moches, lol. Toute leur anatomie est prévue
sur le fait qu’ils ne peuvent pas manger souvent. Ils
peuvent également être luminescents.
BENTHOS
Subdivisions de l’étagement benthique :
ETAGE SUPRALITTORAL
Il correspond à
une zone qui
reçoit de façon
épisodique de
l’eau de mer et
des embruns.
La plupart du
temps, cette
zone est hors
de l’eau. Elle
est donc très
hostile à la vie,
avec des fluctuations de salinité extrêmes, des
variations de température terribles. De ce fait,
cette zone semble sans vie, mais est habitée par
des cyanobactéries endolithes et des mollusques
s’en nourrissant. L’amplitude de cette zone est
importante au niveau des caps.
ETAGE MEDIOLITTORAL
Dans la zone de
balancement
des vagues et
des
marées
correspond à
l’étage
médiolittoral.
C’est une zone
intéressante possédant des écosystèmes très
spécifiques. Elle est autant exondée qu’inondée. En
méditerranée, cela correspond à la zone de
balancement des vagues, avec une amplitude de
l’ordre du mètre sur les caps et de quelques
centimètres sur les plages, les conditions du milieu
sont assez hostiles pour les mêmes raisons que
précédemment Dans les autres océans, elle
correspond à la zone de balancement entre les
marées, zone intertidale. De ce fait, on trouve un
cortège d’espèces, un peuplement qui doivent
supporter ces fluctuations. En général, on retrouve
au bord de l’eau des espèces inféodées à ces
conditions.
ETAGE INFRALITTORAL
Il commence au
niveau
de
la
surface de la mer.
La limite inférieure
fluctue en fonction
de la pénétration
de la lumière. La
limite
en
méditerranée est
donnée par la
présence de la
posidonie, dont la
profondeur
maximale des plants varie entre -16 et -40m. C’est
dans cet étage que la richesse de la faune et la
flore benthique est la plus importante. On y trouve
beaucoup d’espèces menacées par l’homme
habitant sur le littoral.
ETAGE CIRCALITTORAL
Il commence entre 16 et -40m, et se
termine
aux
alentours de -100 /200m. Dans cet
étage, on trouvera
encore quelques algues, mais éparses. De ce fait, il
est surtout représenté par des espèces animales
telles gorgones, corail, espèces détritivores et
filtrantes. Ces quatre étages sont la zone photique
du système benthique.
ETAGE DU TALUS CONTINENTAL/ETAGE
BATHYAL
Il se situe après le plateau continental. Il descend à
pic jusqu’à des profondeurs dépassant les -1000m.
On y trouvera quelques espèces fixées, détritivores
et filtreurs. Plus de flore. Très pauvre.
ETAGE ABYSSAL
ETAGE SUBABYSSAL
Il représente près de 80% de la surface des océans,
entre -2000 et -6000m de profondeur. Détritivores.
Biodiversité très pauvre.
Surface très réduite.
C’est uniquement la zone photique qui est de très loin la plus riche au niveau planétaire, le problème majeur
étant que c’est cette zone qui est la plus exposée à l’impact des pollutions et activités humaines.
CHOROLOGIE
C’est l’étude de la cause de la délimitation des écosystèmes. Ces causes ne concernent ici pas l’historique, et
sont ici écologiques, de deux types fondamentaux :
•
•
Causes physico-chimiques, abiotiques, relatives au milieu de développement
Causes biotiques, concernant la concurrence entre espèces, les niches écologiques, les chaînes
trophiques, etc.
On peut lister beaucoup de paramètres physico-chimiques, en tout entre 50 et 60 variables, parmi lesquelles se
trouvent des interactions inter-variables. Ainsi, les paramètres à considérer sont nombreux, et en général,
lorsqu’on veut appliquer cette étude sur un écosystème entier, la difficulté devient trop importante. Par
contre, il existe de très nombreuses études d’écophysiologie sur des espèces seules : c’est l’autoécologie. Ces
techniques sont actuellement beaucoup appliquées en agriculture, botanique, et zootechnie.
On remarque que, souvent, dans les conclusions de ces études, seul un faible de nombre de facteurs sont
prépondérants. De cette façon, on peut hiérarchiser les facteurs limitant prépondérants de la vie de l’espèce.
NOTION DE FACTEURS LIMITANT
Ces facteurs, quels qu’ils soient, agissent de deux façons :
•
•
Par défaut (insuffisance de substances nutritives, etc)
Par excès (trop de chaleur, etc)
Ainsi, on peut dire que pour une espèce, le facteur écologique, qu’il soit au niveau le plus proche du minimum
ou maximum critique/létal, sera le facteur limitant. Ce facteur limitant amène la loi de tolérance.
LOI DE TOLERANCE
Pour tout facteur de l’environnement existe un domaine de
valeurs, ou gradient, appelé 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 l’espèce sera possible.
Cet intervalle peut se dessiner sous l’aspect d’une courbe de
Gauss, avec un développement sous preferendum à l’abscisse
µ. L’intervalle de tolérance est situé entre les deux bornes
létales.
Cette courbe est fonction de l’espèce, la valence écologique différant en fonction de celle-ci ; on parle de
sténo-x pour une espèce ayant une faible valence, et d’eury-x pour une espèce ayant une valence large. Par
exemple, on peut parler d’espèces sténohalines ou euryhalines, -halin correspondant à une concentration
saline. On peut définir parallèlement à ces caractères sténo-x les caractéristiques de leurs extrêmes. Ainsi, pour
des végétaux ayant besoin de beaucoup de lumière ou pas seront des espèces photophiles ou sciaphiles.
DIVERSES CARACTERISTIQUES
Concernant la répartition quantitative ou géographique des espèces :
COSMOPOLITE
Une espèce dite cosmopolite peut se rencontrer en
général à même latitude, sur toute la planète.
Notion géographique.
définit la spécificité du milieu, l’écosystème, par
exemple « cailloutis ».
STATION RELIQUE
Se dit des restes d’une station précédente
marginalisée par la suite.
UBIQUISTE
VICARIANCE GEOGRAPHIQUE/EDAPHIQUE
C’est une espèce qui tolère différents milieux et
qui possède incidemment une large valence
écologique. Elle colonise donc des milieux très
différents. On la trouve donc dans un grand
nombre d’écosystèmes.
ENDEMISTE
C’est une espèce inféodée à une aire géographique
très délimitée, on ne la trouve pas ailleurs. Il est
ainsi obligatoire d’en citer la provenance
géographique. La notion d’endémisme est en
général relative à une surface limitée. La
répartition se fait souvent en continuité, mais on
peut rencontrer des disjonctions dans l’aire de
répartition.
Elle s’applique à deux espèces voisines par leurs
caractéristiques
éco-physiologiques
(besoins,
facteurs limitant, etc) et morphologiques. Des
espèces sont vicariantes car elles jouent des rôles
symétriques dans des territoires distincts, ou bien
elles se rencontrent dans la même localité, mais
dans des milieux différents. C’est la vicariance
géographique, et vicariance édaphique.
Exemples :
•
•
ECOTONES
Ils sont relatifs à la zone de chevauchement entre
deux écosystèmes distincts.
LOCALITE/STATION
La localité doit être associée à la géographie, au
lieu-dit, aux coordonnées. La station, quant à elle,
•
gentianes rencontrées dans une localité
équivalente (Gentiane de Koch et
Gentiane Klusii) vivant respectivement sur
des terrains calcaires et siliceux.
Vicariance édaphique
Rhododendron Hirsutum sur terrain
calcaire, Rhododendron Ferrugineum, sur
terrain siliceux. Vicariance édaphique.
Le pin noir, ou pin d’Autriche, et pin
Palariccio. On les trouve dans les mêmes
caractéristiques et milieux, mais selon une
répartition géographiques différente.
Vicariance géographique.
DYNAMIQUES DES AIRES
CHANGEMENTS CLIMATIQUES
La première cause de ce dynamisme est une cause historique à long terme relative aux changements
climatiques globaux planétaires, provoquant des modifications des aires de répartition. Ce sont des grands
changements.
PHENOMENES MIGRATOIRES
On constate également qu’il n’y a pas de stabilité des espèces de par l’existence de phénomènes migratoires
naturels permettant l’augmentation des aires de répartition.
INTRODUCTION D’ESPECES
Les espèces que l’homme va introduire un peu partout dans le monde, constituent le troisième moteur de
déplacement des aires de répartition. On peut à ce moment là dire que l’on rentre dans une période
d’involution, inverse de l’évolution dans le sens suivant : l’évolution est associée intimement aux barrières
naturelles, deux espèces séparées vont tendre à évoluer différemment. Mais, si la biodiversité est si riche, c’est
grâce à ces barrières naturelles. L’involution est le phénomène inverse : l’homme a virtuellement brisé les
barrières écologiques en transportant les espèces un peu partout dans le monde. La préoccupation est grande,
en effet, il faut savoir que les scientifiques estiment que l’érosion de la biodiversité est due en premier lieu aux
phénomènes de destructions de biotopes.
Il y a différents niveaux de cas qui peuvent se présenter lors de l’introduction d’une espèce. Ces introductions
sont fondamentalement dues à l’homme et ont commencé très tôt et de façon volontaire.
•
•
Le premier niveau d’introduction des espèces est celui d’espèce acclimatée. C’est une espèce
introduite, l’acclimatation signifiant que l’homme doit entretenir cette espèce pour qu’elle survive à
son nouveau milieu. Par exemple, la tomate, et les patates nécessitent un entretien constant.
Une espèce naturalisée est introduite par l’homme, se trouve dans la nature du nouveau lieu
d’introduction, et arrive à boucler son cycle de vie sans l’aide de l’homme. Dès lors, existe toute une
hiérarchie de naturalisation :
o L’espèce naturalisée se trouve une niche (un rôle) écologique non occupée, ou faiblement
occupée, dans l’écosystème où elle se trouve. On peut dire dans ce cas là que l’effet est
bénéfique à l’écosystème. En effet, plus un écosystème est riche, plus il est solide et
structuré, et peut ainsi perdurer et lutter. Les écologistes puristes considèrent qu’une espèce
de ce genre est nuisible.
o L’espèce introduite entre en compétition avec une espèce ayant la même niche. Se pose donc
un problème, dans le sens où une espèce tend à remplacer une autre. Cela va à l’encontre de
la biodiversité planétaire. Exemple de la Cistude : une tortue de Floride, introduite pour
l’ornement, entre en compétition avec la Cistude, tortue d’Europe. La tortue de Floride est la
plus compétitive. Pareillement chez les écrevisses : des écrevisses des états unis ont été
libérées dans les ruisseaux d’Europe, ne sachant pas que celles-ci sont porteuses saines de la
peste des écrevisses, éliminant petit à petit l’écrevisse européenne.
o L’espèce introduite, par sa présence, va modifier l’ensemble d’un écosystème. Exemple du
mimosa, introduit sur la côte d’azur il y a 100 ans, il élimine aujourd’hui toutes les espèces du
maquis méditerranéen et change la composition des sols de par ses feuilles acides. Exemple
o
o
de l’île de Guam, où un serpent mangeur d’œufs a été introduit sur cette île riche en
biodiversité d’oiseaux.
Une espèce introduite va modifier voire bouleverser plusieurs écosystèmes, de par son
caractère invasif. Les cas comme celui-ci se multiplient dans le monde. Dans la mer
caspienne, on trouvait une espèce de petite moule, espèce endémique de cette mer. On voit
arriver ces moules dans la tamise, où elle se trouvait au niveau 1. Au début des années 90, on
observe ces moules dans les grands lacs américains (Michigan, etc), où elles sont commencé à
se répandre dans tous les lacs, les rivières, jusqu’à la côte ouest. Elles vont modifier non
seulement l’écosystème benthique (30 espèces de moules locales éliminées) et pélagique, en
filtrant l’eau, la purifiant, changeant les espèces trouvées dans les lacs. Elle a été considérée
comme peste, coûtant de l’argent. Elle coute plus de 3G$/an aux états unis. 20 laboratoires
sont ouverts contre ces Zebra Mussel. Ces moules forment des larves, qui remontent le
courant, et colmatant les tuyaux d’aspiration d’eau, des lacs, des bateaux, des centrales
nucléaires, etc. De même, en mer noire, il y avait une pêcherie importante de poissons
pélagiques. Dans les années 80, arrive un cnidaire, mangeant le plancton, et faisant écrouler
la pêcherie. Paradoxe des pollutions vis-à-vis des disparitions d’espèces. Autres exemples :
Cas de la jacinthe d’eau, Cichlides et perches du Nil et jacinthes et serpents, Caulerpa
taxifolia.
Dans les niveaux hiérarchiques élevés, on parle de peste lorsqu’une espèce menace des
activités économiques.
LES FACTEURS ABIOTIQUES DE REPARTITION DES ESPECES
MILIEU TERRESTRE
Dans ces milieux, pour l’ensemble des écosystèmes, un des facteurs les plus importants est
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la lumière.
Une seule partie est utilisée pour la photosynthèse, entre 3000 et 6500 Angström de longueur d’onde.
De nos jours, ce paramètre se mesure de façon extrêmement précise, on distingue donc :
o la quantité de lumière, dont l’intensité compte et se mesure en flux lumineux (lux).
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o l’énergie, en calories ou J.m .
o On combine de nos jours la mesure des deux paramètres, par des capteurs quantiques, des
Quantamètres, mesurés en Einstein/m²/j
o La durée de la lumière, mesurée en photopériodismes, on parle du cycle nycthéméral,
conditionnant les saisons, la répartition des végétaux d’après les régions. Ces cycles dans les
saisons conditionnent les quantités de lumière reçues. Les expériences menées dans les labos
d’agronomie contrôlent leurs cycles nycthéméraux.
On dit certaines espèces sténo-photophiles, d’autres sténo-sciaphiles. Ces caractéristiques contribuent
à la mise en place de strates arborescentes, entre autres. La seconde est dite arbustive, la troisième
herbacée.
La température
Mesurée avec un thermomètre, quantifiée en °C. La vie est possible entre -200 et 130°C, mais ce sont
des exemples extrêmes (spermatozoïdes en azote liquide). -88°C en Antarctique, -75°C en Sibérie,
58°C dans le désert du Mexique, 138°C sous pression par les Archées, 70°C pour les Eubactéries, 50°C
pour les eucaryotes. On a tracé sur terre des lignes isothermiques de températures extrêmes,
délimitant la répartition d’espèces. Sténotherme/eurytherme. Certains végétaux ont une réaction
spécifique par rapport à des faibles températures, la dormance. La graine permet à la plante d’entrer
en hibernation via des hormones. Multiples adaptation chez les animaux : homéotherme, à sang
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chaud, poïkilothermes, reptiles, animaux adaptés par l’individu, phénomènes d’hibernation,
marmottes, ours.
L’eau
c’est également un facteur prépondérant de la répartition des espèces. Elle se mesure de façon plus
archaïque : entonnoir au diamètre connu, tombant dans un petit récipient. Pluviomètre. On donne
cette mesure par mètre carré. On obtient donc des taux moyens de précipitation moyens par mètre
carré. Extrêmes : dans les forêts ombrophiles (rain forests) il peut pleuvoir plus de 1300mm de pluie
par an. Voire, 7m par an. Dans les déserts, inférieur à 25cm par an. Ce critère de quantité de pluie
n’est pas le principal critère à retenir. On constate que dans les régions, il y a des périodes de
sécheresse, et des périodes de pluie intenses, par exemple, la mousson. Répartition des espèces
relative à ces pluies.
Ces facteurs sont prépondérants dans les biotopes terrestres. D’autres facteurs entrent en jeu
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Le vent
mesuré par un anémomètre, on obtient sa vitesse et sa direction. On a crée pour mesurer le vent
l’échelle de beaufort, de 0 à 12. On codifie la force et l’orientation par la rose des vents.
Perturbations atmosphériques
Gel, neige, foudre, feu, plus localisés mais pouvant marquer certains écosystèmes. Le feu est
important. Dans les savanes africaines, c’est pour cela qu’on retrouve essentiellement des espèces
herbacées. Il existe des espèces pyrophytes (chêne liège).
Facteurs édaphiques
relatifs aux compositions du sol, des espèces sont ubiquistes, ou sont sélectives. Texture du sol.
MILIEU MARIN
Facteurs abiotiques milieux marins ou d’eau douce.
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La lumière
même type de mesure, même importance. Etagement en mer marqué par la pénétration de la
lumière. Relatif aux étagements bathymétriques.
Point de compensation
c’est un point se matérialisant par une profondeur propre à une espèce dans une localisation donnée.
Ce point de compensation est le lieu précis ou la présence de la plante s’arrête net, car dans l’année,
la photosynthèse permet à la plante d’accumuler des substances de réserve permettant de passer
l’autre partie de l’année. C’est une espèce de point d’équilibre au delà duquel la plante ne peut pas
pousser car compensant exactement ses réserves par rapport aux besoins. Pour regagner les 100m
d’herbiers supprimés par les dégâts du non traitement des eaux, par exemple dans la rade de
Villefranche, il faudra un certain temps.
Température
les phénomènes de variation de température sont beaucoup plus faibles que sur terre. En grande
profondeur, la température est de 13°C. Ainsi, la valence de température des espèces est assez faible.
On observe néanmoins une stratification assez violente de températures, qui sont des thermoclines.
En atlantique, les zones profondes sont à peu près de 4°C, en Arabie saoudite, 60°C ?
Répartition des espèces benthiques : hydrodynamisme
relatif aux mouvement de l’eau, vagues et courants. El Niño, courant à l’échelle planétaire, va des
côtes du chili jusqu’en Australie. C’est un courant de surface. Ce sont des eaux très profondes qui
remontent le long des ôtes de l’Amérique du sud et qui se déroulent jusqu’en Australie, ou elles
replongent. Quand l’eau remonte, elle est très riche en CO2 et minéraux. Ainsi, les côtes sud du
pacifique sont très riches en poissons. Mais, de plus en plus souvent, le courant s’arrête et s’inverse ;
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Cela arrive tous les deux ou trois ans. Ainsi, la météo de tout le sud de la planète change. Même le
nord de la planète est ainsi concerné. Avec le réchauffement global, on a peur que le Gulf Stream ne
s’arrête.
La salinité, le PH, les nutriments jouent énormément pour la répartition d’espèces
Avec les facteurs abiotiques, il faut signaler également les facteurs biotiques, les facteurs régissant la densité, la
démographie d’une espèce, par rapport aux comportements des individus au sein d’une population. Cet effet
de groupe joue pour la sexualité, effets de masse avec compétition, effets interspécifiques, symbioses.