TB2CBI | Biologie | Ecologie

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Haute Ecole de la Communauté Française du Hainaut
INSTITUT SUPERIEUR INDUSTRIEL DE MONS
Campus technique – Type long
BA2
TB2CTI – BIOLOGIE ET ENVIRONNEMENT
L'ECOLOGIE
(Synthèse)
Partie de Janvier
(Année académique 2013-2014)
version du 28/09/13
Basé sur le cours de "Biologie – Evironnement", ISIMs, A.GRYSPEERT + prises de notes
Réalisé par Corky Maigre *[*]* (FPMs 173).
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TABLE DES MATIERES
1. Niveau d'organisation en écologie......................................................................................... 3
2. Les organismes et leur environnement................................................................................... 3
2.1. Facteurs dans un écosystème = facteurs écologiques.......................................................3
2.2. Potentiel écologique................................................................................................... 3
2.3. Le climat................................................................................................................... 4
2.4. Adaptation des organismes.......................................................................................... 4
2.5. Successions écologiques............................................................................................. 4
2.6. Impact des Humains sur les écosystèmes et la biosphère...................................................4
3. Repérage des principaux facteurs écologiques........................................................................5
3.1. Facteurs abiotiques (non-vivants)................................................................................... 5
3.2. Facteurs biotiques (vivants).......................................................................................... 5
3.3. Le camouflage dans le monde animal............................................................................... 5
3.4. Facteurs alimentaires.................................................................................................. 6
4. Les populations................................................................................................................ 7
4.1. Ecologie des population.............................................................................................. 7
4.2. Démographie............................................................................................................. 7
4.3. Croissance d'une population......................................................................................... 7
5. La dynamique des écosystèmes: Flux d'énergie et cycles des matériaux.......................................9
5.1. Niche écologique....................................................................................................... 9
5.2. Relations trophiques dans un écosystème.....................................................................10
5.3. Les pyramides......................................................................................................... 10
5.4. Les cycles biogéochimiques........................................................................................ 10
2
1. Niveau d'organisation en écologie
L'écologie est la science ("logos") qui étudie les relations/interactions entre les organismes vivants entre
eux ou avec leur milieu ("oikos") dans les conditions naturelles
Individu: plus petite partie d'une population
caractéristique de l'espèce (organisme).
Population: ensemble des individus d'une même
espèce vivant dans un espace particulier à un moment
précis.
Communauté: ensemble des populations de différentes
espèces. (effets de prédation et compétition).
Ecosystème: système formé par les relations entre les
éléments biotiques (vivants) et abiotiques (non-vivant)
d'une communauté. (étude des flux géochimiques)
Biome: écosystèmes (terrestres ou aquatiques) soumis à un climat particulier.
Biosphère: Fine couche du globe terrestre où se retrouvent les êtres vivants  ensemble de tous les
écosystèmes.
2. Les organismes et leur environnement
2.1. Facteurs dans un écosystème = facteurs écologiques
•
•
L'autoécologie: études des interactions entre l'organisme et des facteurs inorganiques, abiotiques
(non-vivant).
La synécologie: études des interactions entre l'organisme et des facteurs biotiques (vivant).
 Adaptation des individus (=modifications phénotypiques) ou des espèces (=modifications
génotypiques).
➢ Effets de l'environnement sur l'organisme
➢ Effets de l'organisme sur l'environnement
Objectifs de l'écologie:
1. Etudier la distribution et l'abondance des organismes
2. Etudier les aspects comportementaux, physiologiques, et morphologiques.
2.2. Potentiel écologique
Le potentiel écologique (ou valence écologique) est la capacité à survivre et à se reproduire.
Un facteur limitant est un facteur écologique qui vient à manquer ou dépasser un des seuils de l'espèce.
3
2.3. Le climat
Le climat est le principal facteur de contrôle de la répartition et de la dynamique des écosystèmes.
C'est la succession des états de l'atmosphère en un lieu donné près du sol.
➢ Macroclimat: temps qu'il fait (t°, précipitations, vent, pression atm, humidité, ...)
➢ Mésoclimat: conditions présentes à l'échelle d'un écosystème (forêt, lac, montagne, ...)
➢ Microclimat: condictions présentes à l'échelle de l'organisme (en ville)
Les types de climat dépendent des régions formées par les parallèles à l'équateur.
 Globe terrestre divisé en domaines morpho-climatiques.
 À l'échelle macroscopique: 4 zones éco-climatiques (type de climat)
1. tropical chaud et humide
2. tempéré humide
3. polaire
4. aride
 À l'échelle plus grande: biomes (type de végétation) PHOTO P41
1. biomes terrestres
2. biomes dulcicoles (eaux douces)
3. zones d'un lac
4. stratification thermique d'un lac
5. lac oligotrophe et lac eutrophe
2.4. Adaptation des organismes
Pour vivre dans un biome donné, les organismes doivent être adaptés et réagir contre certains facteurs
abiotique (non-vivant) comme la température, la quantité d'eau disponible, luminosité, ...
Sans ces adaptations, les organismes ne peuvent vivre dans certains biomes.
2.5. Successions écologiques
La succession écologique est une suite de modifications d'une communauté dans le temps
➢ Succession primaire: débute sur un sol qui n'a jamais été colonisé et prend très très longtemps
pour atteindre le climax (=maturité).  On part de rien.
Ex: nouvelle île immergente après une éruption volcanique, ...
➢ Succession secondaire: se produit dans un secteur perturbé mais qui n'a pas perdu totalement
son sol et sa végétation et prend relativement longtemps pour atteindre le climax (=maturité).
Ex: feu de forêt, ...
2.6. Impact des Humains sur les écosystèmes et la biosphère
L'activité humaine peut influencer le développement des écosystèmes et de la biosphère.
(ex: activités polluantes, activités économiques de déboisement ou pêche commerciale, ...)
4
3. Repérage des principaux facteurs écologiques
3.1. Facteurs abiotiques (non-vivants)
 Principalement étudiés pour les végétaux.
● Facteurs climatiques
▪ la lumière (intensité, longueur d'onde, durée, photopériodisme = alternance
éclairement/obscurité ...)
▪ la température (minimale, maximale, optimale)
▪ l'eau (pluviosité, hygrométrie)
▪ le vent
▪ autres (CO2, neige, pression atm, ionisation de l'air, champs électriques, ...)
● Facteurs non-climatiques (roches et sols)
▪ conditions topographiques (milieu aquatique, dans le sol, ...)
▪ relief
▪ cycle érosion-transport-sédimentation
3.2. Facteurs biotiques (vivants)
 dû à l'influence des êtres vivants, relations qu'ils entretiennent entre eux.
● Absence de relations 0/0 (Compétition intraspécifique)  pas d'avantages et pas
d'inconvénients.
▪ absence totale de relations
▪ association indifférent
● Mauvaises relations +/- (Antagonisme  avantages pour l'un et désavantages pour l'autre.
▪ La compétition ⇒ domination d'une espèce à cause d'une lutte pour les ressources.
▪ L'amensalisme ⇒ utilisation de substances toxiques inhibitrices ou mortelles pour lutter à
distance contre la concurrence spatiale.
▪ La prédation ⇒ Utilisation d'une autre espèce comme nourriture.
▪ Le parasitisme ⇒ utilisation d'un hôte par une espèce pour se nourrir et se reproduire.
● Relations favorables +/+  avantages pour les deux.
▪ Le commensalisme (+/0) ⇒ association qui ne profite qu'à l'une des deux espèces.
▪ La synergie (+/0) ⇒ stimulation de l'activité ou du développement d'un organisme par la
présence d'un autre.
▪ L'aide mutuelle (+/+) ⇒ coopération, entraide, avantages pour les deux.
▪ La symbiose (+/+) ⇒ avantages réciproques et ne peuvent pas vivre l'un sans l'autre.
3.3. Le camouflage dans le monde animal
 Défense passive des animaux contre les prédateurs.
•
•
•
Imitation
intimidation
mimétisme
5
3.4. Facteurs alimentaires
6
4. Les populations
 groupe d'individus de même espèce.
4.1. Ecologie des population
Le but de l'écologie des populations est de mesurer et expliquer les variations de la taille et de la
composition des populations.
Caractéristiques:
 Densité de population: nombre d'individus par unité d'aire ou de volume.
 Difficile en pratique car c'est une caractéristique variable.
il existe deux procédés:
◦ Faire des échantillonnages
◦ Faire des captures d'individus et les identifier afin de tous les recenser.
 Distribution de population: mode de répartition des individus à l'intérieur des limites
géographiques de la population.
4.2. Démographie
 Etude des statistiques qui influencent la taille d'une population.
La variation de la taille d'une population dépend de:
1. La vitesse de gains d'individus (natalité et immigration)
2. La vitesse de pertes d'individus (mortalité et émigration)
NOMBRE ACTUEL = NOMBRE PRECEDENT + ( GAINS – PERTES )
N t = N t−1   bi−d −e 
avec
{
b , birth=nombre de naissance
i , immigration=nombre d ' immigrant
d , death=nombre de mort
e , emigration=nombre d ' émigrant
4.3. Croissance d'une population
b−d
N
 Il ne tient pas compte des immigrations ni des émigrations.
Taux de croissance naturelle: r =
Accroissement prévu: taux de croissance naturelle (r) x population actuelle (N)
l = r.N
 Croissance exponentielle car à la fin de chaque année, la population a augmentée.
 Courbe en "J".
Potentiel biotique:
r max
 mesure du taux de croissance naturelle d'une population dans un milieu non limité.
 Abondance de ressource et pas de pédateurs.
7
LOI DE MALTUS





LOI DE VERHULST
Croissance exponentielle en J.
Espèce à sélection r.
Niche écologique idéale.
Pas de limitation des ressources
Pas de prédateurs.
 Croissance logistique.
 Espèce à sélection K.
 Seuil de croissance, limite de population
maximale atteinte.
 Taille de la population est fonction de la
capacité limite du milieu (K).
⇒ REELLE
⇒ THEORIQUE
ex: espèces pionères.

N t = N t −1  r ⋅ 1 −

N t−1
⋅ N t −1
K
acec K,
capacité limite du milieu
Facteurs qui régularisent la taille d'une population
Le milieu crée une résistance au potentiel biotique d'une population.
▪ Facteurs indépendants de la densité:
◦ Climat et température
◦ Catastrophes naturelles
▪ Facteurs dépendants de la densité:
◦ Compétition
◦ Emigration
◦ Prédation
◦ Parasitisme
Courbes de survie
Courbe I: les membres d'une espèce vivent leur
espérence de vie complète.
Courbe II: taux de mortalité régulier dans tous les
groupes d'âge.
Courbe III: taux de mortalité élevé en bas d'âge.
8
5. La dynamique des écosystèmes: Flux d'énergie et cycles des matériaux
5.1. Niche écologique
La niche écologique traduit la relation entre une espèce et son écosystème, c'est la place occupée par
une espèce dans sa communauté.
Le but de chaque espèce est d'exploiter au mieux les ressources du milieu dans le partage de
l'alimentation, de l'espace ou du temps afin de survivre.
Un écosystème mûr est un écosystème qui exploite au mieux les possibilités de l'environnement car
chaque niche écologique est occupée.
Niche fondamentale
•
•
•
Ensemble des ressources potentielles
zone où l'espèce peut vivre sans
concurrences
conditions idéales
Niche réelle
•
•
•
Ensemble des ressources réellement
utilisées
plus petite que la niche fondamentale
conditions réelles
La niche écologique d'une espèce correspond à son adresse (habitat= arbres, eaux, hauteur, ...) et sa
profession (ce qu'elle fait = alimentation, partenaire, ...).
Niches écologiques identiques et exclusion compétitive
La coexistence entre deux espèces ayant une niche écologique strictement identique est impossible car
l'une d'elles finit par éléminer l'autre ⇒ Principe d'exclusion réciproque.
L'une des deux utilise les ressources, va donc se multiplier et détruire l'autre.
Des niches écologiques différentes permet la cohabitation des espèces.
Mais ce principe d'exclusion réciproque est rare dans la nature car il y a partage des ressources et
adaptation des aspèces afin de cohabiter.
•
•
En modifiant leur phénotype: membres qui se modifient.
En modifiant leur niche écologique: occuper tous les espaces disponibles.
5.2. Relations trophiques dans un écosystème
5.3. Les pyramides
5.4. Les cycles biogéochimiques
➢ CYCLE DU CARBONE
➢ CYCLE DE L'AZOTE
➢ CYCLE DU PHOSPHORE
➢ CYCLE DE L'EAU
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