Concepts Fondamentaux en Écologie : Écosystèmes et Populations

Concept de l'Écosystème

• Système : Ensemble d'éléments interdépendants.
• Écosystème : Système composé d'un biotope et d'une biocénose, produisant de nombreuses interactions complexes entre ses composantes.

Biotope et Biocénose

• Biotope : Milieu formé par un substrat, des facteurs physiques et des caractéristiques chimiques.
• Biocénose : Ensemble des organismes vivants (communauté).

Types d'Écosystèmes

1. Écosystèmes terrestres : Influencés principalement par le climat et les facteurs météorologiques, présentant une grande diversité.
2. Écosystèmes aquatiques : Classés selon la salinité (eau salée/marine ou eau douce) et la dynamique de l'eau (eaux calmes comme les lacs, ou eaux courantes comme les rivières).

Interactions Biotope - Biocénose

Les caractéristiques du biotope influencent les êtres vivants. Il existe de grandes différences entre les organismes vivant dans des environnements distincts (p. ex., les plantes des régions arides et les plantes aquatiques). Les plantes des zones arides, par exemple, peuvent avoir de grandes feuilles très épineuses.

• Dans les milieux terrestres, les facteurs sont principalement influencés par le climat et le sol.
• Dans les milieux aquatiques, les facteurs dépendent de la chimie et des propriétés physiques de l'eau.

Inversement, les caractéristiques des êtres vivants peuvent modifier le biotope. Par exemple, l'atmosphère primitive a acquis de l'oxygène grâce aux bactéries photosynthétiques.

Interactions entre Facteurs Abiotiques

Tout facteur abiotique influence les autres composantes du biotope. Exemples :

• Le vent favorise la dynamique de l'eau dans les milieux marins et la dessiccation.
• Les températures élevées peuvent provoquer l'évaporation de grandes quantités d'eau et augmenter la salinité.

Relations Biologiques Générales

Dans les écosystèmes, des relations se produisent entre les organismes de la même espèce (intraspécifiques) ou entre différentes espèces (interspécifiques).

Populations

• Habitat : Endroit où les organismes vivent normalement.
• Niche Écologique : Rôle fonctionnel d'une espèce dans l'écosystème. Ex. : Le lynx chasse les lapins ; sa niche écologique comprend ses conditions de survie.

Concept de la Population

Une population est un groupe d'organismes de la même espèce, coexistant dans le même temps et le même espace, ayant une forte probabilité de s'accoupler et de partager des gènes. Le caractère immortel de la population, à la différence des individus, garantit sa pérennité.

Relations Intraspécifiques

Les relations entre individus de la même espèce sont principalement la compétition et les associations intraspécifiques :

1. Compétition Intraspécifique : Interaction principale au sein des populations. Ex. : Les individus d'un peuplement de chênes se font concurrence pour la lumière et les nutriments du sol.
2. Associations Intraspécifiques :
   • Regroupements familiaux : Pour la reproduction et la protection des jeunes. Les systèmes d'accouplement comprennent :
     • Monogamie (1 mâle et 1 femelle).
     • Polygamie (1 individu d'un sexe avec plusieurs de l'autre sexe), qui peut être :
       • Polygynie (un mâle dominant avec toutes les femelles).
       • Polyandrie (une femelle avec deux ou plusieurs mâles).
   • Regroupements grégaires : Pour obtenir des avantages temporaires (recherche de nourriture, défense, soins à la progéniture).
   • Sociétés : Populations complexes où les individus et les colonies, issus du même parent, présentent une organisation physique et sont organisés en castes.

Dynamique et Croissance des Populations

Croissance d'une Population

L'effectif d'une population, représenté par la lettre N, est le nombre d'individus qui la composent.

• Variation de l'effectif sur une période de temps (ΔN/Δt) :

  Elle est obtenue en additionnant le nombre de naissances (B) et d'immigrants (I), puis en soustrayant le nombre de morts (M) et d'émigrants (E).

  ΔN / Δt = (B + I) - (M + E)

• Taux de croissance (r) :

  Calculé en divisant l'augmentation de la population (ΔN/Δt) par l'effectif initial (N). Si les conditions environnementales sont favorables, la population augmente (r > 0). Cependant, la population ne peut croître indéfiniment en raison de la résistance de l'environnement (manque de nourriture, compétition pour l'espace). Le taux de croissance s'arrête (r = 0) ou devient négatif (r < 0).

• Capacité de charge (K) :

  Nombre maximal d'individus d'une population donnée que l'écosystème peut supporter. C'est la limite imposée par la résistance de l'environnement.

Stratégies Démographiques (r et K)

La croissance varie grandement d'une espèce à l'autre. Certaines populations tendent vers l'équilibre (ex. : chênes méditerranéens matures), tandis que d'autres présentent des fluctuations importantes (insectes, graminées) en fonction des changements saisonniers et de la disponibilité des nutriments.

1. Populations stables (Stratégie K) :

   En équilibre avec l'environnement, leur effectif (N) se rapproche de la Capacité de Charge (K). Elles correspondent à des organismes ayant un taux de croissance (r) faible.

2. Populations opportunistes (Stratégie r) :

   Caractérisées par des fluctuations importantes de l'effectif (N). Ce sont généralement de petits animaux qui ont un taux de croissance (r) élevé.

Interactions Interspécifiques

L'interaction entre individus d'espèces différentes est inévitable. Ces relations interspécifiques peuvent être bénéfiques, nuisibles ou neutres.

Compétition Interspécifique

Elle se produit lorsque deux ou plusieurs espèces utilisent les mêmes ressources ou habitats, surtout lorsque les ressources sont rares, entraînant le déplacement ou la réduction d'une espèce par l'autre.

Relations Trophiques (Consommateurs)

Les relations les plus représentatives sont la prédation et le parasitisme.

1. Prédation : Organismes (prédateurs) qui tuent d'autres créatures (proies) pour se nourrir.
2. Parasitisme : Organismes (parasites) qui exploitent d'autres êtres vivants (hôtes) sans les tuer immédiatement.
   • Ectoparasites : Vivent à la surface de l'hôte (ex. : tiques).
   • Endoparasites : Vivent à l'intérieur de l'hôte (ex. : ténias).

Commensalisme et Inquilinisme

Interactions bénéfiques pour une espèce, mais neutres (indifférentes) pour l'autre.

1. Commensalisme : Une espèce (le commensal) tire avantage en se nourrissant des déchets alimentaires laissés par un prédateur.
2. Inquilinisme : Une espèce obtient un avantage en étant abritée au sein d'une autre, sans que cette dernière ne soit affectée. Ex. : Un crabe qui s'abrite dans les cavités d'une éponge.

Mutualisme et Symbiose

Deux espèces collaborent pour atteindre un bénéfice mutuel.

1. Mutualisme : Relation entre deux espèces qui n'est pas obligatoire. Ex. : Les animaux qui mangent des fruits aident à la dispersion des graines non digérées des plantes.
2. Symbiose : Relation obligatoire où aucune des deux espèces ne peut vivre séparément. Ex. : Les mycorhizes (champignons associés aux racines). Le champignon se nourrit des substances végétales fournies par les racines et, en retour, il contribue à l'absorption des nutriments par la plante.