L’écologie des communautés

1. L’écologie des communautés

2. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • Plusieurs facteurs abiotiques limitent la répartition des espèces de plantes. • La température • L’eau • La lumière • La pH du sol • La salinité • Les nutriments minéraux Campbell pp. 1179-

3. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • La température • Limite les processus biologiques (enzymes) • Les cellules se brisent en gelant (sauf exception) • Les protéines commencent à se dénaturer à 45 celcius (ex: cuisson d’un œuf) • L’endothermie permet aux mammifères et aux oiseaux d’étendre leurs distribution géographique. • Certaines adaptations extraordinaires permettent par exemple aux bactérie thermophiles de vivre à de hautes températures (plus de 80 celcius)

4. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • L’eau • Toutes les fonctions essentielles à la vie se font en milieu aqueux. • L’osmorégulation limite la distribution des organismes dulcicoles (eau douce) et marins. • Les organismes terrestres doivent « apporter » une provision d’eau avec eux et ils combattent constamment la déshydratation. • Certaines adaptations ou comportements permettent aux plantes (cactus) et aux animaux (chameau) de coloniser des endroits désertiques.

5. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • La lumière • Source de l’énergie qui entre dans presque tous les écosystèmes • Limite directement la distribution des végétaux et indirectement celle des autres organismes. • Il y a une forte compétition pour avoir accès à plus de lumière chez les autotrophes (pionnières, épiphytes…) • Dans l’eau 45% du rouge et 2% du bleu sont absorbés à chaque mètre.

6. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • La lumière • La photopériode sert de signal de déclenchement pour beaucoup de comportements journaliers (migration du zooplancton) et annuels (hivernation, hibernation, reproduction et floraison) • Zone euphotique et aphotique (p. 1187)

7. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • Le pH du sol • Une faible variation de l’acidité du sol favorise certaines espèces au détriment de d’autres. Comme pour les animaux les végétaux ont évolués et leurs protéines enzymatiques sont optimisées pour certaines conditions. • L’épisode des pluies acides des années 80 en Amérique du Nord est un bon exemple. • Au niveau dulcicole une variation du pH peut détruire la base d’un écosystème car les capacités de tampon sont faibles.

8. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • La salinité • La capacité des pompes osmotiques des parois cellulaires des organismes est limitée. Le passage de l’eau douce à l’eau salée (espèces anadromes (saumon) et catadromes (anguille)) nécessite de grandes adaptations.

9. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • Les nutriments • Certains milieux comme les forêts tropicales sont riches en matières organiques en décomposition alors que le sol de la Toundra limite les espèces qui peuvent s’y implanter… il y a un lien avec la température.

10. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • Les principaux facteurs abiotiques qui limitent la distribution des espèces (température, précipitation, lumière et vent (accrois l’effet de la température) sont regroupés dans un concept simple… le climat! • Saisons (variation de la lumière p. 1182) • Brassage des lacs (p.1185) • Moussons (régimes de pluie p. 1183) • Vents (alizés) (p. 1183)

11. G.2.11– Limitation de la distribution • Description des principaux biomes pp. 1188-1197

12. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • Au niveau des populations il y a trois grands patrons de distribution que l’on peut retrouver: Répartition groupée (grappes) Répartition uniforme Répartition aléatoire

13. G1.3– Méthode du quadrat • Il arrive que l’on veuille évaluer la présence d’une espèce végétale ou animale sessile (invertébrés) dans un milieu. • Il est souvent impossible d’effectuer un recensement complet pour des raisons de temps, d’énergie ou de temps. • On utilise alors des échantillons et deux méthodes qui peuvent être utilisées sont le quadrat et le transect.

14. G1.3– Méthode du quadrat • Le quadrat permet de délimiter un secteur à l’aide d’une ficelle ou d’un cadre rigide et d’y estimer le nombre ou la couverture végétale des espèces présentes. http://www.fihoq.qc.ca/03-Organismes-nuisibles_figures.pdf

15. G1.3– Méthode du quadrat • La superficie, la forme des quadrats ainsi que le nombre à utiliser dépendent du type de végétation à l’étude. • Pour la taille il faut s’assurer d’avoir un grand nombre de plantes tout en s’assurant de pouvoir séparer les individus, les compter et les mesurer une seule fois et sans omission. • Dans une zone d’herbacées par exemple on suggère d’utiliser des quadrats de 0,5 à 2 m2.

16. G1.3– Méthode du quadrat • Les emplacements des quadrats peuvent être déterminés: • aléatoirement, ce qui permet d’effectuer une étude statistique. On construit une grille où chaque quadrat potentiel est numéroté et on utilise une table de nombres aléatoires (par exemple) ATTENTION… lancer un cadre par dessus son épaule n’est pas une méthode aléatoire.. Même si on a les yeux fermés! • De façon systématique le long d’un transect, ce qui est facile à utiliser et permet de mesurer l’effet d’un facteur environnemental.

17. G1.3– Méthode du quadrat • La superficie, la forme des quadrats ainsi que le nombre à utiliser dépendent du type de végétation à l’étude. • Pour la taille il faut s’assurer d’avoir un grand nombre de plantes tout en s’assurant de pouvoir séparer les individus, les compter et les mesurer une seule fois et sans omission.

18. G1.3– Méthode du quadrant • La méthode du quadrat peut être combinée à la méthode du point pour devenir la méthode du quadrant. d1 d2 d4 d3 D = 1____ ( ∑d/ # d)2

19. G1.3– Méthode du quadrat • Mise en pratique: Comparaison du recouvrement des mauvaises herbes au Carrefour et à la maison. • Il vous faut déterminer le pourcentage de recouvrement des espèces énumérées ci-haut et présenter les résultats sous forme de tableau (respecter les consignes du guide des sciences expérimentales p. 82) • Dans le cas qui nous occupe vous devrez déterminer l’erreur expérimentale en comparant les résultats des membres de l’équipe: (grande valeur – petite valeur) = incertitude de l’expérimentateur 2

20. G1.3– Méthode du quadrat • Espèces cibles: Chiendent – Ce qu’on utilise pour gazonner.

21. G1.3– Méthode du quadrat • Espèces cibles: Plantain majeur

22. G1.3– Méthode du quadrat • Espèces cibles: Pissenlit

23. G1.3– Méthode du quadrat • Espèces cibles: Trèfle blanc

24. G1.3– Méthode du quadrat • Espèces cibles: Lierre terrestre

25. G1.4– Méthode du transect • C’est un très long rectangle souvent placé entre deux points le long d’un gradient environnemental. • En se déplaçant le long du transect on note toutes les espèces présentes à l’intérieur de la distance que l’on a déterminée à l’avance. Cette distance varie A B

26. G1.4– Méthode du transect • Les transects sont utiles pour les espèces à faible densité ou pour les gros organismes… comme les arbres dans une forêt. • On peut utiliser la photographie aérienne et la combiner au transect ou au quadrat selon la nature de l’espèce étudiée.

27. G1.1 et 1.2– Limitation de la distribution • Description des biomes pp. 1188-1197

28. G1.5 – La niche écologique • La niche écologique représente l’utilisation globale des ressources abiotiques et biotiques du milieu par une espèce. • Selon Eugene Odum: «Si l’habitat d’un organisme représente son adresse alors sa niche est sa profession.»

29. G1.5 – La niche écologique • La niche écologique d’un lézard arboricole tropical devrait inclure une description de: • L’intervalle de température qu’il tolère; • Ses besoins en eau (interne et/ou externe); • La taille des branches ou il se perche; • Le moment de la journée où il s’active; • Ses comportements reproducteurs; • La taille et les espèces de proies préférées.

30. G1.6 – Relations interspécifiques • Compétition: Lorsque deux espèces tentent de s’approprier la même ressource limitée: • Un sapin et une fougère pour la lumière; • Les mauvaises herbes avec les légumes du jardin; • Les sauterelles et les bisons des prairies; • Le lynx du Canada et le renard roux pour le lièvre d’Amérique. • Pour parler de compétition il faut que la limitation de la ressource cause un préjudice à une ou aux deux espèces.

31. G1.6 – Relations interspécifiques • La prédation: C’est une relation où une espèce (le prédateur) tue et dévore l’autre espèce. • Dans la relation de prédation il y a une pression évolutive pour les prédateur de repérer et de capturer plus efficacement leur proie (embuscade, chasse en meute…) alors que pour la proie la pression est pour se cacher et/ou s’échapper plus efficacement du prédateur. (homochromie, coloration d’avertissement, mimétisme batésien et müllérien)

32. G1.6 – Relations interspécifiques • Exemples de prédation: • X mange Y….

33. G1.6 – Relations interspécifiques • L’herbivorisme: Relation où un herbivore se nourrit d’une partie d’une plante ou d’une algue. • Dans cette relation l’herbivore est avantagé alors que la plante est désavantagée. • Ex: vache, escargot, buccin commun, oursin vert… • Dans cette relation la plante ne peut pas fuir mais certaines plantes développent des stratégies pour éviter ou diminuer le broutage: (saveur désagréable, épine,

34. G1.6 – Relations interspécifiques • Le parasitisme: C’est une relation symbiotique où un organisme, le parasite, se nourrit au dépens de son hôte et lui porte préjudice. • Les endoparasites vivent à l’intérieur de leur hôte comme le ver solitaire (Toenia solium) et certains planaires comme Plasmodium qui est responsable du paludisme. • Les ectoparasites vivent sur leur hôte comme les puces, les tiques… • Les parasitoïdes pondent leurs œufs dans un hôte vivant qui finira comme nourriture pour les larves.

35. G1.6 – Relations interspécifiques • Le mutualisme: Une relation interspécifique qui profite aux deux organismes. • Ex. p 1262 (fourmis porte-aiguillon et les acacias d’Amérique Centrale et du Sud. • Les bactéries qui fixent l’azote dans les racines des Légumineuses. • La digestion de la cellulose par des microorganismes dans l’intestin des termites et des ruminants…

36. G1.6 – Relations interspécifiques • Le commensalisme: Relation où une espèce tire avantage de l’autre sans lui nuire. • Les balanes qui vivent sur la peau des baleines; • Les plantes épiphytes sur les arbres; • Les buffles d’Asie et les hérons garde-bœuf (p. 1262 de Campbell)

37. G1.7 – Exclusion compétitive (Gause) • Il arrive qu’une espèce utilise la ressource plus efficacement qu’une autre, améliorant ainsi son potentiel reproducteur, ce qui peut conduire à l’élimination d’une des deux espèces à moyen ou long terme. • Ex: Paramecium aurelia et Paramecium caudatum. (Campbell p. 1258)

38. G1.8 – Exclusion et types de niches • Selon cette théorie deux espèce ne peuvent coexister si leurs niches se recoupent. • Plutôt que de compétitioner jusqu’à l’élimination d’une des deux espèces on observe souvent un rétrécissement des niches. Les individus vont exploiter une partie seulement des ressources auxquelles ils ont accès. Leur niche réalisée sera différente de leur niche fondamentale. • Exemple de Chthalamus et Balanus p. 1258

39. G1.7 – Exclusion compétitive (Gause) • Dressons le portrait des avantages et des inconvénients des diverses relations interspécifiques…

40. G1.8 – La biomasse • La masse sèche de matière organique de tous les individus s’une population, d’un habitat ou d’un écosystème. • On peut mesurer la biomasse de diverses façons comme par exemple…

41. G1.8 – La biomasse • On peut récolter l’ensemble de la biomasse dans une parcelle d’échantillon à l’étude (quadrat), faire sécher et peser. • On peut sélectionner quelques individus au hasard, les récolter, sécher, calculer la masse moyenne d’un individus et multiplier par le nombre d’individus dans la parcelle à l’étude. • On peut utiliser une mesure indirecte comme la taille de individus. On peut alors procéder par échantillonnage et calculs comme au #2.

42. G1.8 – La biomasse • Est-ce que l’évaluation de la biomasse par prélèvement ou la détermination de la niche fondamentale par retrait d’une espèce sont des méthodes qui respectent les normes d’éthique? Oui? Non? Pourquoi? Alternatives?

43. G- général • Que sont des espèces invasives? • Devrait-on s’inquiéter? Intervenir?

44. 5.3 Les populations • Comment évoluent les populations animales ou végétales dans une communauté? • Quels facteurs influencent ces changements? • Comment représenter ces changements et cette évolution graphiquement. • Comment peut-on évaluer une population? • Blablabla…

45. 5.3.1 Les populations • La population est un groupe d’individus de la même espèce qui vivent dans une région précise à un moment précis. • La population humaine, même si on doit se considérer comme un animal sera traité à la fin car elle déroge à plusieurs points que nous allons traiter ici.

46. 5.3.1 Les populations • Pour comprendre les facteurs qui influencent les populations nous devons premièrement comprendre comment évolue une population qui n’est soumise à aucune contrainte comme la prédation, la nourriture, la maladie, l’abris, l’accès à d’autres individus pour la reproduction…

47. 5.3.1 Les populations Effet de rétroaction à long terme: les individus une fois matures vont aussi se reproduire Immigration et naissances Taille de la population Émigration et mortalité

48. 5.3.1 Les populations • En écologie des population les mouvements migratoires sont habituellement considérés comme négligeables et ne sont pas pris en compte. • On obtient alors Où N = taille de la population t = période de temps B = nombre de naissances D = nombre de décès ∆N = B –D ∆ t

49. 5.3.1 Les populations • Il est plus pratique de convertir les nombres de naissances et de mortalités en taux (fluctuation par unité de temps) • On obtient alors Où N = taille de la population t = période de temps b = taux de naissances d = taux de décès ∆N = bN –dN ∆ t

50. 5.3.1 Les populations • Encore une fois il est plus pratique de parler de taux de croissance (r) au lieu de naissances et de mortalités… • On obtient alors Où N = taille de la population t = période de temps r = taux de croissance *** Le taux de croissance peut être +, - ou nul… ∆N = rN ∆ t