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Campbell20200330_10562478Photo: Mission Apollo

Oïkos = maison => Ecologie

Notions essentielles:

Les écosystèmes sont constitués par des communautés d’êtres vivants, appelées biocénoses, qui interagissent au sein de leur milieu de vie, lequel est appelé biotope.(ex: l'écosystème urbain)

Le biotope est caractérisé par des conditions abiotiques que sont l'humidité, la température et la lumière. (ex: les déserts)

La biocénose est en interaction avec le biotope, la répartition des espèces s'y fait selon les conditions abiotiques du milieu. (ex: Chameaux et dromadaires ne se trouvent que dans les déserts)

La diversité des interactions biotiques s’étudie à la lueur de leur effet sur la valeur sélective des partenaires:

  • compétition: pour la lumière, pour l’eau, les nutriments dans les forêts tropicales;
  • exploitation: prédation des grands rapaces ou parasitisme des virus;
  • coopération: mutualisme, dont la symbiose.

Ces interactions structurent:

  • l’organisation: la biodiversité de l’écosystème,
  • l’évolution: la dynamique des populations et
  • le fonctionnement de l’écosystème: production, flux de matière et réservoirs, recyclage de la matière organique.

Les êtres vivants génèrent ou facilitent des flux de matière (eau, carbone, azote...) qui :

  • entrent: absorption racinaire, photosynthèse, respiration,
  • circulent: au sein du réseau trophique et
  • sortent: par évapotranspiration ou par érosion de l’écosystème.

Une partie de la matière est recyclée, notamment grâce au sol: voir l'exemple du cycle du carbone.

L’effet des écosystèmes dans les cycles géochimiques ainsi constitués, se mesure par des bilans d’entrée/sortie de matière.

Même sans l’action de l’Homme, les écosystèmes montrent une dynamique spatio-temporelle avec des perturbations (incendies, maladies) affectant les populations.

La complexité du réseau d’interactions et la diversité fonctionnelle favorisent la résilience des écosystèmes, qui jusqu’à un certain seuil de perturbation, est la capacité de retrouver un état initial après perturbation.

Un écosystème se caractérise donc par un équilibre dynamique susceptible d’être bousculé par des facteurs internes et externes.

1-Une première définition du mot écosystème:

Lisez l'article ci-contre puis répondez aux questions.

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Capture d’écran 2020-03-31 à 01D'après "Courrier international", n°1534, 26 Mars 2020

1-A partir de cet article, comment définiriez-vous un écosystème?

2-Quelle serait la cause principale de l'émergence des épidémies récentes ?

3-A quel autre évènement survenu dans l'histoire de l'humanité ce scénario nous fait-il penser ?

Diagramme simplifié d'un réseau alimentaire dans le désert de Sonora (USA)

Campbell20200330_17060110D'après Campbell, "Biologie".

4-Quel est l'élément essentiel de ce réseau trophique qui a été oublié?

Chaines alimentaires terrestre et marine

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Partage des ressources au sein d'une communauté de lézards

Campbell20200330_13254356Sept espèces de lézards du genre Anolis vivent à proximité les unes des autres à la Palma, en République dominicaine. Chaque espèce perche dans un microhabitat spécifique caractérisé par un certain enseoliellement et par une taille particulière de végétation.

5-Quel peut bien être l'intérêt d'un tel partage de l'espace et donc de la ressource pour ces 7 espèces de lézards?

6-Quelle différence faites-vous entre un biotope et une niche écologique?

 

Copie puis ouvre ce lien pour découvrir l'écosystème montagnard:

https://www.fondation-lamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/projet_biodiversite/eleves/ChaineAlimentaire.swf


 

A retenir:

Les écosystèmes sont constitués par des communautés d’êtres vivants, appelées biocénoses, qui interagissent au sein de leur milieu de vie, lequel est appelé biotope.(ex: l'écosystème urbain).

 

2-La diversité des interactions biotiques

Chasse et pêche collaboratives

Campbell20200330_16182805 copieCes Lycaons ou ces Pélicans blancs coopèrent pour espérer attraper des proies plus grosses qu'elles et souvent difficiles à attraper seuls; ainsi bien que tous soit associés, chaque individu se comporte de manière à maximiser ses propres bénéfices.

La dynamique proie-prédateur

Campbell20200330_12263801 copie  Campbell20200330_12263801

Le cilié Didinium nasutum (en bas de la photo) est en train de dévorer un autre cilié, la paramécie (photo a).

Expérience: les deux éspèces sont cultivées ensemble.(doc b)

7-Que deviennent ces deux communautés au bout d'un certain temps?

8- Pensez-vous que cette dynamique puisse avoir lieu dans la nature, argumentez.

Suivi des populations de Lièvres d'Amérique et de Lynx du Canada.

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Les chiffres sont fondés sur le nombre de peaux vendues par les trappeurs de la compagnie de la baie d'Hudson.

9-Que semble nous dire l'évolution de ces chiffres quant à la relation proie-prédateur?

10-Or, il se trouve que les mêmes varations de population de Lièvre s'oberservent sur des îles dépourvues de Lynx: qu'en déduisez-vous?

Commensalisme entre un oiseau et un mammifère

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Le Héron garde-boeuf se nourrit des insectes que ce Buffle fait se lever de la végétation à son passage.

L'avantage pour le Buffle est méconnu, ce qui ne veut pas dire qu'il n'en existe pas.

Mutualisme entre l'Acacia et les Fourmis.

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Certains acacias d'Amérique centrale portent des épines creuses où s'introduisent des fourmis porte-aiguillon.

Les fourmis se nourrissent des nectaires et des corps de Belt, les extrémités renflées et riches en protéines des feuilles.

Les fourmis attaquent tout ce qui touche à leur source de nourriture: elles piquent les autres insectes qui touchent à leur nourriture, elles éliminent les spores de champignons et elles rasent tous les végétaux autour des acacias.

Expérience: Dans les années 60, on réalisa l'empoisonnement des fourmis de quelques arbres d'acacia.

11-Devinez le résultat ?

12-Comment l'expliquez-vous ?

 

A retenir:

La diversité des interactions biotiques est grande; elle s'étudie en fonction des relations qu'entretiennent les espèces les unes avec les autres; on note 3 grands types d'interactions:

  • compétition: pour la lumière, pour l’eau, les nutriments dans les forêts;
  • exploitation: prédation des grands rapaces ou parasitisme des virus;
  • coopération: mutualisme, dont la symbiose.

 

3-La diversité des biotopes mondiaux

Carte des principaux milieux terrestres à l'échelle de la planète

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13-Où se situent les principaux déserts de la planète?

14-Pensez-vous que cette distribution soit le fruit du hasard?

15-Quelle est la principale caractéristique de tous ces déserts?

16-Comment peut-on simplement l'expliquer?

Carte des principaux milieux aquatiques à l'échelle de la planète

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17-Où sont situés la plupart des récifs de corail?

18-Cette répartition peut-elle être le fruit du hasard?

19-Trouvez une explication à cette répartition.

 La forêt tropicale humide de Monserrat, aux Antilles.

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Comme son nom l'indique, c'est un milieu sombre et très humide car il peut y pleuvoir jusqu'à 8m d'eau par an.

20-Comment peut-on expliquer simplement cette caractéristique?

La savane du Kénya, au pied du Kilimandjaro.

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C'est un milieu chaud, humide et sec selon la saison peuplé de grands herbivores et de leurs prédateurs. La croissance de plantes herbacées pendant la saisons des pluies fournit aux animaux une nourriture abondante.

Milieux urbains et agricoles

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Beaucoup de régions américaines ont été perturbées par l'activité humaine.

21-Imaginez l'aspect de cette terre avant l'arrivée des européens et expliquez ce que les nouveaux arrivants ont dû faire pour en arriver à ce stade.

22-Est-ce que ce qui a été fait là-bas n'est-il pas entrain d'être fait ailleurs ?

Le désert de Sonora dans l'Arizona.

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Ce milieu est caractérisé par la présence de plantes succulentes, qui accumulent de l'eau, comme ces cierges géants d'Amérique qui portent également des épines protectrices.

La forête méditerranéenne

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Les plantes de ce milieu sont adaptées aux feux de forêts allumés par la foudre et les humains. Les réserves de nourriture accumulées dans les racines leur permet de repartir après incendie.

 

La prairie tempérée d'Amérique du nord, Dakota du Sud.

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Cette prairie possède un sol riche et profond propice  à la pousse des végétaux, nourriture des bisons; mais les hommes ont vite compris qu'ils ppouvaient en faire des terres agricoles.

 

La Taïga du parc national de Banff en Alberta.

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La Taïga comme cette forêt de sapins du parc national de Banff dans l'Alberta est dominée par des peuplement denses et uniformes de conifères.

23-Savez-vous pourquoi on y trouve presque exclusivement des conifères et très peu de feuillus?

 

La toundra ici au bord de la baie d'Hudson.

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24-Cette toundra arctique est dépourvue d'arbres et de haute végétation: pourquoi?

 

 Climatogramme de quelques-uns des principaux biotopes d'Amérique du Nord.

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Effets combinés de la latitude et de l'altitude

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A retenir:

Le biotope est caractérisé par des conditions abiotiques que sont:

  • l'humidité,
  • la température
  • et la lumière.

La biocénose est en interaction avec le biotope: la répartition des espèces s'y fait selon les conditions abiotiques du milieu. (ex: Chameaux et dromadaires ne se trouvent que dans les déserts)

 

4-Le fonctionnement des écosystèmes

Le cycle de l'eau

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Les chiffres représentent 10(exposant18) grammes par année.

Les courants marins

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Le cycle du carbone

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 Pyramides de productivité

 

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Ces interactions structurent:

  • l’organisation: la biodiversité de l’écosystème,
  • l’évolution: la dynamique des populations et
  • le fonctionnement de l’écosystème: production, flux de matière et réservoirs, recyclage de la matière organique.

Les êtres vivants génèrent ou facilitent des flux de matière (eau, carbone, azote...) qui :

  • entrent: absorption racinaire, photosynthèse, respiration,
  • circulent: au sein du réseau trophique et
  • sortent: par évapotranspiration ou par érosion de l’écosystème.

Une partie de la matière est recyclée, notamment grâce au sol: voir l'exemple du cycle du carbone.

L’effet des écosystèmes dans les cycles géochimiques ainsi constitués, se mesure par des bilans d’entrée/sortie de matière.

5- Les effets des perturbations sur les écosystèmes:

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Capture d’écran 2020-03-30 à 13

 A retenir:

Même sans l’action de l’Homme, les écosystèmes montrent une dynamique spatio-temporelle avec des perturbations (incendies, maladies) affectant les populations.

La complexité du réseau d’interactions et la diversité fonctionnelle favorisent la résilience des écosystèmes, qui jusqu’à un certain seuil de perturbation, est la capacité de retrouver un état initial après perturbation.

Un écosystème se caractérise donc par un équilibre dynamique susceptible d’être bousculé par des facteurs internes et externes.

Le schéma-bilan de votre livre (Nathan)

 

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QCM: Une seule bonne réponse.

1-Les relations interspécifiques:

  1. sont forcément négatives pour au moins l'un des deux partenaires;
  2. sont forcémant positives pour au moins l'un des deux partenaires;
  3. se résument à de la compétition;
  4. sont essentielles à la struturation des écosystèmes.

2-Le flux d'énergie dans un écosystème:

  1. est unidirectionnel;
  2. est recyclé grâce aux microorganismes;
  3. n'est pas quantifiable.

3-Les pyramides écologiques:

  1. évaluent la biodiversité d'un écosystème;
  2. quantifient la biomasse, le nombre d'individus et la productivité d'un écosystème;
  3. se construisent en superposant des rectangles de hauteur proportionnelle au paramètre mesuré.

4-Dans les cycles des élèments:

  1. les différents flux sont équilibrés dans un écosystème naturel;
  2. les élèments transitent forcément par le compartiment sol;
  3. les élèments transitent par tout le réseau trophique.

5-La dynamique d'un écosystème:

  1. s'arrête une fois l'équilibre atteint;
  2. est systématiquement la cause des activités humaines;
  3. se chiffre en dizaines, voire centaines d'années.

6-La résillience d'un écosystème:

  1. est sa capacité à retrouver son état initial après une perturbation;
  2. caractérise la résistance d'un écosystème à une perturbation;
  3. existe toujours quelle que soit l'intensité de la perturbation;
  4. est indépendante de la richesse spécifique d'un ecosystème.

7-La résistance d'un écosystème:

  1. désigne sa capacité à retourner à son état initial après une perturbation;
  2. est impossible du fait des activités humaines;
  3. dépend de la richesse spécifique de l'écosystème.

8-Après une perturbation irréversible:

  1. l'écosystème est définitivement dégradé et finit par mourir;
  2. l'écosystème peut évoluer encore mais il s'appauvrit;
  3. l'écosystème est capable de résilience.

 

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