3. Notion de système écologique : Ecosystème








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Ecologie Générale 2eme année SNV


INTRODUCTION

I. Généralités sur l’écologie
1. Définition

Le mot « écologie » a été crée en 1866, par le biologiste allemand Ernst Haeckel, à partir de deux mots grecs : oikos qui veut dire : maison, habitat, et logos qui signifie science. L’écologie apparaît donc comme la science de l’habitat, étudiant  les conditions d'existence des êtres vivants et les interactions de toute nature qui existent entre ces êtres vivants et leurs milieux. Il s'agit de comprendre les mécanismes qui permettent aux différentes espèces d'organismes de survivre et de coexister en se partageant ou en se disputant les ressources disponibles (espace, temps, énergie, matière). Par extension, l’écologie s’appuie sur des sciences connexes telles la climatologie, l'hydrologie, l'océanographie, la chimie, la géologie, la pédologie, la physiologie, la génétique, l’éthologie, ... etc. Ce qui fait de l’écologie, une science pluridisciplinaire !

2. Domaines d’intervention

Les études écologiques portent conventionnellement sur trois niveaux :

L’individu, la population et la communauté.

  • Un individu est un spécimen d’une espèce donnée.

  • Une population est un groupe d’individus de la même espèce occupant un territoire particulier à une période donnée.

  • Une communauté ou biocénose est l’ensemble des populations d’un même milieu, peuplement animal (zoocénose) et peuplement végétal (phytocénose) qui vivent dans les mêmes conditions de milieu et au voisinage les uns des autres.

Chacun de ces trois niveaux fait l’objet d’une division de l’écologie :

  • l’individu concerne l’autoécologie : c’est la science qui étudie les rapports d’une seule espèce avec son milieu. Elle définit les limites de tolérances et les préférences de l’espèce étudiée vis-à-vis des divers facteurs écologiques et examine l’action du milieu sur la morphologie, la physiologie et l’éthologie.

  • la population concerne l’écologie des populations ou la dynamique des populations : c’est la science qui étudie les caractéristiques qualitatives et quantitatives des populations : elle analyse les variations d’abondance des diverses espèces pour en rechercher les causes et si possible les prévoir.

  • la biocénose concerne la synécologie : c’est la science qui analyse les rapports entre les individus qui appartiennent aux diverses espèces d’un même groupement et de ceux-ci avec leurs milieux.

3. Notion de système écologique : Ecosystème

Un système écologique ou écosystème fut défini par la botaniste anglais Arthur Tansley en 1935.

Un écosystème est par définition un système, c’est-à-dire un ensemble d’éléments en interaction les uns avec les autres. C’est un système biologique formé par deux éléments indissociables, la biocénose et le biotope.
La biocénose est l’ensemble des organismes qui vivent ensemble (zoocénose, phyocénose, microbiocénose, mycocénose…).

Le biotope (écotope) est le fragment de la biosphère qui fournit à la biocénose le milieu abiotique indispensable. Il se définit également comme étant l’ensemble des facteurs écologiques abiotiques (substrat, sol « édaphotope », climat « climatope ») qui caractérisent le milieu où vit une biocénose déterminée.

La biosphère est la partie de l’écorce terrestre où la vie est possible. La biosphère comprend une partie de la lithosphère (partie solide de l’écorce terrestre), une partie de l’atmosphère (la couche gazeuse entourant la Terre) et une partie de l’hydrosphère (partie du système terrestre constituée d'eau). La biosphère désigne l’ensemble de ces milieux et tous les êtres vivants qui y vivent.

Exemple : une forêt constituée d’arbres, de plantes herbacées, d’animaux et d’un sol.

Ecosystème : forêt.

Biocénose : phytocénose (arbres, plantes herbacées) et zoocénose (animaux).

Biotope : sol.
La notion d'écosystème est multiscalaire (multi-échelle), c'est à dire qu'elle peut s'appliquer à des portions de dimensions variables de la biosphère; un lac, une prairie, ou un arbre mort…

Suivant l’échelle de l’écosystème nous avons :

  • un micro-écosystème : exemple un arbre ;

  • un méso-écosystème : exemple une forêt ;

  • un macro-écosystème : exemple une région.


Les écosystèmes sont souvent classés par référence aux biotopes concernés. On parlera de :

  • Ecosystèmes continentaux (ou terrestres) tels que : les écosystèmes forestiers (forêts), les écosystèmes prairiaux (prairies), les agro-écosystèmes (systèmes agricoles);

  • Ecosystèmes des eaux continentales, pour les écosystèmes lentiques des eaux calmes à renouvellement lent (lacs, marécages, étangs) ou écosystèmes lotiques des eaux courantes (rivières, fleuves) ;

  • Ecosystèmes océaniques (les mers, les océans).


CHAPITRE I : LE MILIEU ET SES ELEMENTS
1. Notion de niche écologique

Les organismes d’une espèce donnée peuvent maintenir des populations viables seulement dans un certain registre de conditions, pour des ressources particulières, dans un environnement donné et pendant des périodes particulières. Le recoupement de ces facteurs décrit la niche, qui est la position que l’organisme occupe dans son environnement, comprenant les conditions dans lesquelles il est trouvé, les ressources qu’il utilise et le temps qu’il y passe.

Les organismes peuvent changer de niches quand ils se développent.
Exemple : les crapauds communs occupent un environnement aquatique (s’alimentent d’algues et de détritus) avant de se métamorphoser en adultes, où ils deviennent terrestres (s’alimentent d’insectes).


Stade

Jeune

Adulte

Environnement

Aquatique

Terrestre

Alimentation

Algues + détritus

Insectes



2. Notion d’habitat

Contrairement à la niche, l’habitat d’un organisme est l’environnement physique dans lequel un organisme est trouvé.

Les habitats contiennent beaucoup de niches et maintiennent de nombreuses espèces différentes.

Exemple : Une forêt comporte un vaste nombre de niches pour un choix de oiseaux (sitelles, bécasses), de mammifères (souris de bois, renards), d’insectes (papillons, coléoptères, pucerons) et de plantes (anémones de bois, mousses, lichen).
3. Notion de facteurs de milieu

1/ Définition :

On appel facteur écologique tout élément du milieu ou bien tout élément de l’environnement pouvant agir directement sur les Etres Vivants et ceci au moins durant une phase du cycle du développement de ces Etres Vivants, chaque organisme est soumet dans le milieu où il vit à l’action de plusieurs facteurs écologiques appelés aussi agents écologiques ou variables écologiques Exp : l’arbre et soumit à plusieurs facteurs qui sont la pluie, la température, la lumière qui font partie des facteurs climatiques ; et des facteurs édaphiques qui sont de nature chimique tel que le pH, la concentration en Fer (Fe) en Azote ( N), et de nature physique tel que la profondeur du sol la perméabilité etc…

2/ Mode d’action des facteurs écologiques :

Ils peuvent agir soit directement ou indirectement sur les êtres vivants.

  1. - Manière directe : c’est le cas par exemple des ressources minérales ou nutritives du sol dont la plante se nourrit directement pour sa croissance et son développement.

  2. - Manière indirecte : Exp le facteur d’altitude, en haute altitude les variables écologiques comme l’ensoleillement et la pression atmosphérique sont plus élevés que celle de basse altitude, donc l’altitude agit bien indirectement sur les êtres vivants par le biais des variables cités.


3/ Rôles des facteurs écologiques sur les Etres Vivants : agissent de divers façons

a / Répartition géographique des espèces Végétales et Animales : en effet les Etres Vivants disparaissent des territoires géographiques dans lesquels ils ne trouvent pas les conditions écologiques qui leurs conviennent Exp : Stipa tenacissima est une plante qui exige un climat semi-aride ou aride où la pluviosité est inférieur à 200 mm (P < 200 mm) et ne peut pousser que sur les hauts plateaux et la steppe Algérienne on ne la trouve pas au Nord d’Agérie où le climat est Subhumide.

b / la densité d’une population d’une espèce donnée : ils peuvent agir par exemple sur les taux de natalité ou sur le taux de mortalité, ces deux critères conditionnent la densité.

c / Apparition chez les Etres Vivants de certaines modifications : c’est les modifications adaptatives ces dernières interviennent lorsqu’une espèce animale ou végétale est obligé de s’adapter à des conditions de vie difficile en modifiant son comportement.

Les modifications adaptatives sont de 2 types :

  1. - Quantitatives : c’est le cas d’une espèce végétale vivant dans des conditions de milieu difficile et qui est obligé d’augmenter sa production de graines.

  2. - Qualitative : cas de certains Animaux qui subissent une hibernation lorsque l’hiver est très rigoureux.


II / Classification des facteurs Ecologiques : l’étude des mécanismes d’action des facteurs écologiques, constitue une étape indispensable pour la compréhension du comportement et des réactions propres aux organismes, aux populations et aux communautés dans les biotopes auxquels ils sont inféodés. Quelque soit le niveau d’organisation auquel on se place, ces

facteurs n’agissent jamais isolément car les êtres vivants sont toujours exposés de façon simultanée à l’action conjuguée d’un grand nombre de facteurs écologiques dont beaucoup ne sont pas constants, mais présentent d’importantes variations spatio-temporelles ; on distingue 3 classifications

1 / Classification en facteurs Biotiques et Abiotiques

2 / Classification de Mondchasky

3 / Classification en facteurs dépendant et indépendant
I / Classification en facteurs Biotiques et Abiotiques
A / Facteurs Abiotiques : on distingue parmi ces facteurs

- Facteurs climatiques : Exp. Le vent, la température, l’humidité, la pluie …

- Facteurs pédologiques : Exp : pH du sol, la profondeur, la couleur, la texture, la perméabilité, la conductivité, la composition chimique, la teneur en C, N, Fe, P……

- Facteurs topographique : le relief, la pente, l’exposition, l’altitude….

- Facteurs de l’eau
B / Facteurs Biotiques : sont liées directement aux organismes vivants

- Facteur de prédation : c’est le fait qu’un groupe d’animaux se nourrit d’un autre plus faible.

- Facteur de compétition : entre les organismes vivants lorsque des animaux d’une espèces différente ou de la même espèce vivent ensemble, il y’a une compétition entre eux ne serait ce que pour l’occupation du terrain.

- Facteur de parasitisme :

- Facteur Anthropozoïque : liés directement à l’homme et aux animaux, c’est l’exploitation des ressources naturelles Exp : exploitation forestière, pastorale les incendies volontaires et involontaires.

C / Critique de la classification :

Si cette classification a l’avantage d’être simple, elle est parfois critiquable, car des fois on a du mal à classé un facteur dans l’une ou l’autre catégorie.

Exp : REAMUR 1740 en étudiant le comportement des abeilles à montré que ces dernières grâce a leur activité pouvaient augmenter la température de la ruche de 13°c à 30 °c, donc on peut dire que la température à une origine Biotique et non Abiotique puisque elle est liée à l’activité des abeilles.
II / Classification de MONDCHASKY

Fondée sur l’influence des fluctuations annuelles, saisonnières et nycthémérales propres aux déplacements de la terre sur son orbite, lesquels influent sur la plupart des facteurs écologiques qui vont de ce fait présenter une périodicité plus ou moins marquée.

  1. - Premier principe : il est essentiel de savoir qu’il existe toujours un équilibre entre les organismes et le milieu dans lequel ils vivent.

  2. - Deuxième principe : les espèces vivantes, animales et végétales, s’adaptent aux facteurs écologiques qui caractérisent leur milieu dans lequel elles vivent.

  3. - Troisième principe : les facteurs écologiques ne sont pas toujours stables et peuvent varier dans le temps de façon périodique ou non.


Les facteurs qui varient de façon périodique sont appelés facteurs périodiques, les autres facteurs sont dits non périodiques. Ainsi nous avons 3 groupes de facteurs.
1 / les facteurs périodiques primaires : ce sont des facteurs qui varient régulièrement et leur variations ont une périodicité régulière. Exp : la température, l’éclairement et le rythme des marées qui est lié à la succession des phases lunaires.
A / Origine des facteurs périodiques primaire : ils sont la conséquence directe d’un phénomène physique qui est la rotation régulière de la terre. D’une part au tour de son tour

axe, d’autre part autour du soleil, comme ces facteurs proviennent de phénomène physique majeur, on les appelle facteurs périodiques primaire.

B / Action des facteurs périodiques primaires sur les êtres vivants : ces facteurs permettent de délimiter de grandes zones de répartition des êtres vivants.

C / Nature de l’adaptation des êtres vivants aux facteurs périodiques primaire : l’adaptation des espèces animales et végétales aux facteurs périodiques primaire est très ancienne, en effet cette adaptation s’est effectuée très lentement au cours des temps géologiques parallèlement à l’évolution des espèces, ces adaptations qui se traduisent par des caractères particulières propre à l’espèce qui ont été acquises peu à peu sont inscrites dans le patrimoine génétique des espèces.

2 / Les facteurs périodiques secondaires

A / Origine des facteurs périodiques secondaires : ces facteurs proviennent de la variation d’un facteur périodique primaire, par exemple l’humidité atmosphérique qui est un facteur périodique secondaire étroitement lié à la température ; en effet, si la température s’élève l’humidité atmosphérique s’élève aussi. On peut dire que le facteur humidité atmosphérique provient de la variation de température.

B / Nature de l’adaptation des êtres vivants aux facteurs périodiques secondaire : l’adaptation des espèces animales et végétales aux facteurs périodiques secondaire est très ancienne c'est-à-dire que les êtres vivants sont adaptés depuis très longtemps.
3 / Les facteurs non périodiques

A / Définition : se sont des facteurs qui n’existent pas de manière naturelle dans l’habitation d’un organisme vivant, ce sont des facteurs qui peuvent apparaître brutalement.

Exp : le vent, les orages, les incendies, les activités anthropozoïques, l’action des espèces prédatrices, l’action des parasites ou agents pathogènes.

B / Action des facteurs non périodiques sur l’adaptation des espèces : ces facteurs ne produisent pas de phénomène d’adaptation chez les espèces, en effet en raison du caractère brutal et rapide de ces facteurs les organismes vivants n’ont pas le temps d’acquérir une adaptation quelconque.
III / Classification en facteurs dépendant de la densité

(Densité d’une population ou d’une biocénose) et un facteur dépendant de la densité ce sont des facteurs qui interviennent au sein d’une population animal ou végétale ou bien au sein d’une biocénose ils peuvent soit dépendre ou ne pas dépendre de cette densité.

a/ f acteurs dépendant de la densité

a1/ définition : ces facteurs dépendants de la densité sont en relation avec le nombre d’individu de la population ou de la biocénose. Se sont essentiellement des facteurs biotiques comme la nourriture ou la prédation.

Exp : il s’agit de la plus part du temps de facteur de nature biotique (biologique) par exemple les facteurs de compétition, les facteurs de prédation et les facteurs de parasitisme ; si nous considérons la compétition, nous constatons que lorsque il y a une augmentation d’individus ceci implique une compétition entre ces derniers soit pour conquérir l’espace vital soit pour le prélèvement de la nourriture.

a2/ action des facteurs : ils agissent en provoquant la destruction et la mort d’un pourcentage toujours constant d’individus exp. 100 Individus ……………….. 20 %

200 Individus ………………. 20 %

a3/ subdivision des facteurs : on distingue

  1. - les facteurs directement dépendants de la densité : ces facteurs augmentent la destruction la mortalité d’un nombre d’individus lorsque la densité augmente.

  2. - Les facteurs inversement dépendants de la densité : lorsque la densité d’une population ou d’une biocénose augmente, les facteurs en question font baisser la mortalité.


b/ les facteurs indépendants de la densité : sont dits indépendants de la densité parce qu’ils exercent leurs effets sur les individus pris isolément, indépendamment de la densité de la population à laquelle ils appartiennent. La quasi-totalité des facteurs physico-chimiques peut être rangée dans cette catégorie.

Classification des facteurs écologiques


Préparé par : Mr. BARDADI A


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