L’écologie

L’écologie est l’étude des relations qu’entretiennent les êtres vivants entre eux et avec les milieux qu’ils habitent.

La biosphère Elle constitue l’ensemble des êtres vivants de notre planète. Le caribou L’iris versicolore

Les populations Un ensemble d’individus d’une même espèce présents sur un territoire à un moment déterminé constitue ce qu’on appelle une population. Ex: La population de vers de terre d’un jardin La population de truites du Lac Caché La population de séquoias géants du Giant Sequoia Park

La paruline masquée

Les 3 caractéristiques importantes d’une population Sa taille Sa densité Sa distribution

La taille d’un population On peut l’évaluer par diverses méthodes… Par comptage direct (par recensement). Par comptage indirect. Par échantillonnage. Par capture-recapture.

Méthode par comptage direct S’applique lorsque les individus sont peu nombreux et qu’on peut aisément les repérer. Pour les grands mammifères, on peut prendre des photos aériennes. Exemples de comptage direct: compter le nombre d’orignaux en survolant un territoire par avion. compter le nombre de nénufar dans un étang.

Méthode par comptage indirect La taille de la population est estimée en recensant le nombre d’habitats (nids, terriers, etc.) et en le multipliant par le nombre moyen d’individus par habitat. Le merle d’Amérique

Méthode par échantillonnage Elle consiste à diviser le territoire en parcelles, à compter le nombre d’individus dans ces parcelles et d’appliquer une formule. 𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛 𝑑′ 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑠 𝑝𝑎𝑟 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑒𝑙𝑙𝑒 𝐴𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑒𝑙𝑙𝑒 = 𝑻𝒂𝒊𝒍𝒍𝒆 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒐𝒑𝒖𝒍𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝐴𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑢 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑖𝑡𝑜𝑖𝑟𝑒 Cette méthode s’applique bien avec des végétaux ou avec de petits animaux qui ne sont enfuient pas rapidement ou qui ne craignent pas l’humain.

Méthode de capture-recapture Méthode utilisée pour estimer la taille d’une population d’animaux très mobiles (oiseaux, poissons, ou mammifères très dispersés dans leur habitat, comme les lièvres, les phoques, les baleines, etc.) Le principe On capture des individus que l’on marque et qu’on relâche dans leur milieu avant de procéder à une nouvelle capture (la recapture). On utilise ensuite une formule pour estimer la taille de la population

Formule capture-recapture 𝑵𝑰 𝑴𝒂𝒓𝒒𝒖é𝒔 𝑹𝒆𝒄𝒂𝒑𝒕𝒖𝒓é𝒔 𝑵𝑰 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑹𝒆𝒄𝒂𝒑𝒕𝒖𝒓é𝒔 𝑵𝑰 𝑪𝒂𝒑𝒕𝒖𝒓é𝒔 𝑴𝒂𝒓𝒒𝒖é𝒔 𝑻𝒂𝒊𝒍𝒍𝒆 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒐𝒑𝒖𝒍𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝑀𝑅 𝑅 = 𝑪𝑀 𝑇

La densité d’une population La densité est le nombre d’individus par unité d’aire ou unité de volume. Ex: la densité de marmottes dans un territoire donné est de 40 individus/km2.

La distribution d’une population C’est la façon dont les individus sont répartis à l’intérieur de l’espace occupé par la population. Il y a 3 principaux modes de distribution… Distribution en agrégats Distribution uniforme Distribution aléatoire

Distribution en agrégats Mode le plus fréquent. Les individus forment des groupes. Efficace pour contrer la prédation et favoriser les contacts sociaux.

Distribution uniforme Les individus sont également répartis dans l’espace occupé par la population. C’est souvent le cas lorsqu’il y a compétition pour les ressources naturelles.

Les fous de Bassan

Distribution aléatoire Les individus sont répartis au hasard et de façon imprévisible. Ex: des arbustes dans un champ.

Les communautés Une communauté est un ensemble de populations animales et végétales qui vivent sur un territoire. Une communauté se caractérise par sa biodiversité.

La biodiversité La biodiversité correspond à la diversité des espèces qui composent une communauté. Elle se mesure… à l’aide de la richesse spécifique, c’est-à-dire le nombre total d’espèces de la communauté par l’abondance relative, c’est-à-dire le pourcentage que représentent les individus d’une même espèce part rapport au nombre total d’individus de la communauté. Lorsque les populations sont nombreuses et réparties en proportions égales, il y a une grande biodiversité.

Les écosystèmes Ensembles des organismes vivants d’une communauté qui interagissent entre eux et avec les composants non vivants présents sur le même territoire. Les 4 niveaux écologiques de l’écosystème sont… l’individu la population la communauté l’écosystème

Un individu …

Une population … (même espèce, espace commun)

Une communauté …

Les interactions

Dynamique des populations Le cycle biologique d’une espèce correspond à l’ensemble des différents stades de vie de l’espèce. Chez les insectes, ces stades prennent souvent plusieurs formes. Le cycle biologique d’une population comprend des périodes d’augmentation de population et des périodes de diminution de population. Ex: les fluctuations de population de lièvres.

Le cycle biologique d’une espèce comprend les différents stades de vie d’un individu. Ex: p351 cycle biologique du maringouin

Croissance des populations Croissance d’une population… Les naissances et l’immigration contribuent à l’augmentation de sa taille. Les décès et l’émigration contribuent à la réduction de sa taille.

Types de croissance Croissance positive… Croissance nulle… Le nombre de naissances ajouté au nombre d’individus immigrants surpasse le nombre de décès ajouté au nombre d’émigrants. Croissance nulle… … est égal … Croissance négative … est inférieur …

Capacité limite du milieu Il s’agit du nombre maximal d’individus que peut supporter un milieu. Elle est fonction de la quantité de ressources disponibles.

Dynamique des communautés Il s’agit de l’ensemble des interactions entre les populations d’espèces différentes dans une communauté. Ex: voir p 301-302 OBS, cycle lièvre - lynx

Types d’interactions Avantageuses – nuisibles Avantageuses – neutres Prédation Parasitisme compétition Avantageuses – neutres commensalisme Avantageuses – avantageuses Symbiose mutualisme Voir p 352 tableau 3

Le mutualisme: le Héron garde-bœufs supprime les tiques et les mouches provenant de bovins.

Dynamique des écosystèmes Les relations trophiques sont des liens de nature alimentaire qui existent entre les espèces d’un écosystème. Une chaine alimentaire est un ensemble de relations trophiques entre des individus d’un écosystème. Un réseau trophique est un ensemble de chaines alimentaires existant entre les espèces d’une communauté.

Les 3 niveaux trophiques Les producteurs Les consommateurs Les décomposeurs

Les producteurs Ce sont des organismes de l’écosystème qui sont capables de créer de la matière organique (protéines, lipides, glucides, etc.) à partir de la matière inorganique (eau, sels minéraux, CO2, etc.). Ils sont « autotrophes ». Ils font entrer l’énergie (solaire) dans l’écosystème grâce à la photosynthèse): CO2 + H2O + éléments nutritifs du sol + E → matière organique.

Dans les écosystèmes terrestres, les producteurs sont les plantes. Dans les écosystèmes aquatiques, les producteurs sont les algues et le phytoplancton. La clintonie boréale Du phytoplancton

Les consommateurs Organismes « hétérotrophes », ils sont incapable de produire leur nourriture et doivent manger d’autres organismes vivants.

Les consommateurs primaires (de 1er ordre) : les herbivores Ils se nourrissent de producteurs (de plantes, de graines ou de fruits). Ce sont les herbivores, granivores et frugivores. Le sizerin flammé

Le campagnol

Les consommateurs secondaires (de 2è ordre) : les carnivores Chaque ordre se nourrit des organismes faisant partie de l’ordre précédent. Les consommateurs de ces ordres sont normalement des carnivores. Un animal peut être un consommateur d’un ordre différent selon l’endroit qu’il occupe dans la chaine alimentaire.

Ex: noix → chenille → mésange → buse noix → écureuil → buse Un réseau trophique avec ses chaines alimentaires

Les omnivores Ce sont des consommateurs de plusieurs ordres. Ils consomment des plantes (des producteurs) et d’autres animaux (des consommateurs).

Les décomposeurs Ils sont liés à tous les niveaux trophiques puisqu’ils se nourrissent de détritus, de la matière organique végétale ou animale morte (bois, feuilles, excréments, cadavres, etc.). Ils décomposent la matière organique en matière inorganique. Ce sont des détritivores.

Facteurs écologiques Les facteurs écologiques sont différentes composants d’un écosystème qui ont une influence sur les êtres vivants qui y évoluent. On distingue… Les facteurs biotiques Ceux dont les êtres vivants sont responsables (prédation par exemple) Les facteurs abiotiques Ceux dont le milieu est responsable (salinité, luminosité, etc.)

Les perturbations affectant les écosystèmes Une perturbation est un évènement qui cause des dommages et un déséquilibre d’un écosystème. La perturbation peut entrainer l’élimination de certains organismes. La perturbation peut modifier la disponibilité des ressources.

Les perturbations naturelles Ce sont des évènements dont les humains ne sont pas la cause mais qui entrainent des dommages aux écosystèmes. Exemples: Tempêtes Éruptions volcaniques Feux de forêt Inondations Sécheresses Périodes de canicule Périodes de gel

Une éruption volcanique …

Les perturbations humaines Ce sont les humains qui les causent.

Un déversement de pétrole …

La succession écologique Après une perturbation, l’écosystème connait une série de changements qui s’échelonnent parfois sur une longue période afin de retrouver un équilibre. Cette série de changements se nomme une succession écologique.

Transformations de la matière et de l’énergie

La productivité primaire des écosystèmes La biomasse est la masse totale de matière organique présente à un moment donné dans un écosystème. La productivité primaire est la quantité de matière organique produite par les végétaux d’un écosystème. Elle dépend de plusieurs facteurs, dont … L’abondance de nutriments. La disponibilité d’eau. La qualité de l’insolation. La température.

Le flux de matière Il correspond aux cycles des éléments chimiques de la matière dans un écosystème. Les éléments chimiques passent d’un organisme à un autre… Des molécules complexes sont absorbées et digérées par les êtres vivants. Les éléments chimiques qu’elles contiennent sont utilisés pour construire d’autres molécules. Lors de leur mort les molécules qui constituent les êtres vivants sont à leur tour décomposées et réutilisées par d’autres organismes.

Le recyclage chimique D’un côté, les producteurs transforment continuellement la matière inorganique en matière organique. De l’autre côté, les décomposeurs font l’inverse: ils transforment continuellement la matière organique en matière inorganique, fournissant ainsi une source intarissable d’éléments chimiques (azote, potassium, phosphore, carbone, sodium, etc.) indispensables à la création de matière organique.

Le flux d’énergie Il s’agit d’un transfert d’une partie de l’énergie entre les différents composants vivants d’une chaine alimentaire d’un écosystème. Ici l’énergie n’est pas recyclée: d’un niveau trophique à un autre il y a toujours perte d’énergie… principalement sous forme de chaleur sous forme d’énergie cinétique (mouvements des organismes) perte dues à l’entretien de l’organisme (métabolisme de base de l’organisme; ensemble des processus de transformation biochimique qui se produisent dans les tissus des organismes vivants , etc.)

L’écotoxicologie STE

L’écotoxicologie est l’étude des conséquences écologiques du rejet de polluants sur les organismes et les milieux qu’ils occupent.

Les contaminants Ce sont des substances (ou des radiations) qui sont susceptibles de causer du tort à un organisme ou à un écosystème.

La bioaccumulation Il y a bioaccumulation d’un polluant dans un organisme lorsque celui-ci l’absorbe plus rapidement qu’il ne l’élimine. Le polluant devient alors plus concentré dans ses tissus qu’il ne l’est dans l’environnement.

2 types de bioaccumulation La bioconcentration résulte de l’accumulation du contaminant par contact direct avec le milieu environnant (ex. en respirant). La bioamplification résulte de l’accumulation du contaminant par ingestion de proies contaminées à chaque étape de la chaine alimentaire.

Le seuil de toxicité Il correspond à la concentration minimale au-delà de laquelle un contaminant produit un effet néfaste (il lui cause du tort) sur un organisme. Ex. la concentration de plomb dans l’eau au Québec doit être < 0,01 ppm (0,01 mg par litre).

Le seuil de toxicité dépend de … La nature du contaminant La concentration du contaminant Le type de milieu dans lequel il est rejeté L’organisme qui y est exposé et la durée de l’exposition

L’empreinte écologique

L’empreinte écologique Il s’agit d’une estimation de la surface nécessaire permettant à un être humain d’avoir toutes les ressources pour répondre à l’ensemble de ses besoins et assurer l’élimination de ses déchets. Elle s’exprime en hectares par personne (1 ha est une surface de 100 m par 100 m et vaut 10000 m2 de surface).

En 2003 On estimait la capacité écologique de la Terre à 1,8 ha/personne. L’empreinte écologique moyenne des canadiens était estimée à 7,6 ha/personne. OBS p 331tableau 10.17