ÉCOLOGIE

L'ÉCOSYSTÈME Écologie : mot forgé par Ernst Haeckel au XIXe siècle oikos : la maison, le milieu logos : la science Écologie = Étude scientifique des interactions entre les êtres vivants et leur milieu.

L’écologie étudie les écosystèmes = Ensemble relativement stable et équilibré composé de populations d'êtres vivants adaptés à leur milieu. Exemples: Étang Récif de corail Forêt Estuaire du St-Laurent Aquarium du labo Lac Champ Érablière Pelouse Ruisseau

Composantes physiques Exemple d'un petit écosystème : Composantes physiques

Composantes biologiques Consommateurs (hétérotrophes) Producteurs (autotrophes) Décomposeurs

Chaîne alimentaire

Énergie lumineuse Chaleur Système ouvert au point de vue énergie. Énergie entre sous forme de lumière et sort sous forme de chaleur. Échanges gazeux Système fermé au point de vue matériaux: rien n'entre dans le système, rien n'en sort, tout est recyclé.

Même chose à l'échelle de la planète Énergie lumineuse Chaleur

Lequel des deux systèmes est le plus stable?

L'écosphère : mini-écosystème entièrement fermé.

Biosphère II en Arizona, la même chose à plus grande échelle : 12 000 m2 (~ 3 terrains de football) Marécage Désert Un des deux poumons Océan Savane Agriculture Forêt tropicale Zone d'habitation humaine

Tout écosystème est constitué de composantes physiques et de composantes biologiques. BIOTOPE = composantes physiques (facteurs abiotiques) Ex. minéraux du sol, air, eau, température, lumière, pH du sol, vent, feu, inondations, etc. Facteur limitant = tout facteur physique pouvant limiter la survie d'une espèce dans un milieu donné. COMMUNAUTÉ (ou biocénose) = composante biologique Ex. autres individus de l'espèce (densité, rapport sociaux), prédateurs, parasites, compétiteurs, etc.

Le biotope détermine le type de communauté pouvant survivre dans un milieu donné. Inversement, la communauté a un effet sur le biotope. La vie modifie le milieu physique. Le milieu physique modifie la vie Végétation modifie les caractéristiques du sol, la circulation de l'eau, l'intensité du vent, l'ensoleillement au sol, la composition de l'atmosphère. Certains animaux modifient le milieu physique (castors, coraux). Le plancton végétal modifie l'intensité lumineuse dans l'eau. Ex.

Aucun écosystème n’est entièrement fermé comme l'écosphère ou biosphère II. Ex. un étang Importations : eau (pluie, ruissellement), gaz, minéraux (érosion), débris végétaux, etc. Exportations : eau (évaporation, écoulement), éléments gazeux, plantes et animaux consommés par des animaux d'autres écosystèmes, etc.

Les niveaux d'organisation en écologie Individu Population Communauté Écosystème Biome Biosphère Étude du comportement et de la physiologie d'un individu face à son environnement = autécologie Ex. Étude de taux de contamination et du cancer des bélugas. Étude du mode de nutrition de l'orignal. Étude de la taille des individus d'une espèce de poisson selon la nourriture ou la température.

Individu Population Communauté Écosystème Biome Biosphère = ensemble des individus d'une espèce donnée vivant dans un milieu donné. Ex. Population des bélugas de l'estuaire du St-Laurent Population des érables à sucre d'une érablière À ce niveau, on étudie la démographie, la distribution ou les rapports sociaux entre les individus de la population considérée. Ex. Recherche sur les bélugas de l'estuaire du St-Laurent : Combien sont-ils ? Leur population est-elle en croissance, décroissance ou stable? Les individus sont-ils dispersés dans le milieu ou se concentrent- ils à certains endroits? Ont-ils des rapports sociaux ? Vivent-ils isolés ou en groupes?

= ensemble des populations Individu Population Communauté Écosystème Biome Biosphère = ensemble des populations Ex. Étude des relations proie - prédateur Étude des relations parasite - hôte Étude de l'évolution des différentes populations dans le temps Pourquoi les forêts tropicales sont-elles plus diversifiées que les forêts nordiques ? Que se passerait-il si on faisait disparaître les mouches noires? Quel serait l'impact sur l'écologie du fleuve St-Laurent si les bélugas disparaissaient ?

= intégration des communautés au biotope Individu Population Communauté Écosystème Biome Biosphère = intégration des communautés au biotope À ce niveau on étudie des questions comme le flux d'énergie ou les cycles biogéochimiques. Étude des chaînes alimentaires: comment l'énergie solaire se transforme en énergie chimique au niveau des plantes et comment cette nourriture passe d'un niveau alimentaire à un autre (herbivores, carnivores, décomposeurs, etc.) Comment les différents matériaux sont recyclés ( ex. cycle de l'azote)

Individu Population Communauté Écosystème Biome Biosphère Vaste zone géographique soumise à un climat particulier et caractérisée par une végétation et une faune adaptée à ces conditions. Ex. Forêt tropicale humide Taïga (forêt boréale) Toundra Savane Prairie Océan Désert

Répartition des biomes

Individu Population Communauté Écosystème Biome Biosphère = ensemble de tous les écosystèmes de la planète. S'étend de quelques mètres sous les océans à quelques Km d'altitude.

Climat et distribution des biomes (1202) Le type de biome dépend essentiellement du climat, surtout : Température Précipitations Pourquoi certaines zones se chevauchent-elles? Pourquoi pour une même température moyenne annuelle et les mêmes précipitations peut- on avoir deux biomes différents? Le graphique a pour axe des X les précipitations MOYENNES. Le biome ne sera pas le même si toutes les précipitations de l’année se produisent dans un cours laps de temps ou si les précipitations sont également réparties tout au long de l’année.

Le climat général (donc le type de biome) dépend : Intensité du rayonnement solaire parvenant au sol Circulation générale des masses d'air Circulation générale des masses d'eau Altitude Facteurs locaux À très long terme : la dérive des continents

Intensité du rayonnement solaire parvenant au sol La Terre est ronde À l'équateur: Rayons du soleil plus directs donc: Moins de réflexion qu'aux hautes latitudes. Plus d'énergie par unité de surface.

L'axe de rotation de la Terre est incliné (23,5 º) ==> saisons Plus la latitude est élevée, plus les saisons sont marquées.

N.B. Au cours du temps, les saisons peuvent être plus ou moins marquées en fonction des variations de l'inclinaison de l'axe et des variations de l'orbite terrestre. Variation de l'inclinaison :  2º selon un cycle de 42,000 ans Plus l'axe est incliné, plus les saisons sont marquées. Sans la lune, la variation serait beaucoup plus marquée (probablement chaotique)

Variation de l'excentricité de l'orbite, cycle d'environ 100,000 ans.

Précession des équinoxes, cycle de 21,000 ans La "date" des saisons change selon un cycle de 21,000 ans. L'hiver sera plus rude s'il se produit au moment où la Terre est plus éloignée du soleil. L'été sera plus chaud s'il se produit au moment où la Terre est plus près du soleil.

Actuellement, dans l'hémisphère Nord, on est en hiver quand la Terre est du côté de l'orbite le plus rapproché du soleil. On est en été quand la Terre est plus éloignée du soleil. À cause de la précession, dans 10,000 ans, l'hiver se produira quand la Terre sera à son point le plus éloigné du soleil (en juillet).

L’ensemble de ces phénomènes astronomiques jouerait un rôle important dans l’apparition des épisodes de glaciation sur Terre. D’autres facteurs entrent aussi en jeu comme, par exemple, le déplacement des continents (tectonique des plaques) et l’activité volcanique. Pour en savoir plus.

Circulation générale des masses d'air Cellules de circulation d'air À l'équateur: l'air chaud monte et se refroidit en altitude. Plus l'air est froid, plus il est dense. L'air plus dense en altitude redescend. = cellule de Hadley

Cellules de Hadley

Sec Humide

À cause de la rotation de la Terre, les masses d'air sont déviées (force de Coriolis) ==> vents dominants changent selon la latitude. Circulation beaucoup moins stable dans les hautes latitudes que sous les tropiques.

La mousson tropicale Air sec, peu de nuages, peu de précipitations Air humide qui condense en altitude, nuages et pluie Condensation au- dessus du continent Condensation de l'air humide au- dessus de l'océan Hiver Été En hiver, l'eau de l'océan est plus chaude que celle du continent. C'est l'inverse en été.

Vents dominants en hiver Vents dominants en été

Circulation des masses d'eau : courants marins Gulf stream La modification de la position des continents (dérive continentale) peut faire varier ces courants.

L'altitude

Facteurs locaux Masses d'eau locales Topographie Peut faire varier l'ensoleillement (flancs Nord et Sud d'une montagne) Peut faire varier les précipitations (effet des Rocheuses sur le climat)

La dérive des continents Modifie l'emplacement des continents Modifie la taille des continents Modifie les courants marins Modifie la topographie

Déplacement des continents depuis 250 Ma

Déplacements prévus dans les prochains 30 Ma

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