L'Ecologie est la science des relations des êtres vivants avec leur milieu; c'est-à-dire qu'elle vise à établir des lois qui règlent leurs rapports, à.

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2 L'Ecologie est la science des relations des êtres vivants avec leur milieu; c'est-à-dire qu'elle vise à établir des lois qui règlent leurs rapports, à la fois avec leur environnement abiotique et avec les organismes vivants.  En écologie, une unité importante est la biocénose; elle correspond à une communauté d'êtres vivants qui habitent une portion du paysage et sont adaptés aux conditions de ce milieu. Biotope - Milieu biologique déterminé offrant des conditions d'habitat stables à un ensemble d'espèces animales ou végétales (biocénose).

3 L'ensemble formé par le biotope et la biocénose constitue l'écosystème.
Le terme écosystème peut être appliqué à des unités d'étendue très variables (tronc d'arbre mort ou forêt, étang ou océan,...) Toute biocénose est fonction de son biotope, et réciproquement le biotope est influencé par la biocénose : - influence exercée par le biotope sur la biocénose.  Il s'agit de la température, de la nature du sol, etc., responsables de l'adaptation, du maintien, de la sélection ou de la régulation des espèces. influence exercée par la biocénose sur son biotope.  Elle se manifeste par la destruction, l'édification ou la modification de celui-ci (ex. tassement du sol sous l'effet du pâturage, aération du sol par les lombrics, fixation des dunes par les oyats).

4 Les notions de série et de climax
Selon la terminologie écologique, chacun des stades de développement d'un écosystème est appelé un stade séral. Les êtres vivants qui colonisent un substrat dénudé (milieu à l'origine non peuplé) sont qualifiés d'organismes pionniers.  Ils appartiennent aux premiers stades de l'évolution. Au sein de l'écosystème considéré, la succession des biocénoses (ou série) se termine par un stade relativement stable (à l'échelle humaine), en équilibre avec le milieu inorganique : LE CLIMAX.

5 Par opposition aux séries évolutives progressives, aboutissant à un climax, il existe également des séries évolutives régressives.  Ce type d'évolution résulte souvent de phénomènes naturels à caractère "catastrophique" : modification climatique brusque, intempéries, incendies, ou d'actions anthropiques (pâturage excessif d'ovins,  exploitation forestière abusive).

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7 Les pyramides de biomasse
C1 C2 C3 D En principe, la biomasse des niveaux trophiques diminue lorsque le niveau augmente

8 La pyramide des biomasses n’est pas représentative de la qualité alimentaire des niveaux trophiques. En convertissant les biomasses en valeurs énergétiques (kJ), la représentation devient qualitative

9 Rendement photosynthétique: pourcentage de l’énergie de radiation incidente converti en production primaire nette pendant la phase de croissance; il est de l’ordre de 1à 2 %! Qu’advient il des 98-99%? -réflexion sur la surface foliaire, dissipation sous la forme de chaleur ( transpiration foliaire, métabolisme entre autres)

10 Rendement écologique: également appelé rendement de la chaîne alimentaire;
c’est le pourcentage d’énergie transféré d’un niveau trophique au suivant. Transfert d’énergie d’un niveau trophique au suivant Ingestion Respiration Evacuation R* Energie utilisée pour réaliser un travail ou perdue sous forme de chaleur Digestion et assimilation Energie disponible pour les détritivores Excretion Croissance et reproduction Mort R** Energie disponible pour les consommateurs

11 R**: rendement de production = production/ingestion
R*: rendement d’assimilation= assimilation/ingestion C’est la proportion d’énergie consommée qui est assimilée Quelques remarques: - La plupart des herbivores assimilent 30à 40% de l’énergie contenue dans leur alimentation - Les mille pattes et autres organismes qui vivent dans le bois en décomposition n’assimilent que 15% - Les rendements d’assimilation des espèces prédatrices sont bons 70 à 90% Insectivores 70% Carnivores 90% R**: rendement de production = production/ingestion - Les animaux à sang chaud montrent des rendements de production assez bas: Une partie importante de l’énergie est utilisée pour le maintien de la température corporelle - les animaux à sang froid ( espèces aquatiques en particulier ) ont un rendement de production plus élevé

12 Les biomes terrestres

13 Les biomes et leurs productivités

14 Facteurs biotiques 1. L'effet de groupe existe chez de nombreuses espèces animales (insectes,      mammifères).  Il comprend l'ensemble des modifications qui interviennent dans le comportement des animaux de la même espèce lorsqu'ils sont groupés par deux ou plus de deux.  Une conséquence principale en est l'accélération souvent importante de la vitesse de croissance des individus dans la population.  L'effet de groupe se manifeste chez de nombreuses espèces qui ne peuvent se reproduire normalement et survivre que lorsqu'elles sont représentées par un nombre suffisant d'individus au sein d'un même groupe.  Il correspond à des phénomènes considérés comme favorables à l'ensemble de la population. Exemple : certaines espèces d'ongulés sociaux requièrent un nombre d'individus suffisamment élevé.  Ainsi, dans une population de rennes, pour un effectif inférieur à 350 individus, la survie du troupeau est sérieusement compromise.

15 Facteurs biotiques 2. L'effet de masse désigne au contraire les effets liés au surpeuplement.  Il peut se traduire par une diminution de la fécondité (par exemple chez certains rongeurs) , des troubles physiologiques, des comportements aberrants comme le cannibalisme à l'égard des oeufs ou des jeunes.  Les causes sont le plus souvent la limitation de la quantité de nourriture disponible ou le manque d'espace. Exemple : le cas des Goélands argentés. Dans certaines colonies à forte densité d'individus (Pays-Bas), il se produit des phénomènes de cannibalisme à l'égard des nichées.

16 Facteurs biotiques 3. La compétition intraspécifique
La compétition est la concurrence s'exerçant entre plusieurs organismes lorsque la somme de leurs demandes en nourriture, en certains éléments minéraux, en eau, en sources énergétiques, en espace libre, etc., est supérieure à ce qui est réellement disponible. Exemple : dans un semis naturel d'épicéas, sur un terrain relativement homogène, une grande majorité des graines germent et donnent naissance à des plantules, cependant quelques unes d'entre elles seulement deviendront des arbres; les autres moins compétitives seront supplantées ou étouffées par les individus dominants. La compétition n'est pas exclusivement du domaine des relations intraspécifiques, elle peut également exister entre des individus d'espèces différentes.

17 Situation de compétition intraspécifique entre mouettes rieuses
Les barges rousses non impliquées dans le conflit

18 Facteurs biotiques La compétition interspécifique
Les principes de base sont identiques à ceux du phénomène de compétition intraspécifique, mais ils s'adressent à des individus d'espèces différentes. Chez les animaux, elle se manifeste principalement par la concurrence vis-à-vis des sources de nourriture.  La compétition est d'autant plus forte que les comportements alimentaires sont proches. Un cas typique de compétition interspécifique a été observé lors de l'introduction du renard en Australie.  Le renard ayant un régime alimentaire très éclectique est entré directement en compétition alimentaire avec un mammifère marsupial prédateur.  Bénéficiant d'une capacité de reproduction élevée et d'une grande plasticité écologique, au bout de quelques années, le renard a fini par supplanter le prédateur indigène.

19 Facteurs biotiques La prédation Le prédateur est un organisme libre qui recherche une nourriture vivante; il tue sa proie pour s'en nourrir. Cette relation de type antagoniste entraîne à court terme la disparition de l'un des deux individus; seul le prédateur en tire bénéfice. Les prédateurs peuvent être classés en plusieurs ordres, selon le niveau trophique des organismes qu’ils consomment.  Un prédateur peut subsister aux dépens d'une ou plusieurs espèces. On distingue : - des espèces polyphages : se nourrissant de nombreuses espèces animales ou végétales (ex. le renard). - des espèces monophages : vivent aux dépens d'un seul animal ou d'une seule plante.   La monophagie est rare chez les vertébrés.  Même chez certains prédateurs spécialisés comme la Bondrée apivore qui se nourrit presque exclusivement d'Hyménoptères (frelons, guêpes, abeilles), la règle n’est pas absolue (elle consomme également des Batraciens, des Rongeurs, etc.). Un exemple de monophage des plus stricts cité dans tous les précis d'écologie est le milan des Everglades en Floride; il vit exclusivement aux dépens d'une seule proie (un escargot ). =Les prédateurs jouent un rôle important dans l'équilibre biologique; ils ont une action limitante ou régulatrice sur les populations des espèces proies.

20 Un prédateur de Rotifères ( x 1000 MO)

21 Sans commentaire

22 Relation prédateur/proie
Chaque cycle dure à peu près 10 ans et les cycles sont très synchrones

23 Diversité interactions ressources- consommateurs
Durée del’association Probabilité de mort Diversité interactions ressources- consommateurs

24 Facteurs biotiques Le parasitisme
La distinction entre "parasitisme" et "prédation" n'est pas toujours évidente.  En fait, les parasites et les prédateurs s'échelonnent le long d'un gradient plus ou moins continu, depuis les bactéries et les virus microscopiques qui vivent dans les tissus de l'hôte, en passant par les ectoparasites (poux suceurs), jusqu'aux grands félins de la savane. Généralement, le terme parasite est employé lorsque l'organisme "exploiteur" est petit et qu'il vit (sur) ou (dans) l'hôte qui sert alors de source d'énergie et d'habitat. Certains parasites sont inféodés à des hôtes bien particuliers.  Cette spécificité de l'hôte existe dans un grand nombre de cas.  L'espèce parasite ne peut alors vivre qu'aux dépens d'une espèce ou d'un petit nombre d'espèces apparentées. (monophagie). Les cas de parasitisme sont nombreux tant dans le monde animal que végétal : poux parasitant l'homme; larves d'insectes vivant dans les galles, "mousse" du poisson; Mildiou de la vigne ou de la pomme de terre, etc.

25 La sacculine parasite du crabe

26 Facteurs biotiques Le commensalisme
C'est la relation entre deux individus d'espèces différentes dont l'un profite de l'autre (source de nourriture, support) sans toutefois lui nuire ou lui apporter un quelconque avantage. Chez les animaux, on peut citer les insectes qui peuplent les terriers de mammifères.  Ces insectes recherchent, dans les gîtes, un microclimat particulier (température, humidité) et une source de nourriture qui peut provenir des reliefs des repas de l'hôte ou de ses excréments.  Dans les terriers des marmottes des Alpes, on a pu recenser rien que pour les coléoptères plus d'une centaine d'espèces. Un autre cas typique de commensalisme est celui d'un crabe minuscule (Pinnotheres pisum) vivant à l'intérieur des moules.  Installé sous le manteau du mollusque, près des branchies, il se nourrit des matières nutritives qui filtrent au travers des lamelles branchiales. Pour les végétaux, on parlera rarement de commensalisme.  Dans ce type de rapports, on parlera plutôt d'épiphytisme.

27 Poisson pilote et requin géant

28 Facteurs biotiques La symbiose ou mutualisme
Il y a mutualisme si l'association des deux êtres vivants entraîne des bénéfices réciproques.  Un des cas les plus connus est celui des lichens où une algue (le plus souvent une Chlorophycée) est associée avec un champignon (un Ascomycète chez la quasi totalité des lichens européens).  Selon la théorie de la symbiose mutualiste, l'algue fournirait au champignon les glucides élaborés par la photosynthèse; en échange, le champignon assurerait l'hébergement de l'algue, la protègerait contre la dessication et lui procurerait l'eau et les sels minéraux qu'il puise dans le substrat. Dans le monde animal, l'association entre une anémone de mer et le bernard l'ermite offre également un exemple typique de mutualisme.  L'anémone, fixée sur la coquille du mollusque habitée par le bernard l'ermite, est véhiculée dans des endroits divers, ce qui lui permet d'être plus abondamment nourrie.  Elle peut également se nourrir des débris de proies de son hôte.  Le crustacé, du fait de la présence de l'anémone, bénéficie d'une immunité contre ses prédateurs naturels.  Grâce à ses tentacules munis de cnidoblastes  urticants (cellules particulières des tentacules de l'anémone de mer lui permettant de paralyser ses proies.  Ces cellules sont munies d'un filament épineux enduit d'un liquide urticant, il peut se dévaginer et s'implanter dans le corps de la proie), l'anémone protège le bernard l'ermite en chassant ses éventuels prédateurs. Dans le même ordre d'idées, les bactéries cellulolytiques (qui dégradent la cellulose) qui vivent dans le système digestif des ruminants leur permettent d'assimiler la cellulose des végétaux.

29 Le corail: une symbiose algue Cnidaire

30 Un exemple de symbiose: les mycorhizes
Croissance de plants de tomates en fonction de l’amendement P et de la présence ou pas d’un champignon Un exemple de symbiose: les mycorhizes

31 Stratégies reproductrices

32 Répartition des êtres vivants et facteurs et biotope: un exemple

33 Ethologie = étude du comportement animal
Le sens restreint et moderne donné au mot éthologie fait référence à une science plus récente : il s'agit de l'étude objective et scientifique des comportements animaux. Elle est notamment inspirée par les travaux de Konrad Lorenz ( ) et Nikolaas Tinbergen ( ) dans la première moitié du XXe siècle.

34 Comportement: actions accomplies par un organisme en réponse à des stimuli
Comportement inné Le comportement agressif de l’Epinoche Le mâle attaque tous les congénères qui entrent dans son territoire. Des expériences réalisées à l’aide de leurres montrent que c’est la couleur rouge qui déclenche l’attaque

35 Tâche rouge du Goéland argenté

36 Il existe une part d’inné dans les comportements animaux mais la majorité des biologistes s’accorde à dire que tout comportement résulte d’influences génétiques et environnementales

37 L’habituation est une forme élémentaire d’apprentissage
L'hydre d'eau douce est incapable d'apprendre par conditionnements. On constate cependant que, par habituation, cet animal cesse de se contracter s'il est trop souvent dérangé par les courants.

38 Conditionnement Au début du XXe siècle, Ivan Pavlov effectuait une recherche sur la salivation des chiens pour un programme de recherches sur la digestion. Pour ce faire, il pratiquait une incision dans la joue d’un chien et y insérait un tuyau qui récoltait la salive produite par la glande salivaire de l’animal. Ensuite, il mettait de la viande en poudre dans la gueule du chien et observait l’effet. Il remarqua qu’un chien qui revenait dans le laboratoire de recherches après plusieurs fois, se mettait à saliver avant même qu’on le nourrisse. Le chien salivait à voir simplement la pièce, le plat où on mettait la nourriture, la personne qui la lui donnait ou encore à sentir l’odeur de la viande. Pavlov vit dans ce phénomène la base de l’apprentissage et désigna ce phénomène par le nom de réflexe conditionnel (ou conditionné) ou réflexe de Pavlov. Par la suite, il se pencha sur cette découverte le reste de sa vie. Il élabora ainsi tout le concept du conditionnement répondant (qui ne fut appelé ainsi qu’à partir de Skinner). Dans sa deuxième expérience sur le sujet, il présenta de la nourriture à un autre chien. Cette fois, le SI était la nourriture qui provoquait toujours la salivation du chien (RI). Conséquemment, Pavlov commença à faire sonner une cloche (SN) chaque fois qu’il se préparait à lui servir son repas. Après peu de temps, il réalisa que le chien salivait (RI ⇒ RC) dès qu’il entendait la cloche (SN ⇒ SC) et ce, même dans un cas où il ne lui apportait pas la nourriture.

39 Nature des signaux intervenant dans la communication interindividus au sein d’une espèce:
Visuels (danse des abeilles) chimiques (phéromones) Tactiles (tapotements d’antennes)

40 Travaux de Von Frisch sur les abeilles
La danse frétillante. La danseuse frétille et émet des sons au milieu du 8 puis revient alternativement par la droite et par la gauche. Quatre réceptrices observent la danse. Dans la réalité, les réceptrices seraient plus nombreuses.

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42 Ethologie objectiviste
Béhaviourisme Ethologie objectiviste Objectif Etude objective des comportements observables dans des conditions contrôlées Description du monde animal d’un point de vue évolutif à partir des comportements Origine Psychologie Zoologie Comportements étudiés Réponses simples associées aux stimuli environnementaux (schéma S–R) Les comportements complexes s’établissent par association de comportements simples Comportements complexes ou instinctifs, qui sont des activités spécifiques L’organisme est une boîte noire, les mécanismes internes ne sont pas étudiés Les mécanismes internes sont étudiés Conditions d’étude Conditions standardisées au laboratoire. Individu un peu sous alimenté (motivation), manipulé par l’expérimentateur Conditions naturelles d’étude Individu dans son groupe social (si c’est le cas), pas ou peu d’intervention de l’expérimentateur Espèces étudiées D’abord diverses espèces Puis seulement quelques de référence (rat, pigeon) Toutes les espèces, mais certains groupes zoologiques sont privilégiés (insectes solitaires, poissons, oiseaux) Apports majeurs Bonnes connaissances des mécanismes d’adaptation immédiate Loi de l’apprentissage Mécanismes proches et ultimes à la base de comportements adaptatifs spécifiques Approche comparative dans un cadre évolutionniste

43 Quelques comportements animaux
Parade nuptiale d’araignées Trophallaxie chez les fourmis Epinoche et son nid