Embed Size (px)
Citation preview
Écologie, biosphère et
population
Campbell 4ème édition, 2013
Chapitres 52 et 53
Automne 2013
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 1
Objectifs généraux à l’issue de ce cours
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Énumérer les principaux facteurs abiotiques qui déterminent
la distribution des espèces au sein de la biosphère.
• Décrire le concept de population en identifiant les principaux
facteurs qui limitent la croissance des populations naturelles.
2
Ce que nous allons aborder…
Écologie des populations (53)
• Densité, dispersion et
démographie
• Accroissement démographique
exponentiel
• Accroissement démographique
logistique
• Régulation de la taille des
populations
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
Écologie et biosphère (52)
• Définition de l’écologie
• Climat et biomes terrestres
• Biomes aquatiques
• Distribution des espèces :
o Facteurs biotiques
o Facteurs abiotiques
3
Écologie et Biosphère
Chapitre 52
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 4
Écologie
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• L’étude scientifique des interactions entre les organismes,
d’une part et entre les organismes et leur milieu, d’autre part.
• Ces interactions écologiques se produisent à différentes échelles:
o Écologie planétaire
o Écologie du paysage
o Écologie des écosystèmes
o Écologie des communautés
o Écologie des populations
o L’autoécologie
5
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 6
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 7
Le climat
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Ensemble des conditions météorologiques à long terme propres à une région donnée et qui influence la répartition des organismes sur terre et dans les océans.
• Le climat de la Terre varie rapidement selon la latitude et la saison.
• 4 facteurs abiotiques définissent le climat:
o Température
o Précipitations
o Lumière
o Vents
8
Les facteurs régionaux influencent le climat
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Variations saisonnières:
o La variation des Saisons, la Température et la Photopériode
• Vents (courants sec et humides = saison des pluies ou sèche)
• Courants marins (brassage des eaux). Ex: Nutriments
• Étendues d’eau: les courants marins influencent le climat
régional, surtout aux côtes, près des terres.
• Montagnes: influencent la circulation de l’air: un versant subit
des précipitations, tandis que l’autre est aride, désertique.
9
Le climat et la répartition des biomes terrestres
• Les biomes sont d’importants écosystèmes caractérisés par un
type de végétation (biome terrestre) ou par le milieu physique
(biome aquatique). La répartition dépend de la latitude.
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 10
Climatogramme
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Représentation graphique
des températures et
précipitations moyennes
annuelles dans une région
donnée.
• Climatogramme des
principaux biomes de
l’Amérique du Nord
11
Comment expliqueriez-vous ceci?
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
Amérique du Nord
Afrique
12
Exercice sur les biomes terrestres!
Ce que vous devez associer dans l’enveloppe…
• Nom: 8 au total
• Précipitations: De quel genre? Quantité?
• Température: Écart? Saisons?
• Végétaux:
• Animaux:
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
Que retrouve-t-on majoritairement?
13
Les biomes terrestres
La forêt tropicale Le désert
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 14
Les biomes terrestres (suite)
La savane
Le forêt méditerranéenne
(chapparral)
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 15
Les biomes terrestres (suite)
La prairie tempérée (steppe) La forêt de conifères (taïga)
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 16
Les biomes terrestres (suite)
La forêt décidue tempérée La toundra
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 17
Caractéristiques d’un biome terrestre
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Un biome terrestre est classifié selon différentes caractéristiques
physiques et climatiques.
• De plus, la classification s’effectue en fonction des différentes
espèces animales et végétales présentent.
• Les limites entre les biomes se nomment : Écotones ou Zones
de transition. Les démarcations ne sont pas claires!!!
18
Perturbations d’un biome terrestre (suite)
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Un biome est dynamique! La perturbation vient déstabiliser
l’écosystème.
• Perturbations: transforment une communauté, disparition
d’organismes, modification des ressources:
o Tempêtes… ex: ouragans
o Incendies…
o Invasions d’insectes nuisibles… ex: tordeuse des bourgeons de l’épinette
o Activités humaines… ex: déforestation…
• Les perturbations entraînent une grandes discontinuité dans
les biomes: présence de plusieurs communautés dans une
même région. Pouvez-vous m’expliquer ceci en vos mots?
19
Biomes aquatiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Se caractérisent principalement par leur milieu physique et
chimique:
o Dulcicoles (eau douce, 0,1% NaCl)
o Marins (eau salée, 3% NaCl)
• De nombreux biomes aquatiques possèdent une stratification
verticale et horizontale (ex: lac). Zone:
20
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 21
Chaque zone possède
son propre écosystème
Le brassage des eaux
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 22
Densité de l’eau? Stratification
thermique?
Répartition des biomes aquatiques
Tenons-nous en aux biomes retrouvés au Québec!
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 23
Exercice sur les biomes aquatiques!
Ce que vous devez associer dans l’enveloppe…
• Nom: 4 au total
• Milieu physique: Quel genre d’étendue d’eau? Courant?
• Milieu chimique: Sel? Oxygène? Nutriments?
• Organisme photosynthétique: Plantes, organismes?
• Organisme hétérotrophes: Animaux?
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 24
Les biomes aquatiques
Les lacs (ex: lac St-Jean)
Les ruisseaux, rivières et
fleuves (ex: fleuve St-Laurent)
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 25
Les biomes aquatiques Les estuaires (ex: estuaire du
fleuve St-Laurent)
Les zones intertidales
(ex: en Gaspésie)
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 26
Répartition des espèces et le climat
ex: le kangourou
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 27
Extension de l’aire naturelle et la radiance
adaptative
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Migration des hérons de
l'Afrique jusqu’en Amérique
du sud (1937).
• Dispersion du sud vers le
nord.
• L’expansion sur de longue
distance:
o Comblent certaines niches
écologiques
28
Distribution des espèces dans les biomes
• La répartition des espèces s’explique par les interactions
biologiques et évolutives qui ont cours dans le temps.
• Les facteurs biotiques
o Le comportement d’une espèce peut limiter la répartition de cette
dernière à l’intérieur d’un biome.
o Certaines espèces ne s’implantent pas au sein d’un environnement,
même si celui-ci lui est favorable, c’est un processus encore très mal
compris par les écologistes.
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 29
Facteurs biotiques et abiotiques
Biotiques
Abiotiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Comportement
• Relation entre les autres
espèces
• Température
• H2O et O2
• Salinité
• Lumière solaire
• Roches et sol
30
Facteurs biotiques
Comportement
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Comportement
o Territorialité
o Sexualité
31
http://animals.about.com/od/habitatprofi
les/ig/Animals-of-the-Galapagos/Blue-
Footed-Boobie.htm
Facteurs biotiques
Autres espèces
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Relation entre les autres
espèces
o Prédation (proies)
o Herbivores (plantes, algues)
32
Facteurs abiotiques
Abiotiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Température
o Répartition des organismes
o Processus biologiques
o Cellules (0C)
o Protéines (45C)
o Intervalle de température est
important : régulation
33
http://upload.wikimedia.org/wikipedi
a/commons/8/8d/Asian_forest_scorpi
on_in_Khao_Yai_National_Park.JPG
http://upload.wikimedia.org/wi
kipedia/commons/0/09/Polar_
Bear_-_Alaska.jpg
Facteurs abiotiques
Abiotiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• H2O et O2
o Déshydratation
o Dissolution du O2
o Échange avec l’atmosphère
34
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
d/db/Oeschinen.jpg
Facteurs abiotiques
Abiotiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Salinité
o Équilibre hydrique
o Osmorégulation (glandes,
urine, excréments)
35
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/8/8d/Osmoseragulation
_Carangoides_bartholomaei_bw_en2.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9e/Bac
hforelle_osmoregulatoin_bw_en2.png
Facteurs abiotiques
Abiotiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Lumière solaire
o Fourni de l’énergie :
photosynthèse
o Désert
o Haute altitude (UV)
36
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/db/Solar_lan
d_area.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/common
s/6/63/SolarGIS-Solar-map-Europe-fr.png
Facteurs abiotiques
Abiotiques
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Roches et sol
o pH
o Minéraux
o Structure des roches et du sol
• Peuvent limiter la
répartition animale et
végétale
37
http://upload.wikimedia.org/wikipedi
a/commons/b/b7/Soil_erosion.jpg
Conséquences… l’environnement s’adapte
aux conditions environnantes!
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• À la lumière de ce que nous
avons vu…
• Que pouvez-vous dire à propos
de cette photographie ?
o Montagnes ?
o Zone de transition ?
o Arbres ?
38
Écologie des Populations
Chapitre 53
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 39
Écologie des populations : Introduction
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Moutons de Soay : race primitive et rare : parents du mouton!
• 1932 : Relâchement sur une île voisine de quelques bêtes
o Aucun prédateur
o Conditions favorables
o Nombre : simple au double d’une année à l’autre, pourquoi ?
• Écologie des population
o Facteurs biotiques, abiotiques, densité, distribution, taille et âge
40
Quelques définitions!
• Densité de population
o Représente le nombre d’individus par unité d’aire ou de volume
• Ex1 : le nombre de chêne rouges par km2 dans le sud du Québec
• Ex2 : le nombre de bactéries Escherichia coli par mL d’H2O
o Technique de capture-recapture (estimer la population d’animaux)
• Dispersion
o Définit le mode d’espacement des individus à l’intérieur des limites
géographiques de la population
• Démographie
o Est l’étude quantitative des populations et de leur variations au fil
du temps
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 41
Densité de la population
• N’est surtout pas statique! Fine
balance entre ces concepts
• Natalité (naissance de
nouveaux ‘’pit-pit’’
• Immigration (arrivée de
nouveaux indivus de régions
différentes)
• Émigration (départ d’individus
vers d’autres régions)
• Mortalité
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 42
Mode de dispersion d’une
population
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Agrégats
• Uniforme
• Aléatoire
43
Mode de dispersion d’une
population
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Agrégats (+++)
o Forme des groupes dans un endroit
déterminé
o Certains facteurs écologiques peuvent
favoriser la germination et la croissance
(ex : plantes, eumycètes, salamandres,
insectes)
o Souvent lié au comportement sexuel
(éphémères)
o Avantage contre la prédation (individu
seul versus un troupeau)
44
Mode de dispersion d’une
population
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Uniforme (++)
o Résulte d’interaction directes (ex :
plantes sécrétant des substances
inhibant la croissance
o Chez les animaux : territorialité
(espace physique)
45
Mode de dispersion d’une
population
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Aléatoire (+)
o Chaque individu est indépendant l’un
de l’autre
o Absence d’attirance ou de répulsion
46
Les courbes de survie
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Indiquent le nombre de survivants d’une cohorte (groupe) en
fonction de l’âge
• La cohorte doit être de taille pertinente (environ 1000 individus)
• Les données recueillies permettent de tracer ces graphiques
47
L’accroissement démographique exponentiel
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Peu d’individus, nourriture abondante : taux de reproduction exponentielle !
• Les courbes en ‘’J’’ : caractéristiques des populations ayant subit un événement catastrophique
• Protection contre les chasseurs (ex : éléphants)
• Trop grand accroissement : limitation des naissances ou déportation vers d’autres pays
48
Le modèle logistique démographique
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Les ressources du milieu sont
rarement illimitées en réalité…
ce modèle est plus véridique
• Le nombre d’individus
augmente, les ressources
diminues: capacité limite du
milieu
• C’est le nombre maximal
d’individus capables de vivre
dans un milieu pendant un
certain temps sans
dégradation de l’habitat
49
Le modèle logistique démographique
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Il peut exister certains écarts dans le modèle logistique
• Pour cette raison, il ne s’applique pas à toutes populations
• Toutefois, nous voyons que la population s’adapte aux conditions du
milieu et s’approche d’une croissance régulière (notion de temps)
50
Comment expliquez-
vous cette déviation?
Mécanismes de régulation dépendant de la densité
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Plus d’individus au sein d’une
population occasionne…
o Réduction du taux de natalité
o Mortalité plus élevée
51
Mécanismes de régulation dépendant de la densité
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Facteurs
o Compétition pour l’obtention des ressources (nourriture)
o Déchets toxiques (les levures et l’EtOH dans le vin)
o La prédation (poissons se nourrissant de larves d’insectes)
o Facteurs intrinsèques (facteurs hormonaux, maturation sexuelle : souris)
o Territorialité (urine, contrôle de la nourriture, reproduction : guépard)
o Maladies (vitesse de transmission d’une maladie : maladies respiratoire, grippe)
52
Exemple de prédation
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc. 53
En plus de la prédation, la
baisse peut être expliquée :
manque de nourriture,
chasse et activité solaire
Que voyez-vous sur ces graphiques?
En terminant, pour vous faire réfléchir…
2013-11-26 © J.-B. L’Abbée, M.Sc.
• Cette courbe vous fait-elle
penser à quelque chose?
• Croyez-vous que le balancier
reviendra un jour ?
54
