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CHAPITRE 5 : EVOLUTION DES ECOSYSTEMES F. GOULARD 12/02/15 Notion de succession Un écosystème est en perpétuel changement mais reste en équilibre dynamique physionomie et structure des communautés stables Si perturbation externe, brutale (tremblement de terre, cataclysme… ) ou progressive (changement climatique… alors rupture de l’équilibre dynamique (de la diversité de Fécosystème) apparition d’une succession écologique : apparition d’espèces dans les biotopes m or 13 remplacement pard S »ige to climax = association quantitativement et : mangent de tout) s annuelles) écialistes) risant ase du développement de la succession — on aura un écosystème dont on connaitra tout ! Perturbation externe : seule chose pouvant faire évoluer l’écosystème qui est arrivé à maturité. Série = séquence complète d’une succession. Elle commence aux espèces pionnières et finis au climax.

Une succession recouvre: un changement dans le temps de la composition des communautés (espèces pionnières disparaissent, remplacées par des espèces ligneuses) un changement cumulatif qui ne revient pas en arrière (ajout d’espèces au fur et à mesure sans retour en arrière sauf si nouvelle catastrophe) ne délimitation spatiale de l’écosystème écosystème. Succession autogénique secondaire : reconstitution d’une forêt sur un champ dont la culture a été abandonnée la succession se fait là ou un sol existe déjà, ou elle été déjà au préalable !

L’évolution de la faune suit celle de la végétation (elle est donc décrite par rapport aux végétaux) La succession des animaux se fait de même façon que les végétaux. Succession autogénique primaire : succession sous influence des organismes et se réalisant sur un sol nu qui vient d’apparaitre : sol nu issu du refroidissement de la lave : séries xéroseres ou de ype xérarchique sur un milieu aquatique : séries d’hydrosères ou de type hydrophytique Paraclimax : succession ne peut pas aller jusqu’au climax, on n’aura toujours pas la forêt mixte qui va apparaitre.

Succession allogénique L’abondance relative des espèces change en fonction de changements écologiques indépendants des organismes changements induits par des modifications dans les conditions environnementales (incendies, exploitation par l’Homme, apports de sédiments, pollutions diverses) Séries régressives : succession de stades caractérisés par des communautés de plus en plus simplifiées au fur et à mesure que ‘intensifie l’exploitation de l’Homme Font appel à des facteurs des organismes eux 13 diversité, quelques ravageurs, et tout le reste est l’homme. La personne exploitant la ressource est Fhomme.

Les séries régressives ne peuvent se maintenir que si la source qui a entrainé cette série se maintien. Les écosystèmes ne peuvent pas se reconstituer spontanément — succession donnant lieu à un dysclimax, composition et structure biocénotiques différentes, productivité plus faible que les systèmes initiaux. Tout ce qui est perdu l’est définitivement. En corse, association chêne verte, (climax) — déboisement. Après s’être rendu compte de cette perte, arrêt de la végétation au niveau des pinèdes de sapins (dysclimax). La nature du sol a changé donc pas de retour des espèces initiales !

Climax climatique et édaphique Principaux facteurs : climat et nature du sol. Dans les cas extrêmes, si les facteurs écologiques sont défavorables, le climax ne sera pas atteint, on aura alors : Climax climatique stade atteint en fonction des conditions climatiques moyennes Climax édaphique — stade atteint en fonction de la nature du sol, du relief.. Succession cyclique Se produit lorsque des catastrophes naturelles ou anthropiques étruisent le stade climacique et Aboutissent à un sol nu — incendies dans les landes atlantiques Dans de très rares cas, Ex : Bretagne, landes atlantiques… uand il Ya destruction de la lande mésophylle, la succession va revenir à la même chose en terme de diversité elle ute seule. PAGF 13 On a une évolution en fonction du facteur écologique majeur qui influence. Différence entre gradient de pluie et de to : Désert : manque d’eau Toundra : froid Caractères généraux des successions Comment savoir si on est au climax, début de succession ou à la fin Au cours de la succession, composition et structure des iocénoses se modifient selon une dynamique bien précise ; Au cours d’une succession, la diversité spécifique va augmenter. ? la fin va diminuer (forte compétition). La biomasse va suivre la diversité spécifique : augmente puis diminue. Production : forte au départ, puis production brute diminue au fur et à mesure de la succession. (Brin d’herbe produit beaucoup, tronc d’arbre production fiable). Donc productivité va chuter au cours de révolution. production nette nulle = climax. production nette positive = en pleine succession.

Un écosystème a son climax ne produit pas en surplus, tout ce ui est produit est consommé. un écosystème a son stade final de succession s’auto-entretien, et ne se produit pas en excès. Évolution de la richesse spécifique dans la phytocénose : maximum au stade pionnier puis décroissance ensuite. Phytocénose : augmente ra idement au début de la succession (5 premières années), pui ssivement iusqu’à la 3 les arbres apparaissent (baisse de la production). ans la zoocénose : accroissement régulier tout au long de la succession avec la diversification des niches écologiques, les peuplements subissent une transformation et un renouvellement otal depuis le stade pionnier jusqu’au climax Animaux : augmentation de la richesse spécifique animale au fur et à mesure de la succession. Plus la diversité des végétaux augmente plus il y a de niche écologique potentielles donc la richesse spé augmente. Les espèces animales pionnières auront disparues, car elles se sont développées sur une richesse spé végétale qui a disparue (végétaux pionniers). ?volution de la diversité dans la phytocénose : Maximum de diversité aux stades pré climaciques coexistence d’espèces sciaphiles et héliophiles Stades pré-climatiques : espèces de petite taille, de vie courte et yant un potentiel biotique élevé (z capacité à produire beaucoup d’individus) Stade climacique : espèces de grande taille, grande longévité, cycle de vie complexe et faible potentiel biotique — élimination des espèces pionnières par compétition interspécifique (ex : un chêne a mis 150ansà développer et à émettre son gland qui a 2-3% de chance de germer car il est à l’ombre) Évolution des distributions d’abondance • Stade 1 : peuplement juvénile avec dominance de quelques especes Stade 2 : courbe convexe, peuplement mature Stade 3 : diagramme rectili ne stade transitoire PAGF s 3 roduction en bois correspond au remplacement des arbres âgés morts sur pied — pas d’excès les forêts à maturité ne produisent aucun excédent d’02 Il faut de moins en moins d’énergie pour maintenir une biomasse plus grande. Au cours de la succession on augmente l’efficacité métabolique des organises (pu de gaspillage).

Le flux d’énergie par unité de biomasse diminue au cours de la succession il faut de moins en moins d’énergie pour maintenir vivante une quantité de matière au fur et à mesure de la succession Évolution des flux de matières • recyclage des éléments biogènes de plus en plus efficace au ours de la succession • écosystème juvénile = système ouvert pour l’énergie et la matière, réseau trophique simple • écosystème mature = système fermé, réseau trophique ramifié et complexe recyclage efficace Apport extérieur pour pouvoir alimenter. Sur le schéma chaque carré mosaïque correspond à une niche = une espèce. Très peu de passage d’énergie et de matière. Si beaucoup de recycleur : stade mature, sinon stade jeune. Évolution de la structure : développement de structures nouvelles tendant à augmenter la résilience du système résistance.

Ex : s’il neige, il ne faut pas mourir) iocénoses des stades pionniers = instables avec des substitutions rapides de populations d’espèces dominantes — Succession très rapide d’espèces différentes, elles se succèdent en fonction de leurs capac restreintes). des graines Longue latence dans le sol Faible Rapport : blomasse aérienne / b. hypogée Élevé Vitesse de croissance Forte Degré d’ombrophilie Important Longévité Très grande Exemple Pissenlit Chêne Notion d’écotone Écotone = zone de contact entre 2 écosystèmes différents ou entre 2 stades successionnels différents d’une même série changement brutal dans la composition des peuplements lié ? ne discontinuité. (Peut exister sur un plan géographique ou temporel). Apparition d’écotones : changement brutal dans la nature du milieu . lisière terre-eau, faces nord et sud d’une montagne, types de sol… spèce très dominante marquant l’habitat Effet lisière : richesse spécifique, diversité et densité sont supérieures au niveau des écotones ar rapport à celles des 2 écosystèmes frontaliers 7 3 l’évolution des successions écologiques, il advient une substitution d’une stratégie de qualité (système hautement organisé et économe en énergie) dans les systèmes développés ? une stratégie de quantité (croissance explosive de populatlons gaspilleuses d’énergie) dans les écosystèmes pionniers b. biocénose = entité adaptative résultant de la somme des adaptations individuelles des espèces qui la composent mais dont la stabilité et l’efficience sont accrues par l’ajustement sélectif entre les différentes populations dans chaque stade de la succession, les populations possèdent leur propre stratégie adaptative La SN va éliminer au fur et à mesure les espèces gaspilleuses. Stades pionniers : milieu non surpeuplé — maximum de chances e suNie pour les espèces à fort potentiel biotique et croissance rapide.

Stades matures : forte compétition intra- et interspécifique — forte pression de sélection maximum de chances de survie pour les espèces à faible potentiel biotique, croissance lente mais adaptées à la compétition. Distinction de stratégies r et K selon terminologie des lois de croissance logistiques des populations: N nombre d’individus ou de biomasse à l’instant t r – coefficient de croissance exponentielle (cad la pente) K nombre maximum d’individus ou biomasse que le biotope peut supporter – capaclté limite du milieu Courbe de croissance se stabilise jusqu’à K (capacité limite du milieu) Stratège r : quand pas de I essource est moins important que l’effet de l’épidémie car le système immunitaire s’habitue lors d’une endémie alors qu’en cas d’épidémie le système immunitaire n’est pas préparé. ??Population en expansion, valeur sélectif conditionnée par la valeur du taux d’accroissement (r) génotypes les plus productifs sont favorisés, même si gaspilleurs d’énergie — stratégie r •PopuIation en équilibre, approchant de la capacité limite du milieu (K) génotypes les plus efficaces sont favorisés cad eux qul assurent à leur descendance le meilleur rendement , stratégie K Stratégie r : • taille des individus petite : pour une même forme le rapport S/ V (surface/volume) diminue quand la taille augmente surfaces d’échange augmentant moins vite que les volumes inefficacité des échanges — limitation de l’activité métabolique productivité très forte, espèces peu exigeantes (Ta, ressource, quantité d’eau… ) se développant très vite • prolificité forte consécutive à une grande précocité sexuelle et au nombre important de descendants produits forte dépense énergétique et perte de descendance importante spérance de vie courte due à une forte mortalité • mode de vie généraliste, large spectre alimentaire densité de population ne contrôlant pas la démographie, effectif très fluctuant Stratégie K . • taille des individus grande • productivité adaptée au u milieu . es stratèges k protection et apprentissage • mode de vie spécialiste, faible spectre alimentaire, pas de gaspillage — adaptation aux conditions nutritionnelles et ablotiques ambiantes • densité de population conditionnée par le potentiel du milieu, effectif stable Stratèges r Stratèges K Biotopes Hétérogènes, variables, imprévisibles, contraignants Stables (ou) prévisibles, peu contraignants Croissance Rapide Lente Très grande (parfois plusieurs siècles) Espérance moyenne de la vie à l’âge de la 1ère reproduction Très faible inférieure à rannée parfois au mois) Forte (au-delà du siècle pour beaucoup d’arbres) Nombre de reproductions Une seule (sémelparité), précoce Plusieurs (itéroparité), maturité sexuelle tardive Densité des populations Variable, inférieure à la capacité limite proche de K, constante Renouvellement des populations Lent Huctuations des populations Importantes