Fiche de révision · S3

Résumé — Écologie générale I

Tout le module en une page : les chapitres condensés en points essentiels, le vocabulaire et les pièges d'examen. Pour la veille de l'épreuve.

Introduction à l'écologie et organisation de la biosphère

Écologie (Haeckel, 1866) : science des interactions des êtres vivants entre eux et avec leur milieu ; Odum (1959) : science de la structure et du fonctionnement de la nature.
Niveaux d'intégration emboîtés : individu → population → biocénose → écosystème → biome → biosphère, complexité et stabilité croissantes.
Écosystème (Tansley, 1935) = biotope (milieu abiotique) + biocénose (communauté vivante), reliés par des flux d'énergie et de matière.
Trois échelles d'étude : autécologie (espèce/milieu) vs démécologie (populations) vs synécologie (communautés et écosystèmes).
Biosphère ouverte pour l'énergie (flux solaire dissipé en chaleur) mais fermée pour la matière (cycles biogéochimiques).

Les facteurs abiotiques : climat, lumière, température, eau et sol

Loi du minimum de Liebig (1840) : la croissance est limitée par le facteur le plus déficitaire → loi de tolérance de Shelford (1913) : minimum, optimum, maximum pour chaque facteur.
Valence écologique large → espèce euryèce (large tolérance) vs étroite → espèce sténoèce (bon bioindicateur).
Lumière → photosynthèse, héliophiles vs sciaphiles, photopériode ; température → poïkilothermes (variable) vs homéothermes (constante), règles de Bergmann et Allen.
Mois sec de Bagnouls-Gaussen : P < 2T ; climagramme d'Emberger (Q₂ en ordonnée, m en abscisse) → étages saharien à per-humide, outil clé au Maroc.
Facteurs édaphiques (texture, humus, pH, salinité) → calcicoles vs calcifuges, halophytes vs glycophytes ; altitude → étagement de la végétation.

Les facteurs biotiques : interactions intraspécifiques et interspécifiques

Intraspécifique : effet de groupe (favorable, effectif minimal requis) vs effet de masse (surpopulation, défavorable) ; compétition intraspécifique → régulation par territorialité et hiérarchies.
Interspécifique codé en signes : neutralisme 0/0, compétition −/−, prédation et parasitisme +/−, commensalisme +/0, amensalisme −/0, mutualisme et symbiose +/+.
Prédation : polyphages vs oligophages vs monophages ; régule les effectifs des proies et assainit la population ; cycles proie-prédateur (Lotka-Volterra, lièvre-lynx).
Parasitisme : ectoparasites vs endoparasites vs parasitoïdes ; mutualisme/symbiose : Rhizobium-légumineuses, mycorhizes, lichens.
Principe d'exclusion compétitive de Gause (1934, paramécies) : deux espèces de même niche ne coexistent pas durablement → coexistence exige un partage des ressources.

Population, aire de répartition, habitat et niche écologique

Population = individus d'une même espèce, même lieu, même moment, même pool génique ; unité génétique ouverte (échanges avec populations voisines) ≠ métapopulation (populations locales reliées par migration).
N varie par natalité + immigration − mortalité − émigration ; paramètres : densité, structure d'âges (pyramide), sex-ratio, dispersion (souvent agrégative).
Croissance exponentielle dN/dt = rN (courbe en J, potentiel biotique) vs logistique dN/dt = rN(1−N/K) (courbe en S, capacité limite K) → stratèges r (fécondité élevée, milieu instable) vs stratèges K (soins parentaux, milieu stable).
Aire de répartition continue ou disjointe ; espèce cosmopolite (Homme, rat) vs endémique (arganier au Maroc, magot) vs relicte.
Niche = habitat (Grinnell, 1917) + rôle fonctionnel (Elton, 1927) + hypervolume à n dimensions (Hutchinson, 1957) ; niche fondamentale vs niche réalisée (plus étroite sous compétition).

Structure des biocénoses et méthodes d'étude

Richesse spécifique S = nombre d'espèces ; fréquence : constantes (> 50 % des relevés), accessoires (25–50 %), accidentelles (< 25 %).
Indice de Shannon H = − Σ pᵢ ln pᵢ, maximum ln S ; équitabilité E = H / ln S (0 à 1) ; diversité plus forte dans les peuplements anciens, stables et peu contraignants.
Structure verticale = stratification (strates d'une forêt) ; horizontale = zonation ; temporelle = rythmes nycthéméral et saisonnier.
Échantillonnage par quadrat ou transect (gradients) ; approche physionomique (grandes surfaces) vs floristique (petites surfaces, communautés).
Échelle d'abondance-dominance de Braun-Blanquet (+ à 5) ; biomasse = poids sec après 24 h à 105 °C ; phytosociologie (école de Zurich-Montpellier).

Structure trophique et flux d'énergie dans l'écosystème

Producteurs (autotrophes, photosynthèse/chimiosynthèse) → consommateurs I, II, III (hétérotrophes) → décomposeurs et détritivores (minéralisation).
Chaînes de prédateurs, de détritivores et de parasites, rarement plus de 4-5 maillons ; réseau trophique = entrecroisement de chaînes → stabilité.
Trois pyramides (Elton, 1927) : des nombres et des biomasses parfois inversées (arbre/insectes, phytoplancton/zooplancton en mer) ; des énergies jamais inversée.
PPN = PPB − R (productivité primaire nette = brute moins respiration) ; rendement écologique ≈ 10 % entre deux niveaux (loi de Lindeman, 1942).
Flux d'énergie unidirectionnel, dissipé en chaleur à chaque niveau (≠ cycle de matière, fermé grâce aux décomposeurs).

Les cycles biogéochimiques : le flux de la matière

Cycle biogéochimique = circulation d'un élément entre réservoirs (atmosphère, hydrosphère, lithosphère, biomasse) ; cycles gazeux (C, N, rapides) vs cycles sédimentaires (P, S, lents, sans phase gazeuse).
Cycle de l'eau : évapotranspiration → condensation → précipitations → ruissellement/infiltration, moteur solaire.
Cycle du carbone : photosynthèse ↔ respiration/fermentation/décomposition ; stockage fossile et carbonaté ; combustion → effet de serre.
Cycle de l'azote : N₂ (78 % de l'atmosphère) → fixation (Rhizobium) → ammonification → nitrification (Nitrosomonas puis Nitrobacter) → assimilation → dénitrification (Pseudomonas) ; excès d'engrais → eutrophisation.
Cycle du phosphore : sédimentaire, sans phase gazeuse, roches phosphatées → phosphates → vivant → sédiments ; souvent facteur limitant en eau douce ; le Maroc détient les plus grandes réserves mondiales.

Les grands biomes terrestres et aquatiques

Biome = climat + formation végétale dominante, déterminé par température et précipitations (diagramme de Whittaker) ; zonation latitudinale et altitudinale comparables.
Toundra (−40 à 18 °C, 150–250 mm, pergélisol, sans arbres) vs taïga (forêt de conifères, biome terrestre le plus étendu, 300–900 mm).
Forêt tropicale humide = biome le plus riche et le plus productif ; désert < 250 mm/an ; biome méditerranéen (nord du Maroc) : été sec, hiver doux et pluvieux, matorrals.
Océans : 71 % de la surface, 97 % des eaux, zones littorale/néritique/océanique, domaines pélagique/benthique ; eaux douces : 0,8 % de la surface, 0,009 % des eaux, milieux lentiques vs lotiques.
Écosystèmes du Maroc : cédraie, chêne vert, subéraie de la Maâmora, arganeraie endémique (réserve de biosphère UNESCO), steppes à alfa, zones humides Ramsar, oasis sahariennes.

Vocabulaire à connaître par cœur

Biotope: milieu abiotique d'un écosystème
Biocénose: communauté vivante d'un écosystème
Facteur limitant: facteur qui freine la croissance (loi de Liebig)
Sténoèce: faible valence écologique, bon bioindicateur
Symbiose: mutualisme obligatoire et permanent
Niche écologique: hypervolume des conditions utilisées par une espèce
Stratège K: espèce à longévité élevée, faible fécondité
Indice de Shannon: mesure de la diversité spécifique
Niveau trophique: position dans la chaîne alimentaire
Rendement de Lindeman: ≈ 10 % d'énergie transmise entre niveaux
Nitrification: oxydation bactérienne de NH₄⁺ en NO₃⁻
Biome: grande unité écologique définie par climat et végétation