Fiche de révision · S5

Résumé — Écologie générale II

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.

Notions sur la dynamique des populations

Population = individus d'une même espèce, même espace, interféconds ; propriétés émergentes : effectif, densité, structure d'âges, sex-ratio.
Bilan : N final = N initial + natalité + immigration − mortalité − émigration ; population fermée → N − M seulement.
r = b − d : r > 0 croissance, r = 0 équilibre, r < 0 déclin ; natalité et longévité physiologiques > écologiques.
Facteurs indépendants de la densité (gel, sécheresse, incendie) modifient l'effectif ; facteurs dépendants de la densité (compétition, prédation, parasites) le régulent.
Fluctuations saisonnières (plancton, pucerons) vs pluriannuelles irrégulières (criquet pèlerin) vs cycliques (campagnols ≈ 4 ans, lièvre-lynx ≈ 10 ans).

Caractéristiques des populations : effectif, densité et répartition spatiale

Densité brute (aire totale prospectée) vs densité écologique (surface réellement habitable) : densité écologique ≥ densité brute.
Quadrats pour les espèces fixées ; capture-marquage-recapture pour les animaux mobiles ; indices d'abondance (terriers, crottes, CPUE) à effort constant.
Lincoln-Petersen : N = (M × n)/m — exemple M = 100, n = 120, m = 20 → N = 600.
Hypothèses de la CMR : population fermée, marquage durable et neutre, mélange complet, captures équiprobables.
Dispersion diagnostiquée par s²/m : ≈ 1 aléatoire, < 1 régulière (territorialité, allélopathie), > 1 agrégative (la plus fréquente) ; effet Allee = densité trop faible défavorable.

Croissance des populations : modèles exponentiel et logistique

Potentiel biotique r max (conditions idéales) vs résistance du milieu (facteurs limitants) → croissance réalisée.
Exponentiel : dN/dt = rN → N = N₀e^(rt), courbe en J ; en semi-log, droite de pente r ; λ = e^r (λ > 1 croissance, λ < 1 déclin).
Temps de doublement = ln 2/r ≈ 0,693/r ; r = 0,05 an⁻¹ → doublement en ≈ 14 ans.
Logistique : dN/dt = rN(K − N)/K, courbe en S ; phases latence → accélération → ralentissement → plateau à K.
Point d'inflexion en N = K/2 : dN/dt maximal → rendement soutenu maximal en halieutique ; ne pas confondre avec le maximum de N (= K).
Limites : K supposé constant, réponse instantanée, pas de structure d'âges ; les retards produisent dépassement puis oscillations.

Démographie : tables de survie, courbes de survie et pyramides des âges

Table de survie : lx = ax/a₀ → dx = lx − lx+1 → qx = dx/lx → ex (espérance de vie restante).
Table de cohorte (horizontale, dynamique) vs table statique (verticale, hypothèse de population stationnaire).
R₀ = Σ lxmx : > 1 croissance, = 1 remplacement, < 1 déclin ; T = Σ x·lxmx/Σ lxmx ; r ≈ ln R₀/T.
Courbes de survie : type I convexe (homme, grands mammifères), type II rectiligne (hydre, oiseaux), type III concave (poissons, invertébrés, arbres).
Pyramide des âges : base large → expansion, cloche → stationnaire, urne → régression ; groupes pré-, en et postreproducteurs.
Sex-ratio primaire (fécondation) → secondaire (naissance, ≈ 1:1) → tertiaire (adultes) ; un fort déséquilibre réduit l'effectif efficace.

Stratégies démographiques r et K et régulation des populations

Énergie finie → compromis entretien / croissance / reproduction ; nombre de descendants vs investissement par descendant.
Semelparité (saumon, agave, annuelles) vs itéroparité (arbres, vertébrés, vivaces).
Stratège r : petite taille, maturité précoce, fécondité énorme, type III, milieux instables ; stratège K : grande taille, longévité, soins parentaux, type I, milieux stables proches de K.
Régulation extrinsèque (compétition, prédation, parasites) vs intrinsèque (territorialité, hiérarchie, stress, émigration) — toujours dépendante de la densité.
Nicholson (facteurs biotiques régulateurs) vs Andrewartha-Birch (facteurs climatiques) → synthèse : le climat fixe l'amplitude, la densité assure le retour à l'équilibre.
Métapopulation : équilibre extinction/recolonisation, taches sources vs puits ; fragmentation → isolement, consanguinité, d'où les corridors écologiques.

Compétition intraspécifique et interspécifique

Compétition (−, −) : uniquement pour une ressource limitante ; par exploitation (stock commun) ou par interférence (combats, territorialité, allélopathie, antibiose).
Intraspécifique = chevauchement total des besoins → la plus intense, strictement dépendante de la densité, responsable du plateau logistique.
Scramble (partage égal, tous souffrent, effondrements) vs contest (quelques gagnants, effectifs stabilisés) ; autoéclaircie des peuplements végétaux denses.
Lotka-Volterra compétition : dN₁/dt = r₁N₁(K₁ − N₁ − α₁₂N₂)/K₁ ; coexistence seulement si compétition intraspécifique > interspécifique chez les deux espèces.
Principe de Gause (Paramecium aurelia élimine P. caudatum) : même niche + milieu stable et limitant → exclusion compétitive.
Coexistence réelle par partage des niches (spatial, temporel, trophique) : niche réalisée < niche fondamentale (balanes de Connell) → déplacement de caractères.

Prédation, parasitisme et relations positives

Signes : compétition (−,−), prédation et parasitisme (+,−), amensalisme (0,−), commensalisme (+,0), mutualisme et symbiose (+,+), neutralisme (0,0).
Lotka-Volterra proie-prédateur : dN/dt = rN − aNP, dP/dt = baNP − mP → oscillations couplées, pic du prédateur décalé après celui de la proie (lièvre-lynx ≈ 10 ans).
Réponses fonctionnelles de Holling : type I linéaire, type II hyperbolique saturante (la plus fréquente), type III sigmoïde (seule régulatrice à faible densité) ; réponse numérique = hausse de l'effectif de prédateurs.
Prédateur (tue plusieurs proies) vs parasite (ne tue pas, ecto- ou endoparasite, cycle direct ou à hôte intermédiaire) vs parasitoïde (tue un hôte unique, lutte biologique).
Coévolution hôte-parasite : baisse de virulence quand la transmission dépend de la survie de l'hôte ; épidémie seulement au-dessus d'une densité seuil d'hôtes.
Symbioses clés : mycorhizes (eau et phosphore, > 80 % des plantes vasculaires), Rhizobium des légumineuses (azote), lichens (bioindicateurs de l'air), flore des ruminants (cellulose).

Structure et dynamique des communautés : successions et biodiversité

Biocénose décrite par richesse spécifique S, abondances relatives, fréquence (constantes, accessoires, accidentelles), strates ; espèces clés de voûte, ingénieurs, bioindicatrices.
Shannon H' = −Σ pᵢ log₂ pᵢ (max = log₂ S) ; équitabilité E = H'/log₂ S ∈ [0 ; 1] ; Simpson D = Σ pᵢ² mesure la dominance, 1 − D la diversité.
Diversité alpha (dans un habitat) → bêta (renouvellement entre habitats) → gamma (régionale).
Succession primaire (substrat vierge, lichens pionniers, siècles) vs secondaire (sol et banque de graines conservés, décennies).
Tendances de la succession : biomasse ↑, stratification ↑, diversité ↑, cycles plus fermés, P/R → 1, stratèges r → stratèges K, jusqu'au climax (chêne vert, cédraie, arganeraie).
Perturbations intermédiaires → diversité maximale ; S = c·A^z et biogéographie insulaire (taille et isolement) ; menaces : fragmentation, surexploitation, invasives, pollution, climat.

Vocabulaire à connaître par cœur

Démécologie: Étude quantitative des populations et de leurs variations d'effectif.
Densité écologique: Effectif rapporté à la seule surface réellement habitable.
Capacité limite K: Effectif maximal durablement soutenu par un milieu.
Potentiel biotique: Taux d'accroissement maximal en conditions idéales.
Effet Allee: Baisse du taux de croissance quand la densité devient trop faible.
Table de survie: Tableau donnant lx, dx, qx et ex par classe d'âge d'une cohorte.
R₀: Taux net de reproduction : nombre moyen de filles par femelle.
Stratège r: Espèce à fécondité élevée et cycle court des milieux instables.
Stratège K: Espèce longévive et compétitive des milieux stables saturés.
Exclusion compétitive: Élimination d'une espèce par une autre de même niche (Gause).
Niche réalisée: Portion de la niche fondamentale effectivement occupée face aux compétiteurs.
Climax: Stade terminal stable d'une succession, en équilibre avec le climat régional.