S. Gombert

Structure et fonctionnement

des écosystèmes terrestres

menaces et enjeux

CIEH – 7 décembre 2007

Sandrine GOMBERT

S. Gombert

Plan

1. Ecologie

2. Ecosystème

3. Facteurs écologiques

4. Systèmes d'interactions

5. Menaces et enjeux

S. Gombert

L'écologie (Haeckel, 1870)

Oecologie : oikos (maison, habitat) ; logos (discours)

Par écologie, nous entendons la science des rapports des organismes avec le monde extérieur, dans lequel nous pouvons reconnaître de façon plus large les facteurs de la lutte pour l’existence

Etude de toutes les relations des organismes vivants à leur environnement inorganique comme organique

1. Ecologie

S. Gombert

Objets d'étude de l'écologie

Cellule

Individu

Population

Communauté

Ecosystème

Paysage

Biosphère

1. Ecologie

(Fischesser & Dupuis-Tate, 1996)

S. Gombert

L’écosystème (Tansley, 1935)

= Système écologique comprenant l’ensemble des organismes vivants et l’ensemble des facteurs physiques du milieu

Ecosystème = Biocénose + Biotope

Transferts de matière et d'énergie

Système organisé et fonctionnel

Taille variable

2. Ecosystème

S. Gombert

Organisation fonctionnelle

Fonctionnement :

Production=

synthèse de matière organique

Consommation=

ingestion de matière organique

Décomposition=

recyclage de la matière

2. Ecosystème

(Beaux, 2004)

S. Gombert

Transferts de matière et flux d'énergie

(Ramade, 2002)

(Beaux, 2004)

S. Gombert

Sol

Eau

Air

OrganismesCycles

biogéochimiques des éléments

2. Ecosystème Organisation fonctionnelle

(Beaux, 2004)

S. Gombert PHOTOSYNTHESE

RESPIRATION

2. Ecosystème

(Fischesser & Dupuis-Tate, 1996)

S. Gombert

(Campbell, 1993)

Cycle de l'azote2. Ecosystème

S. Gombert

Biocénose

milieu

L’écosystème : un système d’interactions

individus

AutoécologieRapports d’une espèceavec son milieu de vie

population

DémécologieRépartition spatialeDensitéinterdépendance

communauté

SynécologieEcosystèmesCycles de matière et d’energie

Facteurs abiotiques physiques et chimiques

LumièreEau

TempératureVent

Composition du solComposition de l’eau

Ressources disponibles

Biotope

2. Ecosystème

S. Gombert

Biocénose

milieu

Facteurs écologiques = facteurs de contrôle

Facteurs abiotiques physiques et chimiques

= Facteurs

écologiques

=

Facteurs de contrôle

Biotope

2. Ecosystème

S. Gombert

L'amplitude écologique

Chaque espèce ne peut vivre qu'entre des limites qui correspondent à des valeurs déterminées des différents facteurs du milieu

Espèces à faible amplitude écologique

= stenoèces

Espèces à large amplitude écologique

= euryèces

= capables de coloniser de grands territoires

3. Facteurs écologiques

S. Gombert

Facteurs biotiques = interactions entre organismes

• Relations trophiques– Consommation, prédation, ...

• Relations de concurrence ou compétition pour les ressources– Intraspécifique et interspécifique

• Relations de transport– Pollinisation, zoochorie, ...

• Relations de communication– Comportementale, chimique, ...

3. Facteurs écologiques

S. Gombert

Facteurs abiotiques – La lumière● Variations : jour, saison, latitude, altitude

● Influence sur la distribution des organismes ● Héliophiles● Sciaphiles

3. Facteurs écologiques

(Fischesser & Dupuis-Tate, 1996)

S. Gombert

Variations latitudinales et altitudinales

Facteurs abiotiques – La température3. Facteurs écologiques

(Dajoz, 2000)

S. Gombert

● Quantité d'eau annuelle

● Bilan hydrique − Différence entre apports d'eau et pertes par

évapotranspiration− Importance de la répartition de la pluviosité en fonction

des saisons (cf période végétative)

● Influence sur la répartition des organismes hygrophiles mésophiles xérophiles

Facteurs abiotiques – Les précipitations3. Facteurs écologiques

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Grands facteurs écologiques= combinaison de facteurs élémentaires

• Facteur climatique– lumière, température, eau, vent,…

• Facteur topographique – Pente, inclinaison, orientation,…

• Facteur édaphique– Texture, structure, porosité, acidité,

éléments minéraux,…

• Facteur historique– Evolution, perturbations et pollutions

Facteurs élémentairesabiotiques et biotiques

Grands facteurs écologiques

Grands gradients écologiques

combinaison

Variation continue

3. Facteurs écologiques

S. Gombert

Gradients écologiques

= variation continue d’un facteur écologique

dans l’espace et dans le temps

3. Facteurs écologiques

Répartition des biomes

(Campbell, 1993)

S. Gombert

Distribution latitudinale / altitudinale des biomes

(Ramade, 2002)

3. Facteurs écologiques

S. Gombert

Hierarchie des facteurs

Facteur limitant

• Facteur conditionnant l'existence et la répartition des espèces

• Action prépondérante / autres facteurs

3. Facteurs écologiques

S. Gombert

Facteurs de répartition des êtres vivants

Facteurs internes

= propres aux organismes

Exigences écologiquesCapacité de propagationPossibilités évolutives

Aire potentielle de distribution

Facteurs externes

= propres aux milieux

Historiques et actuelsGéographiques, climatiques, édaphiques

Biotiques, anthropiques

Aire réelle de distribution

(< aire potentielle)

3. Facteurs écologiques

S. Gombert

Biocénose

L’écosystème : un système d’interactions...

Biotope

Facteurs abiotiques physiques et chimiques

Ecosystème

4. Interactions

S. Gombert

... entre espèces : les successions écologiques

Ensemble des changements de la composition des d'espèces qui se trouvent dans un site donné en fonction du temps.

Transformation successive d'une communauté en une autre jusqu'à l'établissement d'une communauté stable (climax)

Evolution dans le temps

4. Interactions

(Heinrich & Hergt, 1990)

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Stade herbacéspelouse

Stade ligneux baslande, fruticée, fourré

Stade ligneux hautsforêt

Sol nu

Stades pionnierslichens, mousses

Evolution progressive

Evolution régressive

Blocage de la dynamique

Perturbations

4. Interactions

S. Gombert

... sol – végétation – faune associée

Nature des sols

Composition de la végétation

Caractéristiques géochimiquesTexture

Minéraux disponibles

Caractéristiques des solsMicroclimat spécifique

(humidité, température,..)Structure

Développement racinaire

Caractéristiques chimiques de la litière

Successions végétales

Modification du microclimat

Modification de la faune associée

4. Interactions

S. Gombert

... entre écosystèmes

Écosystème forestier

arbressol

Eaux de surface

Nappe phréatique

Substrat rocheux

4. Interactions

S. Gombert

... entre écosystèmes

Écosystème forestier

ArbresSol

Eaux de surface

Nappe phréatique

Substrat rocheux

Transferts d’énergie et de matériel

Agrosystème

Écosystème prairieÉcocomplexePaysage

écotone

écotone

Conservation de la biodiversité

4. Interactions

S. Gombert

Agriculture et

biodiversité

4. Interactions

(Beaux, 2004)

S. Gombert

Au niveau mondial….5. Enjeux

Augmentation des besoins

• Ressources alimentaires• Matières 1ères

• Energie• Espace

Augmentation de la population mondiale

Augmentation des pressions

• Industrielles• Agricoles• Urbaines

(Arnaud et al., 2005)

S. Gombert

... une urbanisation croissante5. Enjeux

Dégradation et frangmentation des

habitats naturelsAugmentation des pollutions

Déforestation

Espèces invasives

Prélèvement et dégradation des

ressources naturelles

(Beaux, 2004)

S. Gombert

... une intensification des pratiques agricoles5. Enjeux

(Source : internet)

Augmentation des intrants

Uniformisation et banalisation des

paysagesDéforestation

Dégradation et érosion des sols

Prélèvement et dégradation des

ressources naturelles

S. Gombert

et des impacts planétaires...5. Enjeux

Réchauffement climatique

Diminution de la biodiversité

(Arnaud et al., 2005)

S. Gombert

Les habitats naturels de France : constat5. Enjeux

• Ecosystèmes très variés

• 4 régions biogéographiques de l'UE

Patrimoine naturel le plus riche de l'UE

Mais...

Patrimoine menacé

(IFEN, 2006)

S. Gombert

Les outils de protection 5. Enjeux

Réserve naturelle

APPB

PNR

PN

(IFEN, 2006)

Espèces protégées• Animales

• végétales

Espaces protégés• Lieux d'intérêt

écologique

• Lieux de conservation de la nature

• Territoire avec maîtrise de développement

S. Gombert

Le réseau Natura 2000 5. Enjeux

Directive Oiseaux (1979)

ZICO

ZPS

ZSC

pSIC

Directive Habitats (1992)

+

Objectif : favoriser le maintien de la biodiversité ● Préservation des habitats et espèces d’intérêt communautaire dans

un état de conservation favorable ● Dans le cadre d'un développement durable

Source : http://natura2000.environnement.gouv.fr/regions/idxreg.html

S. Gombert

Elements de bibliographie● Arnaud, E., Berger, A. & de Perthuis, C., 2006. Le développement durable. Ed

Nathan, 160 p

● Beaux, J.F., 2004. L'environnement. Ed. Nathan, 159 p.

● Campbell, N.A., 1993. Biologie. Ed. De Boeck Université, 1190 p.

● Dajoz, R., 2000. Précis d'écologie. Ed. DUNOD, 615 p.

● Favennec, J., 1998. Guide de la flore des dunes littorales. Ed. Sud-Ouest, 168 p.

● Fischesser, B. & Dupuis-Tate, M.F., 1996. Le guide illustré de l'écologie. Ed. La Martinière, 319 p.

● Heinrich, D. & Hergt, M., 1990. Atlas de l'écologie. Ed. La Pochothèque, 286 p.

● IFEN. Etat de l’environnement en France. Édition 2006. La biodiversité. Source internet : http://www.ifen.fr

● Levêque, C. 2001. Ecologie : de l'écosystème à la biosphère. Ed. Dunod, 502 p.

● Maizeret, C., 2005. Les landes de Gascogne. Ed. Delachaux et Niestlé, 255 p.

● Ramade, F., 2002. Dictionnaire encyclopédique de l'écologie et des sciences de l'environnement. Ed. Dunod, 1063 p.