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3.10 : Écologie communautaire - Biologie

3.10 : Écologie communautaire - Biologie



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Les populations ne vivent généralement pas isolées des autres espèces. Les populations qui interagissent au sein d'un habitat donné forment un communauté. Le nombre d'espèces occupant le même habitat et leur abondance relative est connu sous le nom de la diversité de la communauté. Les zones à faible diversité d'espèces, telles que les glaciers de l'Antarctique, contiennent encore une grande variété d'organismes vivants, alors que la diversité des forêts tropicales humides est si grande qu'elle ne peut pas être évaluée avec précision. Les scientifiques étudient l'écologie au niveau communautaire pour comprendre comment les espèces interagissent les unes avec les autres et rivalisent pour les mêmes ressources.

Prédation et herbivore

L'exemple classique d'interaction entre les espèces est peut-être la relation prédateur-proie. La définition la plus étroite de prédation décrit les individus d'une population qui tuent puis consomment les individus d'une autre population. La taille des populations de prédateurs et de proies dans une communauté n'est pas constante dans le temps et peut varier selon des cycles qui semblent être liés. L'exemple le plus souvent cité de dynamique de population prédateur-proie est celui du cycle du lynx (prédateur) et du lièvre d'Amérique (proie), utilisant 100 ans de données de piégeage en Amérique du Nord (Figure (PageIndex{1}) ). Ce cycle des tailles des populations de prédateurs et de proies a une période d'environ dix ans, la population de prédateurs ayant un à deux ans de retard sur la population de proies. Une explication apparente de ce schéma est qu'à mesure que le nombre de lièvres augmente, il y a plus de nourriture disponible pour le lynx, ce qui permet à la population de lynx d'augmenter également. Cependant, lorsque la population de lynx atteint un seuil, ils tuent tellement de lièvres que le nombre de lièvres commence à diminuer, suivi d'un déclin de la population de lynx en raison de la rareté de la nourriture. Lorsque la population de lynx est faible, la taille de la population de lièvres commence à augmenter en partie à cause de la faible pression de prédation, ce qui recommence le cycle.

Mécanismes de défense contre la prédation et l'herbivorie

La prédation et l'évitement des prédateurs sont fortement influencés par la sélection naturelle. Tout caractère héréditaire qui permet à un individu d'une population de proies de mieux échapper à ses prédateurs sera représenté en plus grand nombre dans les générations suivantes. De même, les traits qui permettent à un prédateur de localiser et de capturer plus efficacement sa proie conduiront à un plus grand nombre de descendants et à une augmentation de la banalisation du trait au sein de la population. De telles relations écologiques entre des populations spécifiques conduisent à des adaptations qui sont motivées par des réponses évolutives réciproques dans ces populations. Les espèces ont développé de nombreux mécanismes pour échapper à la prédation (y compris herbivore, la consommation de plantes pour l'alimentation). Les défenses peuvent être mécaniques, chimiques, physiques ou comportementales.

Les défenses mécaniques, telles que la présence d'armures chez les animaux ou d'épines chez les plantes, découragent la prédation et l'herbivorie en décourageant le contact physique (Figure (PageIndex{2})a). De nombreux animaux produisent ou obtiennent des défenses chimiques des plantes et les stockent pour empêcher la prédation. De nombreuses espèces végétales produisent des composés végétaux secondaires qui ne remplissent aucune fonction pour la plante, sauf qu'ils sont toxiques pour les animaux et découragent la consommation. Par exemple, la digitale produit plusieurs composés, dont la digitaline, qui sont extrêmement toxiques lorsqu'ils sont ingérés (Figure (PageIndex{2})b). (Les scientifiques biomédicaux ont réutilisé le produit chimique produit par la digitale comme médicament pour le cœur, ce qui a sauvé des vies pendant de nombreuses décennies.)

De nombreuses espèces utilisent la forme et la coloration de leur corps pour éviter d'être détectées par les prédateurs. Le bâton de marche tropical est un insecte avec la coloration et la forme du corps d'une brindille, ce qui le rend très difficile à voir lorsqu'il est immobile sur un fond de vrais brindilles (Figure (PageIndex{3})a). Dans un autre exemple, le caméléon peut changer de couleur pour correspondre à son environnement (Figure (PageIndex{3})b).

Certaines espèces utilisent la coloration comme moyen d'avertir les prédateurs qu'ils sont désagréables ou toxiques. Par exemple, la chenille du monarque séquestre les poisons de sa nourriture (plantes et asclépiades) pour se rendre toxique ou désagréable pour les prédateurs potentiels. La chenille est jaune vif et noire pour annoncer sa toxicité. La chenille est également capable de transmettre les toxines séquestrées au monarque adulte, qui est également considérablement coloré en noir et rouge pour avertir les prédateurs potentiels. Les crapauds à ventre de feu produisent des toxines qui les rendent désagréables à leurs prédateurs potentiels (Figure (PageIndex{4})). Ils ont une coloration rouge vif ou orange sur leur ventre, qu'ils montrent à un prédateur potentiel pour annoncer leur nature venimeuse et décourager une attaque. La coloration d'avertissement ne fonctionne que si un prédateur utilise la vue pour localiser une proie et peut apprendre - un prédateur naïf doit subir les conséquences négatives d'en manger une avant d'éviter d'autres individus de même couleur.

Alors que certains prédateurs apprennent à éviter de manger certaines proies potentielles en raison de leur coloration, d'autres espèces ont développé des mécanismes pour imiter cette coloration afin d'éviter d'être mangés, même si elles-mêmes peuvent ne pas être désagréables à manger ou contenir des produits chimiques toxiques. Dans certains cas de mimétisme, une espèce inoffensive imite la coloration d'avertissement d'une espèce nuisible. En supposant qu'ils partagent les mêmes prédateurs, cette coloration protège alors les inoffensifs. De nombreuses espèces d'insectes imitent la coloration des guêpes, qui sont des insectes piqueurs et venimeux, décourageant ainsi la prédation (Figure (PageIndex{5})).

Dans d'autres cas de mimétisme, plusieurs espèces partagent la même coloration d'avertissement, mais toutes ont en fait des défenses. La banalité du signal améliore la conformité de tous les prédateurs potentiels. La figure (PageIndex{6}) montre une variété de papillons au goût fétide avec une coloration similaire.

Principe d'exclusion de la concurrence

Les ressources sont souvent limitées dans un habitat et plusieurs espèces peuvent rivaliser pour les obtenir. Les écologistes ont compris que toutes les espèces ont un niche écologique: ensemble unique de ressources utilisées par une espèce, qui inclut ses interactions avec d'autres espèces. Les principe d'exclusion concurrentielle stipule que deux espèces ne peuvent pas occuper exactement la même niche dans un habitat. En d'autres termes, différentes espèces ne peuvent pas coexister dans une communauté si elles sont en compétition pour toutes les mêmes ressources. Il est important de noter que la concurrence est mauvaise pour les deux concurrents car elle gaspille de l'énergie. Le principe d'exclusion compétitive fonctionne car s'il y a compétition entre deux espèces pour les mêmes ressources, alors la sélection naturelle favorisera les traits qui réduisent la dépendance à l'égard de la ressource partagée, réduisant ainsi la concurrence. Si l'une ou l'autre des espèces est incapable d'évoluer pour réduire la concurrence, alors l'espèce qui exploite le plus efficacement la ressource entraînera l'extinction de l'autre espèce. Un exemple expérimental de ce principe est illustré à la figure (PageIndex{7}) avec deux espèces de protozoaires : Paramécie aurélie et Paramécie caudatum. Lorsqu'elles sont cultivées individuellement en laboratoire, elles prospèrent toutes les deux. Mais lorsqu'ils sont placés ensemble dans le même tube à essai (habitat), P. aurélia l'emporte sur P. caudatum pour la nourriture, conduisant à l'extinction éventuelle de ce dernier.

Symbiose

Relations symbiotiques sont des interactions étroites et à long terme entre des individus de différentes espèces. Les symbioses peuvent être commensales, dans lesquelles une espèce en profite tandis que l'autre n'est ni blessée ni profitée ; mutualiste, dans lequel les deux espèces bénéficient; ou parasitaire, dans lequel l'interaction nuit à une espèce et profite à l'autre.

Commensalisme se produit lorsqu'une espèce bénéficie d'une interaction étroite et prolongée, tandis que l'autre n'en profite ni ne subit de préjudice. Les oiseaux nichant dans les arbres fournissent un exemple de relation commensale (Figure (PageIndex{8})). L'arbre n'est pas blessé par la présence du nid parmi ses branches. Les nids sont légers et produisent peu de pression sur l'intégrité structurelle de la branche, et la plupart des feuilles, que l'arbre utilise pour obtenir de l'énergie par photosynthèse, sont au-dessus du nid et ne sont donc pas affectées. L'oiseau, en revanche, en profite grandement. Si l'oiseau devait nicher à l'air libre, ses œufs et ses petits seraient vulnérables aux prédateurs. De nombreuses relations commensales potentielles sont difficiles à identifier car il est difficile de prouver qu'un partenaire ne tire aucun avantage de la présence de l'autre.

Un deuxième type de relation symbiotique est appelé mutualisme, dans laquelle deux espèces bénéficient de leur interaction. Par exemple, les termites ont une relation mutualiste avec les protistes qui vivent dans l'intestin de l'insecte (Figure (PageIndex{9})a). Le termite bénéficie de la capacité des protistes à digérer la cellulose. Cependant, les protistes ne sont capables de digérer la cellulose que grâce à la présence de bactéries symbiotiques dans leurs cellules qui produisent l'enzyme cellulase. Le termite lui-même ne peut pas faire cela ; sans les protozoaires, il ne pourrait pas tirer de l'énergie de sa nourriture (la cellulose du bois qu'il mâche et mange). Les protozoaires bénéficient d'un environnement protecteur et d'un approvisionnement constant en nourriture provenant des actions de mastication du bois des termites. À leur tour, les protistes bénéficient des enzymes fournies par leurs endosymbiotes bactériens, tandis que les bactéries bénéficient d'un environnement doublement protecteur et d'une source constante de nutriments provenant de deux hôtes. Les lichens sont une relation mutualiste entre un champignon et des algues photosynthétiques ou des cyanobactéries (Figure (PageIndex{9})b). Le glucose produit par les algues nourrit les deux organismes, tandis que la structure physique du lichen protège les algues des éléments et rend certains nutriments de l'atmosphère plus disponibles pour les algues. Les algues des lichens peuvent vivre de manière indépendante dans un environnement approprié, mais de nombreux partenaires fongiques sont incapables de vivre seuls.

Un parasite est un organisme qui se nourrit d'un autre sans tuer immédiatement l'organisme dont il se nourrit. Dans parasitisme, le parasite en profite, mais l'organisme dont on se nourrit, l'hôte, est blessé. L'hôte est généralement affaibli par le parasite car il siphonne les ressources que l'hôte utiliserait normalement pour se maintenir. Les parasites peuvent tuer leurs hôtes, mais il existe généralement une sélection pour ralentir ce processus afin de laisser au parasite le temps de terminer son cycle de reproduction avant qu'il ou sa progéniture ne puisse se propager à un autre hôte. Le parasitisme est une forme de prédation.

Les cycles de reproduction des parasites sont souvent très complexes, nécessitant parfois plus d'une espèce hôte. Un ténia provoque une maladie chez l'homme lorsque de la viande contaminée et insuffisamment cuite comme le porc, le poisson ou le bœuf est consommée (Figure (PageIndex{10})). Le ténia peut vivre dans l'intestin de l'hôte pendant plusieurs années, bénéficiant de la nourriture de l'hôte, et il peut atteindre plus de 15 mètres de long en ajoutant des segments. Le parasite passe d'une espèce hôte à une seconde espèce hôte afin de compléter son cycle de vie.

Caractéristiques des communautés

Les communautés sont des systèmes complexes qui peuvent être caractérisés par leur structure (le nombre et la taille des populations et leurs interactions) et leur dynamique (comment les membres et leurs interactions changent au fil du temps). Comprendre la structure et la dynamique des communautés nous permet de minimiser les impacts sur les écosystèmes et de gérer les communautés écologiques dont nous bénéficions.

Les écologistes ont largement étudié l'une des caractéristiques fondamentales des communautés : biodiversité. Une mesure de la biodiversité utilisée par les écologistes est le nombre d'espèces différentes dans une zone particulière et leur abondance relative. La zone en question peut être un habitat, un biome ou la biosphère entière. Richesse en espèces est le terme utilisé pour décrire le nombre d'espèces vivant dans un habitat ou une autre unité. La richesse des espèces varie à travers le monde (Figure (PageIndex{11})). La richesse spécifique est liée à la latitude : la plus grande richesse spécifique se produit près de l'équateur et la plus faible richesse se produit près des pôles. Les raisons exactes de cela ne sont pas clairement comprises. Outre la latitude, d'autres facteurs influencent également la richesse des espèces. Par exemple, des écologistes étudiant les îles ont découvert que la biodiversité varie en fonction de la taille de l'île et de la distance par rapport au continent.

Abondance relative est le nombre d'individus d'une espèce par rapport au nombre total d'individus de toutes les espèces d'un système. Les espèces de fondation, décrites ci-dessous, ont souvent la plus grande abondance relative d'espèces.

Espèces de fondation sont considérés comme la « base » ou le « fondement » d'une communauté, ayant la plus grande influence sur sa structure globale. Ce sont souvent des producteurs primaires, et ils sont généralement un organisme abondant. Par exemple, le varech, une espèce d'algue brune, est une espèce de base qui constitue la base des forêts de varech au large des côtes de la Californie.

Les espèces fondatrices peuvent modifier physiquement l'environnement pour produire et maintenir des habitats qui profitent aux autres organismes qui les utilisent. Les exemples incluent le varech décrit ci-dessus ou les espèces d'arbres trouvées dans une forêt. Les coraux photosynthétiques du récif corallien apportent également une structure en modifiant physiquement l'environnement (Figure (PageIndex{12})). Les exosquelettes de coraux vivants et morts constituent la majeure partie de la structure du récif, qui protège de nombreuses autres espèces des vagues et des courants océaniques.

UNE espèces clés est celui dont la présence a une influence démesurée sur le maintien de la prévalence de diverses espèces dans un écosystème, la structure de la communauté écologique et parfois sa biodiversité. Pisaster ochracée, l'étoile de mer intertidale, est une espèce clé dans la partie nord-ouest des États-Unis (Figure (PageIndex{13})). Des études ont montré que lorsque cet organisme est retiré des communautés, les populations de moules (leurs proies naturelles) augmentent, ce qui modifie complètement la composition des espèces et réduit la biodiversité. Une autre espèce clé est le tétra bagué, un poisson des ruisseaux tropicaux, qui fournit la quasi-totalité du phosphore, un nutriment inorganique nécessaire, au reste de la communauté. Le tétra bagué se nourrit en grande partie d'insectes de l'écosystème terrestre, puis excrète du phosphore dans l'écosystème aquatique. Les relations entre les populations de la communauté, et peut-être la biodiversité, changeraient radicalement si ces poissons disparaissaient.

LA BIOLOGIE EN ACTION

Les espèces envahissantes sont des organismes non indigènes qui, lorsqu'ils sont introduits dans une zone hors de leur aire d'origine, modifient la communauté qu'ils envahissent. Aux États-Unis, des espèces envahissantes comme la salicaire pourpre (Lythrum salicaire) et la moule zébrée (Dreissena polymorphe) ont radicalement modifié les écosystèmes qu'ils ont envahis. Certains animaux envahissants bien connus comprennent l'agrile du frêne (Agrilus planipennis) et l'étourneau sansonnet (Sturnus vulgaris). Que vous profitiez d'une randonnée en forêt, d'une excursion en bateau l'été ou simplement d'une promenade dans une rue urbaine, vous avez probablement rencontré une espèce envahissante.

L'une des nombreuses proliférations récentes d'une espèce invasive concerne la carpe asiatique aux Etats-Unis. La carpe asiatique a été introduite aux États-Unis dans les années 1970 par des pêcheries (étangs commerciaux de poisson-chat) et par des installations de traitement des eaux usées qui utilisaient les excellentes capacités de filtration du poisson pour nettoyer leurs étangs de l'excès de plancton. Certains des poissons se sont échappés et, dans les années 1980, ils avaient colonisé de nombreux cours d'eau du bassin du Mississippi, y compris les rivières Illinois et Missouri.

Mangeoires voraces et se reproduisant rapidement, les carpes asiatiques peuvent supplanter les espèces indigènes pour la nourriture et pourraient conduire à leur extinction. Une espèce, la carpe herbivore, se nourrit de phytoplancton et de plantes aquatiques. Il rivalise avec les espèces indigènes pour ces ressources et modifie les habitats d'alevinage d'autres poissons en supprimant les plantes aquatiques. Dans certaines parties de la rivière Illinois, les carpes asiatiques constituent 95 pour cent de la biomasse de la communauté. Bien que comestible, le poisson est osseux et non désiré aux États-Unis.

Les Grands Lacs et leurs pêcheries prisées de saumon et de touladi sont menacés par la carpe asiatique. La carpe n'est pas encore présente dans les Grands Lacs, et des tentatives sont faites pour empêcher son accès aux lacs par le Chicago Ship and Sanitary Canal, qui est le seul lien entre le fleuve Mississippi et les bassins des Grands Lacs. Pour empêcher les carpes asiatiques de quitter le canal, une série de barrières électriques ont été utilisées pour décourager leur migration ; Cependant, la menace est suffisamment importante pour que plusieurs États et le Canada aient intenté une action en justice pour que le canal de Chicago soit définitivement coupé du lac Michigan. Les politiciens locaux et nationaux ont pesé sur la façon de résoudre le problème. En général, les gouvernements ont été inefficaces pour empêcher ou ralentir l'introduction d'espèces envahissantes.

Dynamique communautaire sont les changements dans la structure et la composition de la communauté au fil du temps, souvent à la suite de perturbations environnementales telles que les volcans, les tremblements de terre, les tempêtes, les incendies et le changement climatique. Les communautés avec un nombre relativement constant d'espèces sont dites à l'équilibre. L'équilibre est dynamique avec des identités et des relations d'espèces changeant au fil du temps, mais en maintenant des nombres relativement constants. Suite à une perturbation, la communauté peut ou non revenir à l'état d'équilibre.

Succession décrit l'apparition et la disparition séquentielles d'espèces dans une communauté au fil du temps après une perturbation grave. Dans la succession primaire, la roche nouvellement exposée ou nouvellement formée est colonisée par des organismes vivants. Dans succession secondaire, une partie d'un écosystème est perturbée et des vestiges de la communauté précédente subsistent. Dans les deux cas, il y a un changement séquentiel d'espèce jusqu'à ce qu'une communauté plus ou moins permanente se développe.

Succession primaire et espèces pionnières

Succession primaire se produit lorsque de nouvelles terres sont formées ou lorsque le sol et toute vie sont retirés des terres préexistantes. Un exemple du premier est l'éruption des volcans sur la grande île d'Hawaï, qui se traduit par une lave qui se jette dans l'océan et forme continuellement de nouvelles terres. À partir de ce processus, environ 32 acres de terres sont ajoutées à la grande île chaque année. L'activité des glaciers est un exemple de sol préexistant enlevé. Le poids massif du glacier parcourt le paysage jusqu'au substrat rocheux au fur et à mesure que le glacier se déplace. Cela enlève tout sol d'origine et laisse la roche exposée une fois que le glacier fond et se retire.

Dans les deux cas, l'écosystème commence par une roche nue dépourvue de vie. Un nouveau sol se forme lentement à mesure que l'altération et d'autres forces naturelles décomposent la roche et conduisent à l'établissement d'organismes robustes, tels que les lichens et certaines plantes, qui sont collectivement connus sous le nom de espèces pionnières (Figure (PageIndex{14})) car ce sont les premiers à apparaître.Ces espèces aident à décomposer davantage la roche riche en minéraux en sol où d'autres espèces moins résistantes mais plus compétitives, telles que les herbes, les arbustes et les arbres, pousseront et finiront par remplacer les espèces pionnières. Au fil du temps, la zone atteindra un état d'équilibre, avec un ensemble d'organismes assez différents des espèces pionnières.

Succession secondaire

Un exemple classique de succession secondaire se produit dans les forêts défrichées par des feux de forêt ou par des coupes à blanc (Figure (PageIndex{15})). Les feux de forêt brûleront la plupart de la végétation et, à moins que les animaux ne puissent fuir la région, ils sont tués. Leurs nutriments sont cependant restitués au sol sous forme de cendres. Ainsi, bien que la communauté ait été considérablement modifiée, il existe un écosystème du sol qui fournit une base pour une recolonisation rapide.

Avant l'incendie, la végétation était dominée par de grands arbres ayant accès à la principale ressource énergétique végétale : la lumière du soleil. Leur hauteur leur donnait accès à la lumière du soleil tout en ombrageant le sol et d'autres espèces basses. Après l'incendie, cependant, ces arbres ne sont plus dominants. Ainsi, les premières plantes à repousser sont généralement des plantes annuelles suivies en quelques années par des graminées à croissance et à propagation rapides et d'autres espèces pionnières. En raison, au moins en partie, des changements dans l'environnement provoqués par la croissance des graminées et des plantes herbacées, au cours de nombreuses années, des arbustes émergent avec de petits arbres. Ces organismes sont appelés espèces intermédiaires. Finalement, sur 150 ans ou plus, la forêt atteindra son point d'équilibre et ressemblera à la communauté d'avant l'incendie. Cet état d'équilibre est appelé communauté de point culminant, qui restera jusqu'à la prochaine perturbation. La communauté climacique est typiquement caractéristique d'un climat et d'une géologie donnés. Bien que la communauté en équilibre se ressemble une fois atteinte, l'équilibre est dynamique avec des changements constants d'abondance et parfois d'identités d'espèces.


Écologie communautaire

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

écologie communautaire, étude de l'organisation et du fonctionnement des communautés, qui sont des assemblages de populations d'espèces en interaction vivant dans une zone ou un habitat particulier.

Lorsque les populations d'espèces interagissent les unes avec les autres, elles forment des communautés biologiques. Le nombre d'espèces en interaction dans ces communautés et la complexité de leurs relations illustrent ce que l'on entend par le terme « biodiversité ». Des structures apparaissent au sein des communautés au fur et à mesure que les espèces interagissent, et des chaînes alimentaires, des réseaux trophiques, des guildes et d'autres réseaux interactifs sont créés. Ces relations changent au cours du temps évolutif à mesure que les espèces s'adaptent réciproquement les unes aux autres par le processus de coévolution. La structure globale des communautés biologiques, l'organisation des interactions interspécifiques et les effets du processus de coévolution sur la communauté biologique sont décrits ci-dessous.


Opportunités de carrière en biologie

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19.4 Écologie communautaire

En général, les populations d'une espèce ne vivent jamais isolées des populations d'autres espèces. Les populations en interaction occupant un habitat donné forment une communauté écologique. Le nombre d'espèces occupant le même habitat et leur abondance relative est connu comme la diversité de la communauté. Les zones à faible diversité d'espèces, telles que les glaciers de l'Antarctique, contiennent encore une grande variété d'organismes vivants, alors que la diversité des forêts tropicales humides est si grande qu'elle ne peut pas être évaluée avec précision. Les scientifiques étudient l'écologie au niveau communautaire pour comprendre comment les espèces interagissent les unes avec les autres et rivalisent pour les mêmes ressources.

Prédation et herbivore

L'exemple classique d'interaction entre les espèces est peut-être la relation prédateur-proie. La définition la plus étroite de l'interaction prédateur-proie décrit les individus d'une population qui tuent puis consomment les individus d'une autre population. La taille des populations de prédateurs et de proies dans une communauté n'est pas constante dans le temps et peut varier selon des cycles qui semblent être liés. L'exemple le plus souvent cité de dynamique de population prédateur-proie est celui du cycle du lynx (prédateur) et du lièvre d'Amérique (proie), utilisant 100 ans de données de piégeage en Amérique du Nord (figure 19.13). Ce cycle des tailles des populations de prédateurs et de proies a une période d'environ dix ans, la population de prédateurs ayant un à deux ans de retard sur la population de proies. Une explication apparente de ce schéma est qu'à mesure que le nombre de lièvres augmente, il y a plus de nourriture disponible pour le lynx, ce qui permet à la population de lynx d'augmenter également. Cependant, lorsque la population de lynx atteint un seuil, ils tuent tellement de lièvres que le nombre de lièvres commence à diminuer, suivi d'un déclin de la population de lynx en raison de la rareté de la nourriture. Lorsque la population de lynx est faible, la taille de la population de lièvres commence à augmenter en partie à cause de la faible pression de prédation, ce qui recommence le cycle.

Mécanismes de défense contre la prédation et l'herbivorie

La prédation et l'évitement des prédateurs sont de puissants agents sélectifs. Tout caractère héréditaire qui permet à un individu d'une population de proies de mieux échapper à ses prédateurs sera représenté en plus grand nombre dans les générations suivantes. De même, les traits qui permettent à un prédateur de localiser et de capturer plus efficacement sa proie conduiront à un plus grand nombre de descendants et à une augmentation de la banalisation du trait au sein de la population. De telles relations écologiques entre des populations spécifiques conduisent à des adaptations qui sont motivées par des réponses évolutives réciproques dans ces populations. Les espèces ont développé de nombreux mécanismes pour échapper à la prédation et à l'herbivorie (la consommation de plantes pour se nourrir). Les défenses peuvent être mécaniques, chimiques, physiques ou comportementales.

Les défenses mécaniques, telles que la présence d'armures chez les animaux ou d'épines chez les plantes, découragent la prédation et l'herbivorie en décourageant le contact physique (Figure 19.14une). De nombreux animaux produisent ou obtiennent des défenses chimiques des plantes et les stockent pour empêcher la prédation. De nombreuses espèces végétales produisent des composés végétaux secondaires qui ne remplissent aucune fonction pour la plante, sauf qu'ils sont toxiques pour les animaux et découragent la consommation. Par exemple, la digitale produit plusieurs composés, dont la digitale, qui sont extrêmement toxiques lorsqu'ils sont ingérés (Figure 19.14b). (Les scientifiques biomédicaux ont utilisé le produit chimique produit par la digitale comme médicament pour le cœur, ce qui a sauvé des vies pendant de nombreuses décennies.)

De nombreuses espèces utilisent l'apparence physique, comme la forme et la coloration du corps, pour éviter d'être détectées par les prédateurs. Le bâton de marche tropical est un insecte avec la coloration et la forme du corps d'une brindille, ce qui le rend très difficile à voir lorsqu'il est à l'arrêt sur un fond de vrais brindilles (Figure 19.15une). Dans un autre exemple, le caméléon peut, dans certaines limites, changer de couleur pour correspondre à son environnement (Figure 19.15b). Il existe de nombreuses adaptations comportementales pour éviter ou confondre les prédateurs. Faire le mort et voyager en grands groupes, comme des bancs de poissons ou des volées d'oiseaux, sont deux comportements qui réduisent le risque d'être mangé.

Certaines espèces utilisent la coloration comme moyen d'avertir les prédateurs qu'ils sont désagréables ou toxiques. Par exemple, la chenille du monarque séquestre les poisons de sa nourriture (plantes et asclépiades) pour se rendre toxique ou désagréable pour les prédateurs potentiels. La chenille est jaune vif et noire pour annoncer sa toxicité. La chenille est également capable de transmettre les toxines séquestrées au monarque adulte, qui est également considérablement coloré en noir et rouge pour avertir les prédateurs potentiels. Les crapauds à ventre de feu produisent des toxines qui les rendent désagréables à leurs prédateurs potentiels. Ils ont une coloration rouge vif ou orange sur leur ventre, qu'ils montrent à un prédateur potentiel pour annoncer leur nature venimeuse et décourager une attaque. Ce ne sont que deux exemples de coloration d'avertissement, qui est une adaptation relativement courante. La coloration d'avertissement ne fonctionne que si un prédateur utilise la vue pour localiser ses proies et peut apprendre - un prédateur naïf doit subir les conséquences négatives d'en manger une avant d'éviter d'autres individus de même couleur (Figure 19.16).

Alors que certains prédateurs apprennent à éviter de manger certaines proies potentielles en raison de leur coloration, d'autres espèces ont développé des mécanismes pour imiter cette coloration afin d'éviter d'être mangés, même si elles-mêmes peuvent ne pas être désagréables à manger ou contenir des produits chimiques toxiques. Dans certains cas de mimétisme, une espèce inoffensive imite la coloration d'avertissement d'une espèce nuisible. En supposant qu'ils partagent les mêmes prédateurs, cette coloration protège alors les inoffensifs. De nombreuses espèces d'insectes imitent la coloration des guêpes, qui sont des insectes piqueurs et venimeux, décourageant ainsi la prédation (Figure 19.17).

Dans d'autres cas de mimétisme, plusieurs espèces partagent la même coloration d'avertissement, mais toutes ont en fait des défenses. La banalité du signal améliore la conformité de tous les prédateurs potentiels. La figure 19.18 montre une variété de papillons au goût fétide avec une coloration similaire.

Concepts en action

Allez sur ce site Web pour voir de superbes exemples de mimétisme.

Principe d'exclusion de la concurrence

Les ressources sont souvent limitées dans un habitat et plusieurs espèces peuvent rivaliser pour les obtenir. Les écologistes ont compris que toutes les espèces ont une niche écologique. Une niche est l'ensemble unique de ressources utilisées par une espèce, qui comprend ses interactions avec d'autres espèces. Le principe d'exclusion compétitive stipule que deux espèces ne peuvent pas occuper la même niche dans un habitat : en d'autres termes, différentes espèces ne peuvent coexister dans une communauté si elles sont en compétition pour toutes les mêmes ressources. Ce principe fonctionne car s'il y a un chevauchement dans l'utilisation des ressources et donc une compétition entre deux espèces, alors les traits qui réduisent la dépendance à l'égard de la ressource partagée seront sélectionnés pour conduire à une évolution qui réduit le chevauchement. Si l'une ou l'autre des espèces est incapable d'évoluer pour réduire la concurrence, alors l'espèce qui exploite le plus efficacement la ressource entraînera l'extinction de l'autre espèce. Un exemple expérimental de ce principe est présenté à la figure 19.19 avec deux espèces de protozoaires : Paramécie aurélie et Paramécie caudatum. Lorsqu'elles sont cultivées individuellement en laboratoire, elles prospèrent toutes les deux. Mais lorsqu'ils sont placés ensemble dans le même tube à essai (habitat), P. aurélia l'emporte sur P. caudatum pour la nourriture, conduisant à l'extinction éventuelle de ce dernier.

Symbiose

Les relations symbiotiques sont des interactions étroites et à long terme entre des individus de différentes espèces. Les symbioses peuvent être commensales, dans lesquelles une espèce profite tandis que l'autre n'est ni blessée ni profitée mutualiste, dans laquelle les deux espèces profitent ou sont parasitaires, dans lesquelles l'interaction nuit à une espèce et profite à l'autre.

Commensalisme

Une relation commensale se produit lorsqu'une espèce bénéficie d'une interaction étroite et prolongée, tandis que l'autre n'en profite ni ne subit de préjudice. Les oiseaux nichant dans les arbres fournissent un exemple de relation commensale (figure 19.20). L'arbre n'est pas blessé par la présence du nid parmi ses branches. Les nids sont légers et produisent peu de pression sur l'intégrité structurelle de la branche, et la plupart des feuilles, que l'arbre utilise pour obtenir de l'énergie par photosynthèse, sont au-dessus du nid et ne sont donc pas affectées. L'oiseau, en revanche, en profite grandement. Si l'oiseau devait nicher à l'air libre, ses œufs et ses petits seraient vulnérables aux prédateurs. De nombreuses relations commensales potentielles sont difficiles à identifier car il est difficile de prouver qu'un partenaire ne tire aucun avantage de la présence de l'autre.

Mutualisme

Un deuxième type de relation symbiotique est appelé mutualisme , dans lequel deux espèces bénéficient de leur interaction. Par exemple, les termites ont une relation mutualiste avec les protistes qui vivent dans l'intestin de l'insecte (Figure 19.21une). Le termite bénéficie de la capacité des protistes à digérer la cellulose. Cependant, les protistes ne sont capables de digérer la cellulose que grâce à la présence de bactéries symbiotiques dans leurs cellules qui produisent l'enzyme cellulase. Le termite lui-même ne peut pas le faire : sans les protozoaires, il ne pourrait pas tirer de l'énergie de sa nourriture (la cellulose du bois qu'il mâche et mange). Les protozoaires bénéficient d'un environnement protecteur et d'un approvisionnement constant en nourriture provenant des actions de mastication du bois des termites. À leur tour, les protistes bénéficient des enzymes fournies par leurs endosymbiotes bactériens, tandis que les bactéries bénéficient d'un environnement doublement protecteur et d'une source constante de nutriments provenant de deux hôtes. Les lichens sont une relation mutualiste entre un champignon et des algues photosynthétiques ou des cyanobactéries (Figure 19.21b). Le glucose produit par les algues nourrit les deux organismes, tandis que la structure physique du lichen protège les algues des éléments et rend certains nutriments de l'atmosphère plus disponibles pour les algues. Les algues des lichens peuvent vivre de manière indépendante dans un environnement approprié, mais de nombreux partenaires fongiques sont incapables de vivre seuls.

Parasitisme

Un parasite est un organisme qui se nourrit d'un autre sans tuer immédiatement l'organisme dont il se nourrit. Dans cette relation, le parasite en profite, mais l'organisme dont on se nourrit, l'hôte, est lésé. L'hôte est généralement affaibli par le parasite car il siphonne les ressources que l'hôte utiliserait normalement pour se maintenir. Les parasites peuvent tuer leurs hôtes, mais il existe généralement une sélection pour ralentir ce processus afin de laisser au parasite le temps de terminer son cycle de reproduction avant qu'il ou sa progéniture ne puisse se propager à un autre hôte.

Les cycles de reproduction des parasites sont souvent très complexes, nécessitant parfois plus d'une espèce hôte. Un ténia provoque une maladie chez l'homme lorsqu'il consomme de la viande contaminée et insuffisamment cuite, comme du porc, du poisson ou du bœuf (figure 19.22). Le ténia peut vivre dans l'intestin de l'hôte pendant plusieurs années, bénéficiant de la nourriture de l'hôte, et il peut atteindre plus de 15 mètres de long en ajoutant des segments. Le parasite passe d'une espèce hôte à une seconde espèce hôte afin de compléter son cycle de vie. Plasmodium falciparum est un autre parasite : les protistes qui causent le paludisme, une maladie importante dans de nombreuses régions du monde. Vivant à l'intérieur du foie humain et des globules rouges, l'organisme se reproduit de manière asexuée chez l'hôte humain, puis sexuellement dans l'intestin des moustiques hématophages pour terminer son cycle de vie. Ainsi, le paludisme se transmet de l'homme au moustique et de nouveau à l'homme, l'une des nombreuses maladies infectieuses humaines transmises par les arthropodes.

Concepts en action

Pour en savoir plus sur "Symbiosis in the Sea", regardez ce webisode du Blue World de Jonathan Bird.

Caractéristiques des communautés

Les communautés sont des systèmes complexes qui peuvent être caractérisés par leur structure (le nombre et la taille des populations et leurs interactions) et leur dynamique (comment les membres et leurs interactions changent au fil du temps). Comprendre la structure et la dynamique des communautés nous permet de minimiser les impacts sur les écosystèmes et de gérer les communautés écologiques dont nous bénéficions.

Biodiversité

Les écologistes ont largement étudié l'une des caractéristiques fondamentales des communautés : la biodiversité. Une mesure de la biodiversité utilisée par les écologistes est le nombre d'espèces différentes dans une zone particulière et leur abondance relative. La zone en question peut être un habitat, un biome ou la biosphère entière. La richesse spécifique est le terme utilisé pour décrire le nombre d'espèces vivant dans un habitat ou une autre unité. La richesse des espèces varie à travers le monde (Figure 19.23). Les écologistes ont eu du mal à comprendre les déterminants de la biodiversité. La richesse spécifique est liée à la latitude : la plus grande richesse spécifique se produit près de l'équateur et la plus faible richesse se produit près des pôles. D'autres facteurs influencent également la richesse des espèces. La biogéographie insulaire tente d'expliquer la grande richesse en espèces trouvée dans les îles isolées et a trouvé des relations entre la richesse en espèces, la taille des îles et la distance du continent.

L'abondance relative des espèces est le nombre d'individus d'une espèce par rapport au nombre total d'individus de toutes les espèces d'un système. Les espèces de fondation, décrites ci-dessous, ont souvent la plus grande abondance relative d'espèces.

Espèces de fondation

Les espèces de fondation sont considérées comme la « base » ou le « substrat rocheux » d'une communauté, ayant la plus grande influence sur sa structure globale. Ce sont souvent des producteurs primaires, et ils sont généralement un organisme abondant. Par exemple, le varech, une espèce d'algue brune, est une espèce de base qui constitue la base des forêts de varech au large des côtes de la Californie.

Les espèces fondatrices peuvent modifier physiquement l'environnement pour produire et maintenir des habitats qui profitent aux autres organismes qui les utilisent. Les exemples incluent le varech décrit ci-dessus ou les espèces d'arbres trouvées dans une forêt. Les coraux photosynthétiques du récif corallien fournissent également une structure en modifiant physiquement l'environnement (Figure 19.24). Les exosquelettes de coraux vivants et morts constituent la majeure partie de la structure du récif, qui protège de nombreuses autres espèces des vagues et des courants océaniques.

Espèces clés

Une espèce clé est une espèce dont la présence a une influence démesurée sur le maintien de la prévalence de diverses espèces dans un écosystème, la structure de la communauté écologique et parfois sa biodiversité. Pisaster ochracée, l'étoile de mer intertidale, est une espèce clé dans la partie nord-ouest des États-Unis (figure 19.25). Des études ont montré que lorsque cet organisme est retiré des communautés, les populations de moules (leurs proies naturelles) augmentent, ce qui modifie complètement la composition des espèces et réduit la biodiversité. Une autre espèce clé est le tétra bagué, un poisson des ruisseaux tropicaux, qui fournit la quasi-totalité du phosphore, un nutriment inorganique nécessaire, au reste de la communauté. Le tétra bagué se nourrit en grande partie d'insectes de l'écosystème terrestre, puis excrète du phosphore dans l'écosystème aquatique. Les relations entre les populations de la communauté, et peut-être la biodiversité, changeraient radicalement si ces poissons disparaissaient.

Connexion quotidienne

Les espèces envahissantes

Les espèces envahissantes sont des organismes non indigènes qui, lorsqu'ils sont introduits dans une zone hors de leur aire de répartition naturelle, modifient la communauté qu'ils envahissent. Aux États-Unis, des espèces envahissantes comme la salicaire pourpre (Lythrum salicaire) et la moule zébrée (Dreissena polymorphe) ont altéré les écosystèmes aquatiques et certaines forêts sont menacées par la propagation du nerprun cathartique (Rhamnus cathartique) et moutarde à l'ail (Alliaria petiolata). Certains animaux envahissants bien connus comprennent l'agrile du frêne (Agrilus planipennis) et l'étourneau sansonnet (Sturnus vulgaris). Que vous profitiez d'une randonnée en forêt, d'une excursion en bateau l'été ou simplement d'une promenade dans une rue urbaine, vous avez probablement rencontré une espèce envahissante.

L'une des nombreuses proliférations récentes d'une espèce invasive concerne la carpe asiatique aux Etats-Unis. La carpe asiatique a été introduite aux États-Unis dans les années 1970 par des pêcheries (étangs commerciaux de poisson-chat) et par des installations de traitement des eaux usées qui utilisaient les excellentes capacités de filtration du poisson pour nettoyer leurs étangs de l'excès de plancton. Certains des poissons se sont échappés et, dans les années 1980, ils avaient colonisé de nombreux cours d'eau du bassin du Mississippi, y compris les rivières Illinois et Missouri.

Mangeoires voraces et se reproduisant rapidement, les carpes asiatiques peuvent supplanter les espèces indigènes pour la nourriture et pourraient conduire à leur extinction. Une espèce, la carpe herbivore, se nourrit de phytoplancton et de plantes aquatiques. Il rivalise avec les espèces indigènes pour ces ressources et modifie les habitats d'alevinage d'autres poissons en supprimant les plantes aquatiques. Une autre espèce, la carpe argentée, est en concurrence avec les poissons indigènes qui se nourrissent de zooplancton. Dans certaines parties de la rivière Illinois, la carpe asiatique constitue 95 pour cent de la biomasse de la communauté. Bien que comestible, le poisson est osseux et non désiré aux États-Unis. De plus, leur présence menace maintenant les poissons indigènes et les pêches des Grands Lacs, qui sont importants pour les économies locales et les pêcheurs récréatifs. Les carpes asiatiques ont même blessé les humains. Les poissons, effrayés par le bruit des bateaux à moteur qui approchaient, se sont lancés dans les airs, atterrissant souvent dans le bateau ou frappant directement les plaisanciers.

Les Grands Lacs et leurs pêcheries prisées de saumon et de touladi sont menacés par la carpe asiatique. La carpe n'est pas encore présente dans les Grands Lacs, et des tentatives sont faites pour empêcher son accès aux lacs par le Chicago Ship and Sanitary Canal, qui est le seul lien entre le fleuve Mississippi et les bassins des Grands Lacs. Pour empêcher les carpes asiatiques de quitter le canal, une série de barrières électriques ont été utilisées pour décourager leur migration. Cependant, la menace est suffisamment importante pour que plusieurs États et le Canada aient intenté des poursuites pour que le canal de Chicago soit définitivement coupé du lac Michigan. Les politiciens locaux et nationaux ont pesé sur la façon de résoudre le problème. En général, les gouvernements ont été inefficaces pour empêcher ou ralentir l'introduction d'espèces envahissantes.

Les problèmes associés à la carpe asiatique montrent comment l'écologie des populations et des communautés, la gestion des pêches et la politique se recoupent sur des questions d'une importance vitale pour l'approvisionnement alimentaire et l'économie humaine. Les questions sociopolitiques comme la carpe asiatique font un usage intensif des sciences de l'écologie des populations, de l'étude des membres d'une espèce particulière occupant un habitat et de l'écologie communautaire, l'étude de l'interaction de toutes les espèces au sein d'un habitat.

Dynamique communautaire

Les dynamiques communautaires sont les changements dans la structure et la composition de la communauté au fil du temps, souvent à la suite de perturbations environnementales telles que les volcans, les tremblements de terre, les tempêtes, les incendies et le changement climatique. Les communautés avec un nombre relativement constant d'espèces sont dites à l'équilibre. L'équilibre est dynamique avec des identités et des relations d'espèces changeant au fil du temps, mais en maintenant des nombres relativement constants. Suite à une perturbation, la communauté peut ou non revenir à l'état d'équilibre.

La succession décrit l'apparition et la disparition séquentielles d'espèces dans une communauté au fil du temps après une perturbation grave. Dans la succession primaire, la roche nouvellement exposée ou nouvellement formée est colonisée par des organismes vivants dans la succession secondaire, une partie d'un écosystème est perturbée et des vestiges de la communauté précédente subsistent. Dans les deux cas, il y a un changement séquentiel d'espèce jusqu'à ce qu'une communauté plus ou moins permanente se développe.

Succession primaire et espèces pionnières

La succession primaire se produit lorsque de nouvelles terres se forment, par exemple à la suite de l'éruption de volcans, comme ceux de la grande île d'Hawaï. Au fur et à mesure que la lave se jette dans l'océan, de nouvelles terres se forment continuellement. Sur la Grande Île, environ 32 acres de terre s'ajoutent à sa taille chaque année. L'altération et d'autres forces naturelles décomposent suffisamment la roche pour l'établissement d'espèces robustes telles que les lichens et certaines plantes, connues sous le nom d'espèces pionnières (figure 19.26). Ces espèces aident à décomposer davantage la lave riche en minéraux en un sol où d'autres espèces moins résistantes mais plus compétitives, telles que des herbes, des arbustes et des arbres, pousseront et finiront par remplacer les espèces pionnières. Au fil du temps, la zone atteindra un état d'équilibre, avec un ensemble d'organismes assez différents des espèces pionnières.

Succession secondaire

Un exemple classique de succession secondaire se produit dans les forêts de chênes et de caryers défrichées par les feux de forêt (figure 19.27). Les feux de forêt brûleront la plupart de la végétation et, à moins que les animaux ne puissent fuir la région, ils sont tués. Leurs nutriments sont cependant restitués au sol sous forme de cendres. Ainsi, bien que la communauté ait été considérablement modifiée, il existe un écosystème du sol qui fournit une base pour une recolonisation rapide.

Avant l'incendie, la végétation était dominée par de grands arbres ayant accès à la principale ressource énergétique végétale : la lumière du soleil. Leur hauteur leur donnait accès à la lumière du soleil tout en ombrageant le sol et d'autres espèces basses. Après l'incendie, cependant, ces arbres ne sont plus dominants. Ainsi, les premières plantes à repousser sont généralement des plantes annuelles suivies en quelques années par des graminées à croissance et à propagation rapides et d'autres espèces pionnières. En raison, au moins en partie, des changements dans l'environnement provoqués par la croissance des graminées et des plantes herbacées, au cours de nombreuses années, des arbustes émergent avec de petits pins, des chênes et des caryers. Ces organismes sont appelés espèces intermédiaires. Finalement, sur 150 ans, la forêt atteindra son point d'équilibre et ressemblera à la communauté d'avant l'incendie. Cet état d'équilibre est appelé la communauté climax, qui restera jusqu'à la prochaine perturbation. La communauté climacique est typiquement caractéristique d'un climat et d'une géologie donnés. Bien que la communauté en équilibre se ressemble une fois atteinte, l'équilibre est dynamique avec des changements constants d'abondance et parfois d'identités d'espèces. Le retour d'un écosystème naturel après les activités agricoles est également un processus de succession secondaire bien documenté.


Communauté : Définition, Concept, Structure | Écologie

Par définition, la communauté représente la population de toutes les espèces vivant et interagissant dans une zone à un moment donné. La population peut, dans certaines limites, s'adapter aux changements des conditions environnementales. La plupart des biologistes pensent que la principale force motrice de l'adaptation aux changements environnementaux est l'évolution biologique, c'est-à-dire la modification de la constitution génétique d'une population au cours des générations successives.

Concept de communauté:

Un groupe d'organismes constitue la population. Chaque population a des caractéristiques telles que la natalité, la mortalité, la structure par âge, la dynamique de croissance, etc. Mais lorsque plusieurs populations partagent un habitat commun et ses ressources, elles interagissent entre elles et se développent en une communauté biotique ou tout simplement, une communauté.

Des populations de micro-organismes, de plantes et d'animaux partageant un habitat commun et interagissant entre elles se développent en communautés biotiques. La composition d'une communauté biotique dans n'importe quel habitat dépend de la prévalence des conditions environnementales dans cet habitat et de l'amplitude écologique des populations d'espèces.

Ainsi, le climat et les autres conditions abiotiques et biotiques d'un habitat déterminent le type de communauté qui survit et se développe. Les organes d'une communauté présentent généralement des relations trophiques (alimentation et intimidation) entre eux. Ils interagissent également en partageant l'espace et il peut y avoir des interactions au niveau de la reproduction et du comportement.

Chaque communauté biotique présente un certain nombre de caractéristiques, telles que la diversité, la densité, la dominance, la composition et la stratification. Chaque communauté a sa limite spéciale. Parfois, la frontière entre deux communautés peut être très nette ou progressive.

La zone de transition ou de jonction entre deux ou plusieurs communautés diverses est appelée « éco-ton » 8221. L'éco-ton abrite une communauté appelée communauté éco-tonale avec des organismes de communautés qui se chevauchent et certains de types uniques.

Structure de la communauté:

Les communautés peuvent être petites, constituées de quelques populations d'espèces dans un petit espace, ou grandes, comprenant plusieurs populations d'espèces dans une vaste zone. Les structures, la composition et d'autres caractéristiques de la communauté peuvent être facilement décrites par observation visuelle sans mesure réelle.

Il s'agit d'une approche qualitative qui est plus facile que l'analyse quantitative de la population où des mesures sont réellement effectuées. Les communautés sont généralement classées par les écologistes de diverses manières, principalement en fonction des caractéristiques de l'habitat telles que la disponibilité de l'eau, une forte exposition ou d'autres caractéristiques de l'habitat.

Par exemple, selon la quantité d'eau disponible, les communautés végétales peuvent être hydrophytes (habitats aquatiques), mésophytiques (habitat du sol modérément humide) et xérophytes (habitat sec ou aride).

De même, les communautés poussant dans des conditions de lumière abondante sont appelées héliophytes et celles poussant à l'ombre scophytes. À l'identique, les communautés se développent sur divers habitats désignés comme communautés désertiques, communautés de montagne et communautés estuariennes, etc.

En général, une communauté est dynamique car elle évolue dans le temps. Cette nature dynamique se reflète dans la succession des organismes dans un habitat. Une série de changements entraîne le développement d'une communauté relativement stable, qui maintient sa structure et influence le climat de la région.

Une telle communauté stable et mature est appelée communauté climacique, tandis que les communautés d'étapes de succession sont appelées communautés sériques. Les structures, la composition et d'autres caractéristiques de la communauté végétale peuvent être décrites par des moyens qualitatifs ou quantitatifs.

Dynamique communautaire:

Les communautés sont des systèmes dynamiques en interaction constante avec un autre système, l'environnement, tout aussi dynamique. Les charges communautaires sont progressives et imperceptibles à tout moment mais facilement reconnaissables si elles sont observées à intervalles réguliers sur une longue période de temps. Des changements saisonniers dans les communautés végétales se produisent toujours à chaque endroit, en particulier dans les zones où la variation de température est importante.

Cependant, au cours d'une très longue période de temps à de nombreux endroits, les communautés ont atteint un stade de pointe et atteint un équilibre dynamique avec les changements environnementaux. Le processus de changement dans les communautés et leur environnement à un endroit au cours du temps est appelé « succession écologique ».


Aperçus généraux

La discussion désormais classique sur la nature des communautés date du début des années 1920, dont les deux opposants ont déjà été mentionnés dans l'Introduction : FE Clements avec son concept organiciste (Clements 1916) et HA Gleason avec son concept de continuum individualiste (Gleason 1926 ). Surtout dans l'ancien concept, on pensait que la communauté vivait comme un super-organisme, comme une unité fondamentale, dans une zone spécifique. Comme « la définition la plus générale que l'on puisse donner », C. J. Krebs (Krebs 1972) décrit une communauté dans son manuel classique comme « un assemblage de populations d'organismes vivants dans une zone ou un habitat prescrit ». La même année, MacArthur 1972, un livre sur l'écologie géographique, déclarait que « le but de l'écologie communautaire est de trouver des règles générales ». C'est cette quête pour trouver des règles générales en écologie communautaire qui a suscité de nombreux débats dans le domaine de l'écologie communautaire (théorique) jusqu'à présent. À partir des années 1960, l'accent au sein de l'écologie communautaire était sur l'étude de la dynamique des populations de paires d'espèces et la construction de modèles. Les publications importantes concernant ce sujet sont May 2001 et Tilman 1976. Ces publications étaient très importantes pour expliquer les systèmes à une ou quelques espèces mais ne fournissaient guère de règles générales pour les communautés existantes de nombreuses espèces, comme le mentionne Putman 1994, qui déclare que « . . . il est difficile de suivre le rythme et de conserver une vue d'ensemble complète de l'ensemble de la discipline. Plus récemment, des approches ont été présentées qui tentent de gérer l'explosion actuelle de données massives à haute résolution basées sur un échantillonnage au niveau individuel et des images satellites, qui tentent de les rassembler dans des modèles généraux en écologie communautaire. Les quatre livres suivants doivent également être mentionnés dans cette section : Macroécologie (Brown 1995, cité sous Contexte historique), Niches écologiques (Chase et Leibold 2003), Écologie communautaire (Verhoef et Morin 2010, cité sous Demandes), et Écologie communautaire (Morin 2011). Brown 1995 intègre des données d'écologie, de systématique, de biologie évolutive, de paléobiologie et de biogéographie pour étudier les problèmes, offrant une compréhension riche et plus complète de la façon dont les modèles de vie se sont déplacés à travers la terre au fil du temps. Il démontre également les avantages de la macroécologie pour la conservation, montrant comment elle permet aux scientifiques de regarder au-delà des espèces menacées et des communautés écologiques pour considérer la longue histoire et la grande échelle géographique des impacts humains. Dans Chase et Leibold 2003, des questions telles que « Pourquoi les espèces vivent-elles là où elles vivent ? » « Qu'est-ce qui détermine l'abondance et la diversité des espèces dans une zone donnée ? » et « Quel rôle les espèces jouent-elles dans le fonctionnement d'écosystèmes entiers ? partagent un même concept central : la niche écologique. Les auteurs définissent la niche comme incluant à la fois ce dont un organisme a besoin de son environnement et comment les activités de cet organisme façonnent son environnement. Verhoef et Morin 2010 fournit un aperçu de l'état de l'art en théorie et applications de l'écologie communautaire, avec une attention particulière à la topologie, la dynamique et l'importance de l'échelle spatiale et temporelle, ainsi que des applications aux problèmes émergents dans les écosystèmes dominés par l'homme , y compris la restauration et la reconstruction de communautés viables (voir Applications). Morin 2011 donne une introduction à une couverture de concepts et de théories au cœur de l'écologie communautaire, en utilisant des exemples tirés de systèmes terrestres, d'eau douce et marins, et en se concentrant sur les espèces animales, végétales et microbiennes. Tout au long, l'accent est mis sur l'interaction cruciale entre les observations, les expériences et les modèles mathématiques.

Chase, J.M. et M.A. Leibold. 2003. Niches écologiques : articuler approches classiques et contemporaines. Interactions interspécifiques. Chicago : Univ. de Chicago Press.

Bien que récemment le concept de niche ait eu une connotation négative parmi les écologistes, Chase et Leibold soutiennent que la niche est un outil idéal pour unifier des recherches disparates et des approches théoriques en écologie contemporaine. Leur concept de niche est suffisamment flexible pour inclure une variété de processus à petite et à grande échelle, allant de la compétition pour les ressources, la prédation et le stress à la structure de la communauté, la biodiversité et la fonction écosystémique.

Cléments, F.E. 1916. Succession végétale : Une analyse du développement de la végétation. Publication 242 de l'Institution Carnegie de Washington. Washington, DC : Institution Carnegie de Washington.

Le magnus opus de Clements, dans lequel il concevait la communauté comme un super-organisme dont les espèces membres sont étroitement liées à la fois maintenant et dans leur histoire évolutive commune. Ses idées sont dépassées mais sont évoquées dans un contexte historique.

Gleason, H. A. 1926. Le concept individualiste de l'association végétale. Bulletin du Torrey Botanical Club 53.1: 7–26.

Dans ce individualiste concept, qui contraste avec Clements 1916, Gleason a vu la relation d'espèces coexistantes comme simplement le résultat de similitudes dans leurs exigences et leurs tolérances. Bien que la vision actuelle soit proche du concept individualiste, cet article n'est mentionné que dans un contexte historique.

Krebs, C.J. 1972. Ecologie : L'analyse expérimentale de la distribution et de l'abondance. New York : Harper et Row.

Un manuel très utilisé sur l'écologie dans les années 1970. Comme l'a mentionné l'auteur, "Ce livre n'est pas une encyclopédie de l'écologie, mais une introduction à ses problèmes." Elle aborde l'écologie de manière générale, et non comme l'écologie par biotope.

MacArthur, R.H. 1972. Écologie géographique : modèles de distribution des espèces. New York : Harper & Row.

Ce livre constitue la somme de l'œuvre de toute une vie de l'un des scientifiques les plus influents de notre temps. Selon MacArthur, la structure de l'environnement, la morphologie de l'espèce, l'économie du comportement des espèces et la dynamique des changements de population sont les quatre ingrédients essentiels des modèles biogéographiques.

Mai, R.M. 2001. Stabilité et complexité des écosystèmes modèles. 2e éd. Repères de Princeton en biologie. Princeton, New Jersey : Université de Princeton. Presse.

Publié à l'origine en 1973. Robert May a abordé dans ce livre classique les questions suivantes : Qu'est-ce qui fait que les populations se stabilisent ? Qu'est-ce qui les fait fluctuer ? Les populations des écosystèmes complexes sont-elles plus stables que les populations des écosystèmes simples ? Ce livre a joué un rôle clé dans l'introduction de modèles mathématiques non linéaires et l'étude du chaos déterministe en écologie.

Morin, P. J. 2011. Écologie communautaire. 2e éd. Oxford : Wiley-Blackwell.

Cette deuxième édition mise à jour donne une introduction à une couverture équilibrée de concepts et de théories au cœur de l'écologie communautaire, en utilisant des exemples tirés de systèmes terrestres, d'eau douce et marins, et en se concentrant sur les espèces animales, végétales et microbiennes. Il offre une ressource précieuse pour les étudiants avancés de premier cycle et les étudiants diplômés.

Putman, R.J. 1994. Écologie communautaire. Londres et New York : Chapman & Hall.

Il s'agit d'un manuel standard typique pour les étudiants avancés en écologie, avec une division en chapitres suivant les éléments de base de l'écologie communautaire (définitions, interactions entre les populations, réseaux trophiques, théorie des niches, etc.).

Tilman, D. 1976. Compétition écologique entre les algues : Confirmation expérimentale de la théorie de la compétition basée sur les ressources. Science 192.4238: 463–465.

Dans des études en laboratoire de deux espèces de diatomées d'eau douce potentiellement limitées par le phosphate et le silicate, tous les résultats possibles de la compétition écologique, y compris la coexistence stable, ont été trouvés, l'abondance relative de ces nutriments déterminant le résultat de la compétition. Cet article important est récurrent dans de nombreux manuels où sont donnés des exemples de compétition entre deux espèces.

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Le contexte

Cette CURE a été mise en œuvre dans un cours de 20 étudiants qui se sont réunis deux fois par semaine pendant 80 minutes par réunion sur une période de 10 semaines. Les prérequis comprennent l'écriture d'introduction et les statistiques, ainsi que des cours de biologie de division inférieure et d'écologie générale et d'évolution.Cette CURE a capitalisé sur le milieu marin local à 15 minutes du campus. En raison de la courte durée des cours, les étudiants ont participé à des enquêtes sur le terrain en dehors des heures de cours. Trois dates/heures étaient disponibles pour permettre la flexibilité.

Public cible:Majeur, Non-majeur, Division Supérieure
CURE Durée:Un mandat complet


Les 2 principales méthodes d'échantillonnage des communautés végétales | Écologie

Lorsque la végétation doit être étudiée le long d'un gradient environnemental ou d'un éco-ton (par exemple, zones tropicales à tempérées, zones à fortes ou faibles précipitations ou gradient de précipitations, zones adjacentes avec différents types de sols, etc.), une ligne est tracée à travers un peuplement ou plusieurs stands à angle droit. Cette méthode d'échantillonnage linéaire de la végétation est appelée transect.

Selon l'objet d'étude, deux types de transects peuvent être tracés :

(a) Transect de ligne ou Interception de ligne, et

L'étendue de la zone détermine le nombre et la taille des transects. Lorsque des transects sont utilisés pour échantillonner la distribution verticale de la végétation (c'est-à-dire la stratification), ils sont appelés « bissectes ».

(a) Transect de ligne :

Dans ce type de transect, la végétation est échantillonnée uniquement sur une ligne (sans aucune largeur). Une ligne est posée sur la végétation avec un ruban en acier métrique ou une chaîne en acier ou une longue corde et maintenue fixée à l'aide de piquets ou de crochets. Cette ligne touchera quelques plantes sur son chemin d'un point à l'autre. L'ob­server commencera à enregistrer ces plantes à partir d'une extrémité et se déplacera progressivement vers l'autre extrémité.

À partir de ce type de transect, des informations de suivi pourraient être collectées :

(i) Le nombre de fois où chaque espèce apparaît le long de la ligne,

(ii) La tendance à l'augmentation ou à la diminution de la dissidence entre les individus d'une espèce,

(iii) Le pourcentage d'occurrence d'espèces différentes par rapport à l'ensemble des espèces,

A partir des observations dans un certain nombre de ces transects parallèles, des commentaires peuvent être faits sur l'habitat et d'autres conditions environnementales sur différentes parties du transect. Chaque espèce a sa propre amplitude écologique et exprime provisoirement l'état de l'eau disponible et d'autres conditions édaphiques, l'humidité atmosphérique, la disponibilité de la lumière, le pâturage et d'autres pressions biologiques.

(b) Transect de ceinture :

La ceinture est une longue bande de veg­etation de largeur uniforme. La largeur de la ceinture est déterminée en fonction du type de végétation ou de la strate de végétation non étudiée. Dans la végétation herbacée proche, elle mesure généralement 10 cm, mais elle varie de 1 à 10 m en forêt claire. La longueur de la végétation est déterminée en fonction de l'objet de l'étude.

Si un transect est essentiel, les lignes doivent être marquées à l'aide de piquets en bois profonds à intervalles réguliers. Une ceinture pourrait être maintenue isolée en installant une haute clôture en treillis métallique sur tous ses côtés, gardant un espace de sécurité par rapport aux lignes.

Une ceinture est généralement étudiée en la divisant en segments de taille égale. La longueur de chaque segment est généralement égale à la largeur du transect. Ces segments sont parfois appelés quadrats. Les transects en ceinture sont utilisés pour déterminer et comprendre le changement progressif de la dominance de l'abondance, de la fréquence et de la distribution des différentes espèces dans la région de transition entre deux types de végétation différents.

(c) Couper en deux :

La structure de la végétation en tenant compte de la hauteur relative, de la profondeur et de la propagation latérale des plantes dans les parties aériennes et souterraines pourrait être déterminée par l'utilisation de bissectrices. Il s'agit essentiellement d'un transect linéaire le long duquel une tranchée a été creusée à une profondeur supérieure à celle des systèmes racinaires les plus profonds. L'étendue des différentes parties aériennes et souterraines est soigneusement mesurée et tracée à l'échelle sur du papier millimétré.

Cette méthode révèle la forme et l'interrelation des systèmes non souterrains de différentes espèces poussant dans la communauté et aussi leur relation avec différents types et/ou couches de sol.

Ainsi, les études bisect fournissent les informations suivantes :

(i) Une image floristique approximative de la communauté,

(ii) Répartition stratigraphique des différentes espèces,

(iii) Utilisation de l'espace par différentes espèces,

(iv) Structures souterraines des usines,

(v) Disposition et étendue du système racinaire, etc.

Méthode n° 2. Méthode des quadrats :

Le quadrat est une zone d'échantillon carrée de taille variable délimitée dans la communauté végétale à des fins d'étude détaillée. Généralement, un certain nombre de quadrats sont étudiés pour acquérir des données raisonnablement fidèles afin de réaliser différents caractères analytiques et synthétiques de la communauté végétale.

Il est également utilisé efficacement pour déterminer la différence exacte ou les similitudes dans la structure et la composition entre deux ou plusieurs communautés végétales de végétation apparentée ou non apparentée.

Les quadrats peuvent être de quatre types :

Enrôler les noms des différentes espèces poussant dans le quadrat.

Enregistre le nombre d'individus de chaque espèce représentés dans chaque quadrat.

Ceci enregistre la position et les zones couvertes par les branches, les tapis ou les touffes d'herbes, de mousses, etc. sur le papier coordonné ou quadrillé. Ces graphiques aident à comparer tout changement dans la structure de la communauté dans le futur.

Il est utilisé pour l'étude de la biomasse ou du poids de chaque espèce, tous les individus sont arrachés (mais lorsque le poids d'un organe par­ticulaire, par exemple, branche, feuille et fruit est à déterminer, seul l'organe concerné est coupé ou récolté) et son poids frais ou sec est enregistré.

La démarcation ou la disposition de différents types de quadrats sont fondamentalement les mêmes. Généralement, un cadre en bois réglable est préparé avec des perforations à intervalles réguliers sur chaque bras. Quatre bras sont fixés sur le terrain à l'aide de longs clous ou de crochets d'arpenteur et il est prêt à fournir les données nécessaires pour la liste, le comptage de liste et le quadrat de clip.

Mais, dans le quadrat graphique, plus de clous ou de crochets sont fixés aux perforations sur les bras du quadrat à intervalles réguliers. Les clous des bras opposés sont reliés par des fils pour diviser la parcelle en un certain nombre de quadrats plus petits pour faciliter l'enregistrement de la zone couverte par les plantes individuelles sur un papier coordonné à l'échelle. Lorsque de tels cadres en bois ne sont pas facilement disponibles, ils peuvent être remplacés par de longs fils ou des cordes.

La meilleure taille de quadrat à utiliser dans une communauté doit être déterminée avec soin. Elle doit être suffisamment grande et suffisamment de quadrats doivent être étudiés pour produire des résultats fiables.

Taille des quadrats :

La taille des quadrats à utiliser dans une communauté donnée est déterminée en construisant une courbe d'aire d'espèce. Cela se fait en échantillonnant la végétation avec la méthode des quadrats imbriqués.

Les quadrats imbriqués sont une série de quadrats superposés dont la taille augmente progressivement et peuvent être pratiqués de la manière suivante :

Conditions:

(ii) des crochets d'arpenteur ou de longs clous,

Procédure:

Mettez deux clous ‘O’ et 'Y' à 5 m l'un de l'autre. Placez le clou « X » à 5 m du clou ‘O’ à angle droit avec le bras OY. Reliez YO et OX par un long fil. Placez les clous A & B sur OX et OY, respectivement, à 50 cm de ‘O’. À l'aide d'un autre clou, faites un carré de 50 cm x 50 cm (Quadrate n° 2) Ne notez que les espèces nouvellement observées dans la liste.

De même, délimitez les quadrats nos 3, 4, 5, etc. en augmentant la longueur des bras de 50 cm à chaque pas. Continuez le processus tant qu'un nombre reconnaissable de nouvelles espèces est ajouté à chaque fois (Fig. 3.4).

Sélection de quadrats :

Pour étudier une communauté végétale, un certain nombre de quadrats doivent être étudiés. Comme les données collectées seront traitées statistiquement, les quadrats doivent être placés au hasard, sans biais pour une région particulière au sein de la communauté. Il existe un certain nombre de méthodes pour une telle sélection aléatoire de quadrats.

Peu de ces méthodes sont données ci-dessous:

(je) Recueillir ou préparer une carte de la zone à l'étude. Tracez un certain nombre de lignes verticales ou horizontales et numérotez-les séparément. Les numéros des lignes verticales et horizontales doivent être écrits séparément sur de petits morceaux de papier et conserver ces deux ensembles de carrés de papier dans deux béchers séparés.

Mélangez ces nombres dans chaque bécher. Tirez un nombre dans chaque bécher et marquez l'endroit où la ligne représentant ces deux nombres s'est croisée. Dessinez ces paires de nombres à plusieurs reprises pour trouver les positions d'un nombre souhaité de quadrats et marquez correctement les emplacements.

(ii) Entrez dans la zone les yeux bandés et un bâton à la main. Jetez le bâton par-dessus votre épaule à différentes parties de la végétation. Chacun de ces points où le bâton tombe doit être sélectionné comme zone d'échantillonnage. A des fins expérimentales, les quad­rats sont parfois marqués de façon permanente à l'aide de chevilles en bois profondément enfoncées aux quatre coins et étudiés à différents moments selon les besoins du programme de travail.

Pour comprendre la pression biotique sur la végétation comme le pâturage, ou pour enregistrer son histoire de développement, certaines parcelles d'échantillonnage sont nécessaires pour être maintenues isolées en les clôturant correctement avec des grillages.

C'est la méthode photographique d'enregistrement des caractères dynamiques de la communauté végétale. Dans cette technique, une parcelle particulière de la végétation est photographiée périodiquement en gardant la caméra dans la même direction et à la même hauteur. Cela se fait en fixant de façon permanente trois piquets en bois à un endroit dans la végétation de sorte que les bases d'un trépied pour appareil photo puissent être fixées sur ces piquets.

La technique est efficacement utilisée pour surveiller la dégradation ou le rétablissement) des parcours, la succession secondaire d'un lieu dénudé, la propagation d'une maladie ou même de certaines mauvaises herbes nouvellement introduites dans la zone. Comme ces changements se produisent progressivement et très lentement, il est essentiel de conserver une trace détaillée et permanente à des fins de comparaison. Une série de photographies illustre très bien cet enregistrement.

L'âge de différents types de plans ligneux (par exemple, arbres, arbustes) peut être déterminé en comptant les anneaux de croissance annuels des tiges aériennes ou souterraines. Les cernes de croissance peuvent également révéler chronologiquement l'histoire climatique d'un lieu comme les années de fortes précipitations ou de sécheresse, la présence de certains produits chimiques dans le sol ou l'atmosphère, les incendies de forêt, les fortes chutes de neige, etc.

La méthode est également importante pour déterminer les stades successifs de développement d'une végétation et notamment la séquence des dominantes et des sous-dominantes.


Qu'est-ce qui régit le montage et le démontage de la communauté ?

Les déterminants de la structure et de la composition de la communauté sont au cœur de l'écologie communautaire et ont tendance à s'aligner sur l'un des trois concepts modaux suivants : assemblage d'interaction, assemblage d'environnement ou assemblage neutre (Fig. 4). L'assemblage d'interaction est profondément enraciné dans l'écologie des communautés et met l'accent sur la niche eltonienne (66, 67), considérant que les communautés sont principalement structurées par de fortes interactions entre les espèces (8, 33). De telles interactions peuvent inclure la facilitation, le mutualisme et les relations trophiques (prédation, parasitisme, herbivore), mais la compétition pour les ressources est souvent traitée comme la première parmi les égaux (68, 69). Les communautés basées sur l'interaction ont une adhésion limitée, régie par des processus de population d'équilibre tels que déterminés par des interactions interspécifiques (7, 8, 68). En revanche, l'assemblée neutre considère que les communautés sont entièrement structurées par des processus aléatoires, en particulier la dispersion, le recrutement et la mortalité (70). Les communautés neutres ont des membres pratiquement illimités, ne sont pas en équilibre et portent des empreintes historiques. Enfin, les communautés sous assemblage d'environnement sont principalement structurées par les réponses physiologiques et démographiques des espèces à l'environnement physique (19, 33). Le concept environnement-assemblage est également basé sur la niche mais met l'accent sur la niche grinnellienne (6, 19, 67). Il est fondé sur toutes les espèces ayant des exigences ou des tolérances environnementales finies, qui imposent des filtres forts sur l'appartenance à la communauté. La composition de la communauté est régie par le chevauchement des niches fondamentales (grinnelliennes) des membres potentiels avec la réalisation environnementale locale. Ces trois concepts ne s'excluent pas mutuellement, et des efforts ont été faits pour concilier assemblage d'interaction et assemblage neutre (71 ⇓ –73). L'assemblage de l'environnement a reçu moins d'attention en écologie communautaire que les deux autres, bien qu'il sous-tend l'explosion récente de modèles empiriques prédisant la distribution et l'abondance des espèces et la composition de la communauté dans divers scénarios de changement climatique (74).

Trois principaux loci d'explication des propriétés de la communauté : l'interaction des espèces, le forçage environnemental et les processus neutres qui provoquent la dérive écologique. Les processus interagissent entre ces domaines. Le changement environnemental (par exemple, le changement climatique) peut être le principal moteur des changements dans les propriétés de la communauté, à la fois directement (réponses organisationnelles et démographiques) et indirectement (en modifiant les interactions entre les espèces et en mettant en mouvement des processus neutres). Le changement et la variabilité climatiques perturbent et redirigent continuellement les processus dans les trois loci pour remodeler les propriétés de la communauté.

Le soutien paléoécologique à l'assemblage de l'environnement est très fort, reposant à la fois sur des fondements théoriques (19, 75) et empiriques (par exemple, 20, 76 ⇓ ⇓ –80). Les paléoécologues considèrent généralement d'abord le changement environnemental, en particulier le changement climatique, comme un moteur des types de dynamique illustrés dans les Fig. 2 et 3, et ils ne cherchent souvent pas plus loin. Ils trouvent une justification implicite dans trois décennies de comparaisons à grande échelle d'enregistrements paléoécologiques avec des enregistrements paléoenvironnementaux (20, 77, 79) et avec des simulations paléoclimatiques à partir de modèles de circulation générale (44, 51). En soi, la dérive écologique produirait une mosaïque de types de communautés indépendantes des mosaïques environnementales. Cependant, le modèle temporel à Tower Lake (Fig. 2) est similaire à celui d'autres sites du centre du Haut-Michigan et des régions au sud et à l'est. La cohérence spatio-temporelle des assemblages fauniques et floraux sur de vastes régions (18, 77, 81, 82) suggère des contrôles globaux, et le climat n'a pas de concurrent convaincant pour expliquer la cohérence régionale.

Si l'assemblage de l'environnement semble nécessaire pour expliquer la dynamique observée dans les données paléoécologiques, est-il suffisant ? Les espèces et les populations ne sont pas des boules de billard renversées dans le paysage par le changement climatique Le changement climatique entraîne un changement communautaire via des processus impliquant des individus, des populations et des communautés. Les interactions écologiques sont importantes et, en fin de compte, les changements observés dans les séries chronologiques paléoécologiques représentent les résultats des interactions entre les populations de différentes espèces, influencées par un environnement changeant (Fig. 4). Bien que ces interactions se produisent localement et souvent brièvement, même les schémas géographiques les plus larges sont des agrégations spatiales d'interactions locales, et tous les changements temporels, quelle que soit l'échelle, sont les résultats ultimes des processus et des interactions de population. La dynamique paléoécologique (figures 2 et 3) ne peut être pleinement comprise sans tenir compte des processus de population et des interactions entre les espèces.

L'assemblage neutre est formellement incorporé dans un cadre théorique qui suppose que les propriétés de niche ne sont pas pertinentes pour la structure et la composition de la communauté, qui découlent entièrement de la dérive écologique (70). Les processus de dérive sont effectivement aléatoires en ce qui concerne les propriétés de niche des espèces (Eltonienne ou Grinnellienne), produisant des réalisations de la communauté qui ne peuvent être prédites à partir de l'environnement dominant ou des interactions entre les espèces. La dérive écologique a une histoire distinguée en paléoécologie Davis (27, 28), par exemple, a soutenu que la composition des communautés forestières holocènes était largement déterminée par des processus effectivement aléatoires de dispersion des graines et la proximité de refuges glaciaires. Bien que ce point de vue ait été largement remplacé par l'assemblage de l'environnement ces dernières années, l'attention se recentre sur les contingences historiques (35), qui représentent des processus d'assemblage neutres. Les interactions inter-échelles (83) impliquant la variabilité climatique et les réponses écologiques à différentes échelles temporelles conduisent à des résultats contingents, avec de fortes influences des processus historiques (mortalité, perturbation, dispersion, recrutement) (35). Ces processus historiques, bien qu'ils impliquent à la fois des attributs de niche eltonienne et grinnellienne, sont effectivement neutres car les résultats écologiques des années, des décennies ou des siècles plus tard ne peuvent être prédits à partir des propriétés de niche et de l'environnement uniquement. Des études paléoécologiques récentes en fournissent de nombreux exemples (35, 84, 85).

La question de savoir si l'assemblage de l'environnement est nécessaire pour expliquer les enregistrements paléoécologiques a été soulevée par une étude récente qui a simulé des séquences polliniques sur la base d'hypothèses neutres (86). Les profils simulés partagent des caractéristiques avec les diagrammes observés (par exemple, les figures 2 et 3) : dominance successive de différentes espèces, combinaisons changeantes d'espèces et renouvellement de la composition et de l'abondance des espèces. L'étude fournit une leçon d'avertissement, démontrant comment une structure temporelle peut survenir en l'absence d'un mécanisme de structuration cohérent, et montrant que le forçage environnemental ne doit pas être tenu pour acquis. La séquence pollinique de Petén-Itzá (Fig. 3) a été utilisée dans un test explicite pour savoir si les changements de végétation sont attribuables à la dérive écologique ou aux changements environnementaux (55). Cette étude va au-delà de la simple comparaison pour intégrer une hypothèse alternative explicite (assemblage neutre) mais conclut que le changement environnemental explique la plupart des modèles observés. De même, McGill et al. (81) ont trouvé que les assemblages de mammifères étaient plus cohérents dans l'espace et dans le temps que ne le prédisaient les assemblages neutres, bien que les modèles n'aient pas été spécifiquement attribués à l'environnement ou à l'assemblage d'interaction.

Tout comme les processus neutres interagissent avec les changements environnementaux (35), il en va de même pour les interactions entre les espèces (Fig. 4). Un changement modeste de température ou d'humidité peut déplacer l'équilibre concurrentiel en faveur d'une espèce, entraînant une augmentation de cette espèce au détriment des autres. Le changement climatique peut rendre les circonstances plus ou moins favorables aux consommateurs, conduisant à des changements dans les populations d'hôtes ou de proies ou à des interactions modifiées entre les plantes, les herbivores et le climat (33, 87). Les effets peuvent être profonds, l'assemblage de l'environnement étant subordonné aux interactions entre les espèces, ainsi que l'inverse (88). Par exemple, le déclin des mégaherbivores à la fin de la période glaciaire peut avoir été un facteur proximal de changements de végétation qui ont finalement été une réponse aux changements climatiques survenus des siècles ou plus auparavant (89).

En dernière analyse, il est futile de se demander si les communautés sont structurées par des processus d'interaction, de neutralité ou d'assemblage de l'environnement. 91). Le changement environnemental est un puissant moteur de changement communautaire et devrait être intégré plus explicitement dans l'écologie communautaire (33). Les interactions entre les espèces régissent les résultats communautaires des changements environnementaux, souvent de manière subtile, et devraient être considérées plus explicitement dans l'explication paléoécologique.Les interactions de processus neutres avec les changements environnementaux et les interactions entre espèces introduisent des indéterminations ainsi que des héritages historiques qui peuvent persister sous forme d'anachronismes locaux ou même régionaux. Des études paléoécologiques, éclairées par l'écologie communautaire, peuvent révéler les conséquences à court et à long terme de ces interactions.


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Le Pôle Population et Ecologie Communautaire (PCE) soutient la recherche qui fait progresser la compréhension conceptuelle ou théorique de l'écologie des populations, des interactions entre les espèces et de la dynamique des communautés dans les habitats terrestres, humides et d'eau douce. Les sujets soutenus comprennent la dynamique des populations d'espèces individuelles, la démographie et les interactions écologiques fondamentales affectant les populations, les communautés et leurs environnements. Les thèmes incluent, sans s'y limiter : la régulation de la population la structure du réseau trophique et la dynamique trophique la compétition, la prédation, le mutualisme et le parasitisme les mécanismes de coexistence et le maintien de la diversité des espèces l'assemblage de la communauté la paléoécologie l'écologie du paysage la conservation et la restauration la biologie l'écologie comportementale et la macroécologie.

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