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Cours écologie

L3 protection des végétaux

Tout organisme est soumis dans son milieu à l'action simultanée d'agents climatiques,

édaphiques, chimiques ou biologiques très variés. Un facteur écologique est un élément du

milieu susceptible d'agir directement sur les êtres vivant au moins durant une phase de leur cycle de vie. Ces facteurs peuvent être abiotiques ou biotiques.

Synthèse climatique

Tous les facteurs climatiques agissent en même temps pour former un milieu climatique, et pour estimer leur influence sur le milieu divers systèmes sont proposés. Les plus utilisés en région méditerranéenne sont : Le diagramme ombrothermique de BAGNOULS et GAUSSEN et le climagramme pluviométrique d'EMBERGER, ils servent à résumer le bioclimat d'une station donnée par trois paramètres fondamentaux du climat: précipitations (mm) - températures maximales et minimales (°C).

Diagramme ombrothermique de BAGNOULS et GAUSSEN

BAGNOULS et GAUSSEN ont mis en place un diagramme ombrothermique pour

évaluer la durée et l'intensité de la saison sèche pendant l'année, en se basant sur la formule

P= 2 T dont les mois secs sont définis, quand la courbe des précipitations est située au- dessous de celle des températures moyennes. Ces graphiques permettent de suivre facilement la suite des saisons et l'importance de leur sécheresse. Diagramme ombrothermique de Bagnouls et Gaussen de la période (1996-2016) de la région de

Laghouat

2 2 station donnée en calculant le quotient Q2 à partir de la formule: Q2 = 2000P/ M2m2, dont

P: précipitation annuelle (mm)

M: la température maximale du mois le plus chaud en °C m: la température minimale du mois le plus froid en °C Les différents étages bioclimatiques au niveau du cli 3

I. Les facteurs abiotiques

1- Les facteurs abiotiques en milieu aérien

En milieu aérien trois facteurs abiotiques principaux vont agir sur les populations : la lumière, la température et la pluviométrie. Le rayonnement solaire représente la source

d'Ġnergie primaire associée à deux des facteurs écologiques fondamentaux : lumière et

chaleur.

A. La lumière

Elle joue un rôle principal dans la plupart des phénomènes écologiques. Son intensité

biosphère. Sa durée contrôle la croissance des plantes et leur floraison, mais aussi

l'ensemble du cycle ǀital des espğces animales. La lumière peut être décomposée en deux

ĠlĠments ͗ l'intensitĠ et la photopĠriode. L'intensitĠ de la lumiğre varie en fonction de la latitude et en fonction des saisons. commande la photosynthèse. Elle peut être un facteur limitant autant pour les hautes valeurs que pour les faibles. Un edžemple permet d'illustrer son action sur les populations. En fonction de des plantes héliophiles et sciaphiles.

Les héliophiles sont représentées par les plantes cultivées, de nombreux végétaux arbustifs

(romarin) et des arbres de forêt claire (une espèce végétale ayant d'importants besoins en

lumière pour se développer)

Les sciaphiles sont représentées par les espèces de sous bois (fougères) et les jeunes stades

de la majoritĠ des espğces d'arbres (Hêtre).Les plantes ou les groupes de plantes qui ont besoin d'ombre pour se dĠǀelopper. animaux ou végétaux. Pour rappel, la photophase est la période diurne et la scotophase, la période nocturne. La photopériode contrôle la germination et la floraison de nombreux végétaux. l'alternance jour-nuit. Les migrations animales sont aussi sous la dépendance de la photopériode : cas des oiseaux en automne.

B. La température

La température représente un facteur limitant de toute première importance car elle de la totalité des espèces de la biosphère. Pour une augmentation de tempĠrature de 10ΣC, l'accĠlĠration du métabolisme est de l'ordre de 2. La tempĠrature agit directement sur les activités enzymatiques et contrôle directement la respiration, la croissance, la photosynthèse... Une température constante n'a souvent plus favorable. 4

entre -200 et +100°C. Certaines formes de durée résistent au delà de -180°C : spores de

champignons, kystes de nĠmatodes, spermatozoŢde humain. A l'opposĠ les cyanobactĠries

se dĠǀeloppent dans des eaudž de tempĠrature dĠpassant 80ΣC. L'Ġcart madžimum de

température supporté par une espèce ne dépasse pas 60°C. Quelques exemples de réaction des populations aux températures extrêmes : Les sont capables de vivre au-delà de 50°C.

Chez les animaux plus évolués, la réponse à la chaleur se fait en augmentant la

circulation périphérique afin de favoriser la transpiration. Cela permet ainsi par évaporation

de cette transpiration de diminuer la température de la peau. De nombreux animaux ont aussi une rĠponse comportementale en s'enfouissant lors des pĠriodes de forte chaleur (jour). Des réponses morphologiques au froid existent chez les animaux homéothermes. Chez les renards et les lapins, la longueur des pattes et des oreilles décroissent quand le milieu devient plus froid. C'est une adaptation morphologique a pour effet de diminuer les pertes de chaleur par échange cutané en permettent donc des Ġconomies d'Ġnergie lors de la thermorégulation en milieu froid.

Tous les êtres vivants n'affrontent pas les conditions dĠfaǀorables. Il edžiste des

organismes susceptibles d'ġtre edžposĠs ă une phase de gel ou de chaleur excessive au cours

de leur cycle ǀital subissent des arrġts de dĠǀeloppement ou d'actiǀitĠ pendant les périodes

défavorables. ¾ Si ces arrêts sont facultatifs, on parle de quiescence : déclenchement uniquement si

les conditions sont défavorables et arrêt dès que les conditions sont à nouveau

favorables. Ainsi, un certain nombre de mammifères entrent en vie ralentie pendant l'hiǀer. ¾ Si ces arrêts sont obligatoires, on parle de diapause : déclenchement automatique La diapause sous climats tempérés est induite par les photopériodes courtes.

C. Pluviométrie et hygrométrie

La répartition annuelle des précipitations est importante aussi bien par son rythme Plusieurs auteurs ont proposé des indices permettant de mesurer le bilan hydrique zones méditerranéenne et permet de mesurer la plus ou moins grande ariditĠ de l'air. L'interfĠrence entre tempĠrature et prĠcipitation donne de bonnes indications pour

la répartition des végétaux et donc des autres êtres vivants associés. En Californie, en été, le

5 Les plantes xérophytes (de milieu sec) présentent diverses adaptations : accumulation d'eau dans les tissus, disparition des feuilles, mise en place d'une cuticule

étanche, système racinaire très profond. Les animaux xérophiles possèdent des adaptations

destinĠes ă limiter les pertes d'eau par Ġǀaporation et edžcrĠtion. Ces animaudž ne boivent

excrète une urine très concentré et peut perdre25% de son poids sans périr de déshydratation. De nombreux animaux s'enfouissent dans des caǀitĠs audž heures les plus chaudes pour limiter la déshydratation.

A l'opposĠ, il existe des êtres vivants hygrophiles (plantes épiphytes des forêts tropicales,

plantes ripicoles des milieux aquatiques) et des amphibies (grenouilles, nénuphar).

D. Autres paramètres climatiques

Les principaux autres paramètres climatiques sont le vent et la neige. Néanmoins,

leur action est limitée à quelques milieux particuliers. Ils peuvent constituer un facteur

limitant dans certains biotopes.

Sous l'influence des ǀents ǀiolents, la ǀĠgĠtation est limitĠe dans son dĠǀeloppement

(nanisme). La neige exerce des contraintes thermiques et mécaniques. La couche neigeuse

protège efficacement du froid : la température du sol peut être de 20°C avec60 cm

d'Ġpaisseur de neige. Elle peut constituer un facteur défavorable dans les endroits où elle reste trop longtemps et où elle réduit la période de végétation. En conclusion, les facteurs climatiques n'agissent pas sĠparĠment mais simultanément. Dans le milieu terrestre, le couple température-hygrométrie reste prédominant.

2- Les facteurs abiotiques en milieu aquatique

A. Les facteurs physiques

aux mêmes profondeurs : les premières à être arrêtées sont les rouges, les dernières les

position de chaque algue dépend de sa capacité à capter la lumière présente à une

profondeur donnée.

B. Les facteurs chimiques

particulier l'odžygğne et le diodžyde de carbone. Les sels minéraux nutritifs sont toujours en faibles concentrations dans les milieux aquatiques naturels. Cela en fait des facteurs limitant pour la croissance des végétaux en milieu océanique. 6

C. Les facteurs abiotiques dans les sols

Le sol est une formation meuble constituée d'un complexe organo-minéral qui

résulte de la transformation superficielle des roches sous l'action conjointe des agents

météoriques et des êtres vivants. Le sol se caractérise par la quasi-absence de lumière car

c'est un milieu opaque. autres propriétés physiques découlent de ces deux caractéristiques.

La Tedžture et structures d'un sol

La texture d'un sol dépend du calibre des particules qui le composent. La fraction

grossière comprend les cailloux et les graviers d'un diamètre supérieur à 2 mm. La fraction

fine est répartie en sables, limons et argiles. Appartiennent à la catégorie des sables les particules dont le diamètre est compris entre 2 mm et 20 ʅm, la catĠgorie des limons ǀa

de20 ă 2 ʅm, les argiles sont infĠrieures ă 2 ʅm. En gĠnĠral, les grains de sable, rugueudž au

microscope ; elles laissent une trace semblable à de la farine quand on les écrase entre les elles sont mouillées. La texture d'un sol détermine sa productivité. D'ordinaire, les sols sableux ne peuvent pas stocker suffisamment d'eau pour une alimentation correcte des plantes et ils perdent une grande partie de leurs sels minéraux, qui migrent dans le sous-sol. Les sols qui comptent

un pourcentage plus élevé de particules fines, comme les argiles et les limons, sont

d'excellents réservoirs d'eau et contiennent des substances minérales directement absorbables par les végétaux. Les sols qui contiennent une forte proportion de particules de

la taille des argiles sont composés en grande partie de minéraux argileux qui ont tendance à

se gorger d'eau. Ce sont des sols lourds, collants, difficiles à labourer et souvent mal aérés,

ce qui nuit à la croissance normale des plantes. La structure d'un sol correspond au mode d'assemblage de ses particules. (Le contenu total est décrit en détail au niveau du résumé de TD)

II. Influence des facteurs abiotiques

Ces facteurs abiotiques comprennent les facteurs climatiques, hydrologiques et édaphiques.

Aǀant de les Ġtudier plus prĠcisĠment, il conǀient de dĠgager les principes d'interaction

entre les populations (ou les individus qui les composent) et ces facteurs.

A. Notion de facteur limitant

plante cultivée dépend de la météorologie et de la qualité des sols. Chaque milieu peut être caractérisé par un ensemble de paramètres. Ainsi dans les

écosystèmes continentaux, la température et la pluviométrie sont des facteurs importants.

Par contre, l'altitude peut ġtre dĠcomposĠe en un ensemble de plusieurs facteurs élémentaires (température, pression atmosphérique, etc.). 7 critique se conduira alors comme facteur limitant. moment ou à un autre de se comporter comme des facteurs limitants. Loi de tolérance : pour tout facteur de l'enǀironnement edžiste un domaine de ǀaleurs ou

gradient (nommé intervalle de tolérance) dans lequel tout processus écologique sous la

dĠpendance de ce facteur pourra s'effectuer normalement. C'est donc seulement ă Cette loi permet en fonction d'un facteur du milieu, de dĠterminer plusieurs zones pour la survie de la population : zone optimale (zone où la population est dans des conditions favorables), zone de tolérance (zone où la population se maintient bien que le facteur abiotique devient défavorable). zone létale (zone où la population ne peut plus survivre). La zone optimale et la zone de tolĠrance forment l'interǀalle de tolĠrance. facteur abiotique. abiotique Pour plus de clartĠ, prenons l'edžemple du facteur tempĠrature, suiǀant l'amplitude

2.5 et 2°C (il est dit oligotherme car vivant dans un milieu froid), les madrépores

8 vivent dans les massifs coralliens entre 20 et 27°C (ils sont dit polythermes car vivants dans un milieu chaud).

Trematomus bernacchii madrépores

eurythermes (Boreus hyemalis, insecte de la zone nivale des Alpes qui demeure actif entre -12 et 32°C). De façon plus générale, les espèces euryoeciques sont dites de forte valence limitant est étroit sont dites de faible valence écologique.

Boreus hyemalis

B. Adaptation audž facteurs de l'enǀironnement temporelles et/ou spatiales des facteurs limitant du milieu auquel elles sont inféodées. Les espèces peuvent répondre à trois niveaux différents.

B-1- L'acclimatation

expression de la plasticité écologique des espèces. Chez les poissons, toute modification de la tempĠrature de l'eau sur plusieurs mois induit un phĠnomğne d'acclimatation. La modification de tempĠrature de l'eau pour acclimater les poissons doit être lente pour que les processus physiologiques puissent se mettre en place : échelle de la saison par exemple. 9 Globalement pour le facteur tempĠrature, on peut Ġtablir deudž groupes d'animaudž suivant leurs réactions aux fluctuations de température : les poïkilothermes: la température corporelle est voisine du milieu extérieur et suit ses fluctuations (dits à sang froid) Les homĠothermes͗ A l'opposé des premiers, la température interne des homéothermes est constante indépendante de la température extérieure. Les Il existe donc deux grands types de réactions lorsque les animaux affrontent les conditions du milieu :

2. Les organismes ă milieu interne ǀariable ǀis ă ǀis d'un facteur.

Les organismes ne réagissent pas forcément de la même manière vis à vis de différents

facteurs. Les copépodes (crustacés du zooplancton) gardent une concentration interne en sel constante grące ă l'osmorĠgulation mais sont poŢkilothermes. L'acclimatation est une réponse adaptée aux variations saisonnières des milieux. Ce sont des variations relativement lentes qui laissent le temps aux organismes de modifier leur physiologie. Les réactions des animaux face aux variations saisonnières du milieu peuvent être de type physiologiques (cas présentés avant), (changement de la couleur du pelage du Renard en fonction de la couleur du milieu selon la saison). Toutes ces réactions ne sont que des acclimatations car elles sont rĠǀersibles au niǀeau de l'animal.

B-2- L'accommodation

Prenons l'edžemple de la Sagittaire. Celle-ci peut présenter trois morphologies aquatique. Si elle pousse totalement immergée, elle a des feuilles allongées et flexibles. Si elle pousse dans un milieu immergée mais humide, elle a des feuilles lancéolées et un appareil racinaire important. Si le milieu est peu profond, elle a un port intermédiaire. Un même lot de graines est capable de donner les trois formes en fonction du milieu dans lequel se développera la plante.

1-2-3- L'apparition d'Ġcotypes

Les écotypes reprĠsentent la forme d'adaptation la plus parfaite des populations

les écotypes constituent une expression héréditaire de la plasticité écologique des espèces.

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Achillea lanosa

L'edžemple le plus documentĠ est celui d'une composĠe Achillea lanosa dont la

hauteur ǀarie aǀec l'altitude. Sa taille madžimale se situe pour les plantes poussant ă 1000 m,

Si on met des écotypes différents dans le même jardin à 1000 m, ils gardent leur taille originelle (celle du milieu dont ils sont issus). Dans le cas des Ġcotypes, l'adaptation est inscrite dans les gğnes de l'indiǀidu et ne 11

III. Les facteurs biotiques

Se sont les interactions qui se manifestent entre les divers organismes peuplant un milieu déterminé. Ces interactions sont de 2 types:

Les réactions homotypiques

Les réactions hétérotypiques.

A. Les réactions homotypiques

Sont celles qui se reproduisent entre individus de la même espèce. Elles sont très variées, nous distinguons les principales:

1- effet de groupe:

Il désigne les modifications que l'on observe lorsque les animaux de la même espèce sont groupés par deux ou plus: c'est un effet bénéfique qui se manifeste chez de nombreuses espèces qui ne peuvent survivre ou se reproduire que si elles sont représentées par un grand nombre d'individus en un lieu donné. Ex: le cormoran Phalacrocorax bouganivillei ne peut subsister que lorsque ses colonies comprennent au moins 10.000 individus avec une densité de 3 individus/m2.

Éléphants 25 individus.

2- Effet de masse :

Il désigne les effets défavorables qui se produisent lorsque le milieu est surpeuplé. En

général, l'effet est néfaste pour les populations d'animaux se traduisant par l'atteinte des

performances écophysiologiques et démoécologique d'une population (baisse de la

fécondité, augmentation de la mortalité, les maladies, la vulnérabilité aux prédateurs...etc)

3-Effet de phase:

Modifications physiologiques et morphologiques importantes, chez le criquet migrateur Locusta migratoria au dessus d'une certaine densité.

4- la compétition intraspécifique:

C'est une réaction homotypique mettant en conflit les individus d'une même espèce

en un lieu donné. Son intensité dépend de la densité des individus en ce lieu. Elle se

manifeste généralement dans les comportement territoriaux, pour la préservation des nids..etc, dans la quête de la nourriture lorsqu'elle devient insuffisante, cannibalisme larvaire..etc.

B. Les réactions hétérotypiques:

Sont celles qui se reproduisent entre individus d'espèces différentes.

1- la symbiose:

Chaque espèce ne peut survivre, croître et se reproduire qu'en présence de l'autre.

Les bactéries du tube digestif permettent à l'hôte de digérer ses aliments ; la bactérie

de son côté reçoit de l'hôte toute la nourriture dont elle a besoin. La plupart des plantes vivent en symbiose avec des champignons, formant des mycorhizes (qui veut dire champignon-racine en grec). Sans champignons, les plantes n'auraient pas de protéines, et sans les plantes, les champignons n'auraient pas de glucides. Les lichens sont un exemple de symbiose parfaite : chaque lichen est l'association symbiotique entre une algue et un champignon. L'algue nourrit le champignon, et le champignon garde l'algue humide. Aucun des deux ne peut vivre sans l'autre dans la nature ! 12

2- la coopération:

Les deux espèces forment une association qui n'est pas indispensable, car chacune

ayant la possibilité de vivre sans l'autre, mais cette coopération leur apporte à toutes deux

un avantage.

3- le commensalisme:

L'association comprend une espèce commensale qui en tire profit et une espèce hôte qui n'en tire aucun avantage: il y a tolérance réciproque. - colonies d'insectes sociaudž ͗ de nombreuses espğces commensales vivent souvent résidus de la nourriture de ces derniers (nids de guêpes avec des larves de diverses espèces de Diptères Syrphides se nourrissant en saprophage des détritus)

4- l'amensalisme:

Une espèce inhibitrice (amensale), inhibe la croissance ou la reproduction d'une autre espèce.

5-le parasitisme

Une espèce parasite, généralement la plus petite, inhibe la croissance ou la reproduction de son hôte et en dépend directement pour son alimentation et/ou sa

reproduction. Le parasite peut entraîner ou non la mort de son hôte. On distingue des

ectoparasites (généralement hématophages) et des endoparasites souvent inféodés au tube

digestif, système circulatoire ect...

6- la prédation:

Dans ce cas, l'espèce prédatrice attaque l'espèce proie pour s'en nourrie.

7- la compétition interspécifique :

Il y a compétition quand plusieurs organismes d'espèces différentes utilisent des ressources communes (nourriture, abris, lieux de ponte, ect..) en quantité limitée (compétition par exploitation) ou,si ces ressources ne sont pas limitantes, quand en les recherchant, les organismes en concurrence se nuisent (compétition par interférence)

8- Phorésie :

ͻ phénomène par lequel un invertébré peut se faire transporter par une espèce dépourvue

de toute affinité systématique avec son passager.

ͻ La phorésie est très répandue chez les Acariens mais existe aussi chez les Insectes, les

Nématodes et les Pseudoscorpions.

ͻ Selon son côté obligatoire ou non, la phorésie relève du mutualisme ou de la symbiose.

ͻ Le phorétique recherche activement son hôte et se fixe sur ses téguments pour se faire transporter d'un lieu à un autre pour assurer sa dissémination. ͻ Pendant son voyage, le phorétique entre en quiescence. L'activité et la reproduction ne reprendront que lorsqu'il aura atteint un site convenable.quotesdbs_dbs22.pdfusesText_28

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