Ecologie et cycles biogéochimiques

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Ecologie et cycles biogéochimiques par Mind Map: Ecologie et cycles biogéochimiques

1. 6. Niche écologique

1.1. Exclusion compétitive si deux espèces ont une niche écologique identique Mais grande diversité des niches donc presque impossible

1.2. 6.1. Relations espèce/facteurs environnementaux: 3 aspects

1.2.1. 6.1.1. L'aire de répartition géographique

1.2.2. 6.1.2. L'habitat

1.2.3. 6.1.3. La niche écologique

2. 1. Présentation du cours

2.1. 1.1.Objectifs généraux du cours

2.1.1. -Comprendre le fonctionnement des systèmes vivants « naturels » (y compris leurs interactions avec le milieu non vivant) -Comprendre les interactions hommes/systèmes vivants -Acquérir des notions relatives aux actions envisageables pour gérer ces relations au mieux

2.2. 1.2.Biosphère

2.2.1. La possibilité de la vie est déterminée par un ensemble de conditions: atmosphériques, de température, d'eau et d'ensoleillement. L'apparition de la vie sur Terre remonte à 4milliards d'années. Les éléments constitutifs de la vie sont: CHNO: 96% matière vivante, les 4% autres: Ca, P, S, Na, K, Cl, Mg. Reste: traces d'oligo-éléments: traces (tels Fe), dont la présence est très importante. Il y a environ 3 millions d'espèces réparties partout sur la Terre, inégalement. Le 1er facteur de répartition est le rayonnement solaire.

2.3. 1.3.Place de l'Homme - écologie

2.3.1. Science à part entière ? Science désintéressé de l'Homme?

2.3.2. Discipline de synthèse?

2.3.3. Domaine informel pluridisciplinaire?

2.3.4. Chapeau des « sciences de l'environnement »? Recherche sur nature et ses états + développement humain

2.3.5. 2 visions

2.3.5.1. Newtonienne (réductionniste)

2.3.5.2. Darwinienne (succession d’événements aléatoires); science récente dont les bases sont déjà implicites dans l'oeuvre de Darwin

2.3.6. Haeckel (1865) :« étude de l'interaction entre organismes vivants et leur environnement »

2.3.7. Edgar Marin (1980):« étude des interactions organisatrices entre entités physiques, biologiques et anthopo-sociales »

2.4. 1.4.Niveaux d'intégration

2.4.1. 1.4.1Concept

2.4.2. 1.4.2. Cellule (Niveau 1)

2.4.3. 1.4.3. Individus (Niveau 2)

2.4.4. 1.4.4.Populations (Niveau 3)

2.4.5. 1.4.5.Communeautés (Niveau 4)

2.4.6. 1.4.6.Écosystèmes (Niveau 5)

2.5. 1.5. Synthèse

3. 2. Synthèse - point clé (écologie)

3.1. Besoins vitaux des animaux

3.1.1. Besoins assouvi en fonction de la disponibilité des Facteurs de l'Environnement

3.2. Quelques définitions

4. 3. Écologie - naissance et évolution d'un concept

4.1. 3.1. Introduction aux concepts

4.1.1. Autécologie

4.1.2. Synécologie

4.1.3. Notion d'écosystème

4.1.4. Courant 1 (population)

4.1.5. Courant 2 (dynamique des écosystème)

4.2. 3.2. Brève histoire de l'écologie

4.2.1. Paul Duvigneaud (1974) "La synthèse écologique"

4.2.2. Ecologie politique

4.3. 3.3.Dynamique des systèmes écologiques et évolution

4.4. 3.4.Écologie, environnement et société: apport de l'écologie

4.4.1. Interdisciplinarité : chimie, géologie, climat, Homme, « l'espèce invasive la plus efficace », qui a marqué l'ensemble de la biosphère.

4.4.2. Tension: Politique/Prétention holistique des sciences de la nature et humaine

4.5. 3.5.Biodiversité

4.5.1. la biodiversité (forgé fin des années 70) désigne la diversité de la vie, donc des êtres vivants qui peuplent la biosphère. L'espèce humaine est dépendante et cause de l'érosion de la biodiversité.

4.5.2. Menaces concernant la disparition d'espèces et le coût nécessaire à la protection d'espaces. Besoins de justification politique

4.5.2.1. L'action efficace requiert d'étudier et comprendre les phénomènes à l’œuvre, ce qui exige du temps et des moyens, mais aussi préciser les objectifs politiques visés, poser les enjeux de société.

4.5.2.2. L'écologue pourrait aider à revenir à une utilisation des espaces permettant un regain de biodiversité : comment organiser demain ?

4.5.3. L'écologie est l'analyse de la dynamique de la biodiversité ; inversement, la biodiversité constitue le patrimoine nécessaire au fonctionnement des systèmes écologiques.

5. 4. Écosystème et biomes

5.1. 4.1.Définitions

5.1.1. Biome

5.1.2. Écosystème

5.1.3. Biotope

5.1.4. Biocénose

5.2. 4.2.Biomes et écosystèmes aquatiques

5.2.1. 4.2.1. Biomes

5.2.1.1. Toundra : au nord de la taïga, sol gelé en permanence, pas d'arbres, la saison de végétation est très courte

5.2.1.2. Taïga : températures moyennes inférieures à 5°C, précipitations comprises entre 400 et 1000 mm/an, évaporation faible, saison de végétation inférieure à 100 jours (50), conifères (à feuilles persistantes)

5.2.1.3. Forêt décidue tempérée : saison de végétation comprise entre 130 et 180 jours, précipitations supérieures à l'évapotranspiration, arbres à feuilles caduques.

5.2.1.4. Prairie tempérée : saison de végétation très variable (120-300 jours), étés secs et chauds et hivers froids, précipitations faibles (350 à 800 mm), espèces herbacées (dont graminées).

5.2.1.5. Maquis : températures douces, hivers pluvieux, étés secs, végétation arbustive et adaptation des feuilles, feux fréquents.

5.2.1.6. Déserts : recouvre des réalités très différentes, manque de pluie, très chauds ou très froids, végétation inégale.

5.2.1.7. Forêt tropicale : températures élevées, précipitations supérieures à 2000mm (tout au long de l'année), arbres à feuilles, très grands, lianes – épiphytes, soit des plantes qui poussent dans la partie haute des arbres sans développer de système racinaire (ex : les orchidées).

5.2.1.8. Savane : prairie parsemée d'arbres, précipitations entre 900 et 1500mm par an, avec des mois secs, forte influence des feux

5.2.2. 4.2.2. Écosystèmes aquatiques

5.3. 4.3.Ecosystèmes terrestres

6. 5. Facteurs de l'environnement

6.1. 5.1.Introduction

6.1.1. Définition: Tout élément susceptible d'agir directement sur les êtres vivants (n'agit jamais seul)

6.1.1.1. INTERACTION entre organismes et environnement

6.1.1.2. ADAPTATION des espèces, populations et communautés à leur milieu

6.1.2. Lien fort entre les organismes et leurs milieu visible par une morphologie et une physiologie particulière révélant divers aspects des relations écologiques

6.1.3. Facteurs limitants (Liebig, loi du minimum): « la manifestation de tout processus écologique est conditionnée dans sa rapidité et son ampleur par celui des facteurs qui est le plus faiblement représenté ou disponible dans le milieu »

6.1.4. Loi de tolérance: « pour tout facteur de l'environnement existe un domaine de valeurs ou gradient, l'intervalle de tolérance, dans lequel tout processus écologique sous la dépendance de ce facteur pourra s'effectuer normalement »

6.1.5. Zone létale inférieure (carence)

6.1.6. Zone létale supérieure (excès)

6.2. 5.2.Facteurs abiotiques

6.2.1. 5.2.1.Facteurs climatiques

6.2.1.1. succession des états de l'atmosphère ; principal facteur de contrôle de la répartition et de la dynamique des écosystèmes

6.2.1.1.1. Quantité de rayonnement solaire incident

6.2.1.1.2. Mouvements de l'air et de l'eau

6.2.1.1.3. Caractéristiques principales de la surface terrestre

6.2.1.1.4. Influence humaine

6.2.2. 5.2.2.Facteurs hydriques

6.2.3. 5.2.3.Facteurs édaphiques

6.2.3.1. Processus géologique

6.2.3.1.1. Géologique (configuration de la surface de la terre)

6.2.3.1.2. Géochimie (distribution des flux)

6.2.3.2. Relief

6.2.3.2.1. évolutions COURTES (ex. tremblements de terre)

6.2.3.2.2. évolutions LONGUES (modélisation des reliefs et paysages

6.2.3.2.3. Systèmes MORPHOGÉNIQUES - érosion - dépôt de sédimentation

6.2.3.3. Cycle érosion-transport-sédimentation

6.2.3.3.1. produits meubles : dégradation chimique + processus organiques : forment les sols, modèlent les paysages.

6.2.3.4. Sol (Pédogenèse: formation des sols àpd de la roche-mère formant un COMPLEXE ORGANO-MINERAL)

6.2.3.4.1. Par l'altération de la roche-mère sous l'effet d'agents climatiques et organiques

6.2.3.4.2. Par l'apport de matière organique par les êtres vivants

6.2.3.4.3. RÉSULTAT: Création de la structure et de la texture des sols constituant la POROSITÉ du sol

6.2.3.5. Géochimie des sols

6.2.3.5.1. Il y a interaction entre la composition de la végétation et les caractéristiques du sol .

6.2.4. 5.2.4. Autres facteurs

6.2.4.1. Vent

6.2.4.1.1. ÉROSION

6.2.4.1.2. DISSÉMINATION

6.2.4.1.3. PRESSION

6.2.4.2. Feu

6.2.5. 5.2.5 Réactions : tolérance et adaptation

6.2.5.1. Écotypes (ou sous-espèce)

6.2.5.2. contre-exemple : ACCOMMODAT (adaptation le temps de la perturbation) qui ne conduit pas à une transformation héréditaire

6.2.5.3. Déplacements

6.2.5.3.1. Migration

6.2.5.3.2. Exodes

6.2.5.3.3. Émigrations et immigrations

6.2.6. 5.2.6 Conclusion sur les facteurs abiotiques

6.3. 5.3 Facteurs biotiques

6.3.1. 5.3.1 Aperçu des interactions

6.3.2. 5.3.2 Relations favorables

6.3.2.1. Commensalisme

6.3.2.2. Synergie

6.3.2.3. Aide mutuelle

6.3.2.4. Symbiose

6.3.3. 5.3.3 Relations défavorables

6.3.3.1. Amensalisme

6.3.3.2. Prédation (Polyphage; Oligophage; Monophage)

6.3.3.3. Parasitisme (Hyperparasitisme; lutte biologique)

6.3.3.4. Concurrence; Compétition

6.4. 5.4 Interactions et effets combinés des facteurs (abiotiques ?)

6.5. 5.5 Indicateurs biologiques

6.5.1. Les sentinelles: réagissent à de très faibles taux de contamination de polluants, disparaissent ou se raréfient ou se mettent à pulluler.

6.5.1.1. Lichens ==> BIOINDICATEURS

6.5.2. La phytosociologie (végétation comme bioindicateur)

7. 7. Population

7.1. 7.1 Concepts de base (Darwin)

7.1.1. Ensemble des individus d'une même espèce occupant le même biotope et qui échangent librement un pool de gênes

7.1.1.1. aire géographique (densité, distribution)

7.1.1.2. Unité écologique où se déroule l'accouplement et la gestion d'une descendance

7.1.1.3. théâtre de la sélection naturelle et de l'évolution

7.1.1.4. Importance de la dynamique des populations pour les théories écologiques et évolutives

7.1.1.4.1. mécanisme de l'évolution (DARWIN)

7.1.1.5. Manière d'occuper l'espace; composition génétique; gestion des naissances et de l'âge

7.1.1.6. La reproduction cellulaire

7.1.1.6.1. La meïose

7.1.1.6.2. La mitose

7.2. 7.2 Connaissance des populations

7.2.1. 7.2.1 Étendue d'une population ou Aire de répartition

7.2.1.1. Les mécanismes de dispersion

7.2.2. 7.2.2 Agencement d'une population

7.2.2.1. ALEATOIRE

7.2.2.2. UNIFORME

7.2.2.3. GROUPÉ ou CONTAGIEUX

7.2.3. 7.2.3 Taille d'une population (comptage)

7.2.3.1. Le comptage direct

7.2.3.2. Le comptage indirect

7.2.3.2.1. L'échantillonnage

7.2.3.2.2. Le piégeage

7.2.3.2.3. Capture-Recapture

7.2.3.3. variables nécessaires pour assimiler une population à un système fonctionnel :

7.2.3.3.1. Densité

7.2.3.3.2. Distribution spatiale

7.2.3.3.3. Structure spatiale

7.2.3.3.4. Structure d'âge

7.2.3.3.5. Structure génétique ("fréquence allélique")

7.2.3.3.6. Organisation sociale

7.2.3.4. Densité brute

7.2.3.5. Densité écologique

7.3. 7.3 Dynamique des populations/Processus démographiques

7.3.1. 7.3.1 Bases de la dynamique des populations

7.3.2. 7.3.2 Sex ratio

7.3.3. 7.3.3 Modèles de croissance et capacité de charge d'un territoire

7.3.4. 7.3.4 Synthèse : croissance et régulation des populations

7.3.5. Différentes variables caractéristiques des populations permettent de les assimiler à des espaces fonctionnels :

7.3.5.1. La densité et la distribution spatiale, qui joue sur la probabilité de se rencontrer mais aussi sur la compétition, l'épuisement des ressources etc...

7.3.5.2. La structure d'âge, qui a une influence sur la population en âge de reproduction

7.3.5.3. La structure génétique (fréquence allélique) ==> question d'adaptation/évolution

7.3.5.4. L'organisation sociale

7.3.6. Ces variables vont rétroagir sur les individus et sur l'environnement (il y a aussi le sex ratio). La dynamique des populations est fonction :

7.3.6.1. Des propriétés de l'environnement : disponibilité de nourriture, prédateurs, abondance des ressources ;

7.3.6.2. Des propriétés des individus : besoins, tolérance aux facteurs de l'environnement.

7.4. 7.4 Métapopulations

7.4.1. système de populations (d'une même espèce) dans lequel a lieu un changement continuel de la distribution spatiale dans les zones de colonisation potentielles

7.4.1.1. Matrice/Sources/Puits

7.4.1.2. Le temps de persistance d'une métapopulation est le temps qui s'écoule avant extinction des populations locales.

7.4.1.3. Les modèles de métapopulation

7.4.1.3.1. Le modèle de Levins

7.5. 7.5 Génétique des populations

7.5.1. 7.5.1 Fondements

7.5.2. 7.5.2 Microévolution

7.5.3. 7.5.3 Fondements génétiques de la variation

8. 8. Fonctionnement des écosystèmes

8.1. 8.1 Introduction et rappels

8.1.1. 8.1.1 Production et consommation

8.1.2. 8.1.2 Circulation de l'énergie

8.2. 8.2 Flux dans les écosystèmes

8.2.1. 8.2.1 Pyramide écologique

8.2.2. 8.2.2 Production et productivité primaire

8.2.3. 8.2.3 Bilan énergétique

8.3. 8.3 Réseaux trophiques

8.4. 8.4 Regard sur les théories de l'écologie

8.5. 8.5 Évolution des écosystèmes

9. 9. Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes

9.1. 9.1 Introduction

9.2. 9.2 État des connaissances - mesures

9.3. 9.3 Menaces

9.4. 9.4 Mécanisme des extinctions

9.5. 9.5 Gestion de la biodiversité

10. 10. Écologie du paysage

11. 11 LES CYCLES DE L'AZOTE ET DU CARBONE