Écologie E-Book

Encyclopaedia Universalis

• Herausgeber: Encyclopaedia Universalis
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 87

Veröffentlichungsjahr: 2015

Beschreibung

Le terme écologie (du grec oikos, demeure, et logos, science) a été proposé par Ernst Haeckel en 1866 pour désigner la science qui étudie les rapports entre les organismes et le milieu où ils vivent. Cette définition reste encore valable, mais elle demande à être approfondie et précisée, car elle est trop générale...

Leseprobe

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ISBN : 9782852297371

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Écologie

Introduction

Le terme écologie (du grec oikos, demeure, et logos, science) a été proposé par Ernst Haeckel en 1866 pour désigner la science qui étudie les rapports entre les organismes et le milieu où ils vivent. Cette définition reste encore valable, mais elle demande à être approfondie et précisée, car elle est trop générale. Pour la situer par rapport aux autres sciences biologiques, il est commode de considérer les divers niveaux d’organisation de la matière vivante.

Le système le plus simple ayant toutes les caractéristiques fondamentales des êtres vivants est la cellule. Des cellules, associées en tissus et en organes, sont intégrées en organismes pluricellulaires, animaux ou végétaux.

À un niveau d’intégration supérieur, les individus de certaines espèces peuvent constituer des colonies, comme chez les cœlentérés, ou des sociétés, comme chez les termites, les fourmis et les abeilles. À un niveau encore plus élevé se place, pour tous les êtres vivants, la population, ensemble des individus d’une même espèce liés entre eux par des liens parentaux, c’est-à-dire génétiques ; selon que la reproduction est sexuée ou non, ces liens sont évidemment différents.

Les populations des diverses espèces (bactériennes, végétales, animales...) groupées en un lieu déterminé forment un niveau d’organisation plus complexe encore, la communauté biologique ou biocénose ; le milieu physique et chimique où celle-ci est installée est souvent appelé biotope et leur ensemble est unécosystème. Le niveau ultime d’organisation du monde vivant est constitué par l’ensemble des écosystèmes de la planète, c’est-à-dire la biosphère.

La structure et le fonctionnement des cellules constituent l’objet de la cytologie et de la physiologie cellulaire ; la structure et le fonctionnement des êtres pluricellulaires concernent l’histologie, l’anatomie et la physiologie des organismes. L’écologie a donc pour objet essentiel l’étude des niveaux supérieurs d’organisation de la matière vivante, de la population monospécifique à l’écosystème et à la biosphère : comme pour les niveaux inférieurs, mais cette fois à l’échelle de systèmes particulièrement complexes, il s’agit de décrire des structures, de comprendre des fonctionnements et de reconstituer des évolutions. On ne peut toutefois saisir les phénomènes jouant à un certain niveau d’intégration sans connaître ceux qui interviennent aux niveaux inférieurs : de même que l’organisation des écosystèmes ne peut être comprise qu’en tenant compte du fonctionnement des populations, celui-ci ne peut l’être sans référence aux relations que chaque individu entretient avec le milieu.

Ces relations entre les individus d’une même espèce et le milieu où ils vivent constituent le domaine de l’écologie des populations (autrefois appelée autoécologie). Elles concernent à la fois les individus, pour eux-mêmes, et les populations qu’ils forment. Dans cette perspective, le milieu est conçu comme un ensemble de facteurs dont on distingue deux types : les facteurs abiotiques, liés au milieu physique et chimique, et les facteurs biotiques, liés aux êtres vivants présents dans l’écosystème étudié.

L’écologie des communautés (autrefois appelée synécologie ou biocénotique) envisage essentiellement la structure et le fonctionnement des écosystèmes, mais son champ s’étend également aux complexes d’écosystèmes, associés par exemple dans un même bassin versant, et finalement à la biosphère.

Discipline biologique, l’écologie ne se contente pas de décrire des structures et d’analyser des fonctionnements : elle tente de les interpréter dans une optique évolutionniste et doit considérer les systèmes qu’elle étudie – populations, écosystèmes – à différentes échelles de temps.

L’écologie pourrait alors être définie comme l’étude des interactions déterminant la distribution et l’abondance des êtres vivants dans la biosphère. Elle est ainsi une véritable « biologie de la nature », à la fois analytique et synthétique. Son originalité, par rapport aux autres sciences de la vie, tient au niveau d’intégration élevé de ses objets d’étude, ce qui lui impose des méthodes particulières. Il existe cependant des liens très étroits entre l’écologie et, d’une part, la physiologie des organismes, d’autre part, les disciplines abordant les problèmes d’évolution (génétique des populations et biogéographie notamment).

Si l’étude des relations de l’homme avec son environnement déborde le cadre de l’écologie ainsi définie, celle-ci n’en est pas moins indispensable à la compréhension de ces relations : la connaissance du fonctionnement des systèmes écologiques et des mécanismes assurant leur stabilité fournit en effet les fondements d’une gestion rationnelle et intégrée des écosystèmes. La place croissante de l’homme dans la biosphère rend cette gestion plus difficile et des contraintes écologiques pourraient limiter l’extension des hommes et de leur consommation. Alors que l’écologie politique analyse les conséquences pour les sociétés de telles contraintes, les mouvements écologistes considèrent que des limites écologiques sont atteintes, voire dépassées.

1. L’individu dans son environnement

• Écophysiologie

Cette branche de l’écologie a pour objet d’analyser le fonctionnement de l’organisme individuel dans le cadre des contraintes que lui impose son milieu, afin de comprendre son adaptation à ces contraintes et de déterminer sa capacité à survivre lorsqu’elles changent. Du point de vue méthodologique, l’écophysiologie s’est développée selon deux directions complémentaires.

Des techniques très fines permettent des mesures de terrain précises, tant des caractéristiques de l’environnement immédiat de l’organisme (le microclimat, par exemple) que de divers paramètres indicateurs de son état physiologique. L’automatisation autorise des mesures périodiques ou continues grâce auxquelles une véritable approche du fonctionnement est rendue possible. La radiotélémétrie, du fait de la miniaturisation des matériels, offre de nombreuses possibilités dans l’étude de la physiologie in situ des organismes.

Grâce à des installations permettant la reconstitution contrôlée de nombreux facteurs abiotiques (enceintes climatiques, phytotrons), les organismes peuvent être étudiés d’une façon qui apporte aux résultats obtenus sur le terrain une sécurité complémentaire en même temps qu’elle en augmente la précision.

Cependant, certains problèmes ne peuvent guère être étudiés qu’au laboratoire et il se pose alors la question de l’extrapolation, car la transposition à la nature des résultats obtenus n’est possible qu’avec une bonne connaissance de l’environnement naturel des organismes et avec les moyens de le reconstituer de façon satisfaisante. Cela est souvent réalisable pour les facteurs abiotiques majeurs (photopériode, température et thermopériode, humidité relative, par exemple), mais il est plus difficile de recréer l’environnement biotique, ne serait-ce qu’à cause de la complexité des régimes alimentaires naturels.

Pour l’essentiel, les recherches écophysiologiques peuvent se grouper selon deux axes principaux : l’établissement des bilans énergétiques individuels et l’étude de l’adaptation au milieu physico-chimique.

• Énergétique individuelle

Tout individu, bactérien, végétal ou animal, doit incorporer une certaine quantité d’énergie pour assurer ses fonctions vitales.

Les végétaux chlorophylliens utilisent l’énergie du rayonnement solaire. Toute la lumière (LT) parvenant au contact de la plante n’est pas employée pour la photosynthèse (fig. 1a) : une partie importante n’est pas utilisée (LNU), car perdue par réflexion. La lumière effectivement absorbée (LU) n’est elle-même pas intégralement employée par la plante car une certaine fraction (LNA) est dissipée sous forme de chaleur ; le reste se retrouve sous forme d’énergie chimique dans des molécules organiques (PB, photosynthèse brute). Celles-ci serviront à la synthèse des tissus et des éléments reproducteurs, où se trouve constitué ainsi un certain stock d’énergie (PN, production nette). Cependant l’élaboration de ces constituants biologiques se traduit par une dépense, qui s’ajoute à celles qu’impliquent les processus d’entretien des tissus vivants. Ces dépenses (R) sont traduites par la respiration (consommation d’oxygène et rejet de dioxyde de carbone). La masse de tissus nouveaux qu’un végétal élabore ainsi au cours d’un temps déterminé constitue sa production ; la production végétale est appelée production primaire.

Les facteurs exerçant une influence sur l’assimilation de l’énergie lumineuse par les plantes vertes sont nombreux. La latitude et l’exposition, par exemple, déterminent la quantité maximale d’énergie solaire susceptible d’être reçue annuellement par unité de surface, tandis que la nébulosité joue un rôle important en filtrant une partie de la lumière. La teneur de l’air en dioxyde de carbone, lequel est la source du carbone qu’utilise la plante, influe sur le rendement de la photosynthèse. Jouent également un rôle les particularités morphologiques des organes chlorophylliens et leur durée de vie, qui peut être de quelques mois comme chez de nombreux arbres feuillus de région tempérée, ou atteindre plusieurs années, telles les feuilles du chêne vert ou les aiguilles de nombreux résineux.

Chez les animaux (fig. 1b), l’énergie chimique ingérée (l) sous forme d’aliments n’est que partiellement assimilée (A) ; une partie (NA) est rejetée dans les excréments et l’urine (excrétats). De l’énergie assimilée A, une première partie est stockée dans les cellules et les tissus que l’animal construit au cours de sa croissance (Pc) et pour assurer sa reproduction (Pr), ainsi que dans les substances que certaines espèces élaborent, comme la soie ou le mucus (Ps) : toute cette énergie est appelée la production de l’organisme (P). La seconde partie R représente l’énergie consommée au cours des synthèses organiques et, d’une façon générale, celle qu’utilise l’individu pour couvrir ses dépenses de maintenance (entretien cellulaire, activités motrices) ; ces dépenses sont associées aux échanges respiratoires (R).

Flux d'énergie chez les animaux et les végétaux. Répartition des flux d'énergie : a) chez les végétaux et b) chez les animaux.

La répartition de l’énergie ingérée entre les diverses voies ainsi définies constitue le bilan énergétique d’un individu, bilan qui peut être caractérisé par divers rendements :

– on appelle rendement écologique de croissance le rapport Pc/I, fraction de l’énergie ingérée effectivement stockée dans les tissus nouveaux ;

– le rendement d’assimilation A/I caractérise l’aptitude de l’individu à assimiler l’énergie chimique contenue dans ses aliments : il est généralement élevé chez les carnivores (de l’ordre de 0,80), très variable chez les herbivores (de 0,75 à moins de 0,15), faible ou très faible chez les détritivores et les géophages (de 0,10 à 0,05).

Le rendement écologique de croissance diminue sensiblement avec l’âge. D’une manière générale, il est bien meilleur chez les organismes hétérothermes que chez les homéothermes qui consacrent une part importante de l’énergie assimilée au maintien de la température corporelle.

L’énergie assimilée A varie considérablement selon