Fiche de révision : Climatologie et écologie générale

📋 Plan du Cours

1. Mésoclimats et microclimats
2. Biosphère et bases de l’écologie
3. Écosystèmes aquatiques
4. Biomes et écosystèmes terrestres
5. Niche écologique et facteurs
6. Température et adaptations animales
7. Lumière, vent et neige

📖 1. Mésoclimats et microclimats

🔑 Notions clés & Définitions

• Mésoclimat : Climat régional résultant de la modification du macroclimat par des paramètres tels que la topographie, les chaînes de montagnes ou les cours d’eau.
• Microclimat : Climat défini à l’échelle de quelques mètres à des centaines de mètres.

★ À maîtriser

• Le climat local dépend notamment des facteurs suivants :
  • la latitude
  • l’altitude et la topographie
  • la distance à la mer et les courants marins
  • les courants atmosphériques
  • les organismes vivants à très petite échelle

Compléments

• Sur un versant est de la Soufrière en Guadeloupe, les précipitations dépassent 10 000 L/m²/an, tandis que le versant ouest reçoit moins de 500 L/m²/an.

• Les côtes ouest des continents connaissent des upwellings associés à la sécheresse.

• Dans les régions tempérées à froides, les variations climatiques annuelles prennent la forme de saisons thermiques, tandis que dans les régions tropicales, elles prennent la forme de saisons pluviométriques.

💡 Astuce mémo

Le mésoclimat module une région ; le microclimat se joue à quelques mètres.

📖 2. Biosphère et bases de l’écologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Biosphère : Région de la planète où la vie est possible et qui renferme l’ensemble des êtres vivants.
• Matière organique : Ensemble des matières issues des êtres vivants et de leur décomposition, avec un squelette moléculaire principalement organisé autour du carbone et de chaînes carbonées avec des atomes d’hydrogène.
• Écosystème : Association d’un biotope, correspondant à l’environnement physico-chimique, et d’une biocénose, correspondant aux organismes vivants.

★ À maîtriser

• Le développement des organismes vivants nécessite essentiellement :
  • de l’eau
  • des minéraux
  • de l’énergie

• La photosynthèse convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique et permet la synthèse de matière organique à partir de matière minérale.

📌 Les organismes autotrophes produisent de la matière organique à partir de matière minérale et d’une source d’énergie, les hétérotrophes transforment de la matière organique en matière organique, et les mixotrophes utilisent de la matière organique et/ou de la matière minérale avec une source d’énergie pour produire de la matière organique.

Compléments

• Chez l’être humain, l’eau représente 66 % de la composition indiquée dans le cours, et le carbone constitue environ 50 % de la matière organique.

• L’azote entre dans la composition des protéines, notamment des enzymes, tandis que le calcium et le phosphore constituent les os des vertébrés ; le phosphore intervient aussi dans les phospholipides, l’ATP et le matériel génétique ADN/ARN.

• La rupture des liaisons chimiques libère de l’énergie, et 1 g de glucose correspond à 16 kJ.

📖 3. Écosystèmes aquatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Bassin versant : Aire dans laquelle toutes les eaux sont collectées vers un cours d’eau, ce qui permet de tenir compte des surfaces drainées pour comprendre son fonctionnement.
• Estran : Zone de balancement des marées, soumise à des variations d’humidité, de température et de lumière selon le niveau d’eau.

★ À maîtriser

• Dans les écosystèmes aquatiques, l’eau tamponne fortement les variations de température, ce qui rend les contraintes macroclimatiques moins importantes qu’en milieu terrestre.

📌 Les organismes aquatiques doivent maintenir constante la pression osmotique de leur sang : en milieu salé, ils doivent éviter les pertes d’eau et, en milieu peu ou pas salé, les pertes de sels.

• Les principaux écosystèmes aquatiques sont : les écosystèmes limniques continentaux, comprenant les lacs et les rivières, les écosystèmes littoraux, comprenant les lagunes, les estuaires et les mangroves, les écosystèmes marins pélagiques, dans la colonne d’eau, les écosystèmes marins benthiques, sur les fonds aquatiques

Compléments

• L’inertie thermique de l’eau est quatre fois celle de l’air, et l’amplitude annuelle de température de l’eau dépasse rarement 20 °C, contre environ 40 °C pour l’air.

• L’eau absorbe le rouge et les infrarouges dès les premiers centimètres, le bleu étant la longueur d’onde la moins absorbée ; à 10 m, il ne reste que 14 % du rayonnement solaire.

📐 Formule - La loi de Henry relie la concentration d’un gaz dissous à sa pression partielle par $c = p \times K$, où K est le coefficient de solubilité dans l’eau.

• La solubilité de l’oxygène dans l’eau diminue quand la température augmente, et l’oxygène est 31 fois moins soluble que le dioxyde de carbone.

💡 Astuce mémo

Lentique : eau calme ; lotique : eau courante.

📖 4. Biomes et écosystèmes terrestres

★ À maîtriser

• Les biomes sont de grands ensembles végétaux associés à des animaux et des microorganismes, définis par les grandes zones macroclimatiques ; leur répartition continentale dépend surtout de la pluviosité et de la température.

• Les forêts pluvieuses tropicales se situent autour de l’équateur, reçoivent plus de 2 500 mm de pluie par an et présentent des températures comprises entre 18 °C et 35 °C.

• Les déserts reçoivent moins de 250 mm de précipitations par an ; leur végétation est clairsemée lorsque la pluviosité dépasse 100 mm par an et devient constituée de rares îlots en dessous de ce seuil.

Compléments

• Un millimètre de précipitation correspond à un litre d’eau par mètre carré.

• Dans les forêts pluvieuses tropicales, on trouve plus de 300 espèces d’arbres par hectare et la lumière transmise au sol est inférieure à 3 %.

• Le milieu méditerranéen connaît des hivers frais et humides et des étés chauds et secs, avec plus de 400 mm de précipitations par an.

• Les forêts feuillues caducifoliées reçoivent entre 500 et 1 500 mm de pluie par an, connaissent quatre saisons marquées avec gel obligatoire et ont une période de végétation de six à huit mois.

• La période de végétation des steppes tempérées dure deux à cinq mois, et la fonte des neiges permet une croissance rapide au printemps avant l’été sec.

• La taïga connaît des hivers froids de six à sept mois, des étés frais et pluvieux dont les moyennes mensuelles restent sous 18 °C, et reçoit moins de 500 mm de précipitations annuelles.

• La toundra connaît des hivers froids de plus de neuf mois, des températures régulièrement inférieures à −30 °C et moins de 250 mm de pluie par an.

• En montagne, la température baisse d’environ 1 °C tous les 150 m, entraînant une zonation verticale des écosystèmes proche des profils des biomes.

💡 Astuce mémo

Température et pluviosité → grands ensembles végétaux et biomes.

📖 5. Niche écologique et facteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Niche écologique : Définie par les capacités de résistance de l’espèce aux paramètres écologiques, notamment climatiques, qui influencent sa répartition et son abondance.

★ À maîtriser

• La répartition des espèces dépend de : facteurs climatiques, autres facteurs abiotiques, dont les facteurs édaphiques terrestres, facteurs hydrologiques aquatiques, facteurs biotiques

Compléments

• Une niche écologique peut être représentée en deux ou trois dimensions parce qu’une espèce subit plusieurs contraintes simultanément.

📖 6. Température et adaptations animales

★ À maîtriser

📌 Les animaux homéothermes maintiennent une température corporelle relativement régulée, tandis que la température corporelle des poïkilothermes dépend davantage de la température ambiante.

• Quand la température n’est pas optimale, les poïkilothermes peuvent ralentir leur activité, tandis que les homéothermes peuvent ralentir leur activité, par exemple en hibernant, ou migrer.

• Chez les organismes aquatiques, une hausse de température diminue la quantité d’oxygène disponible dans l’eau.

Compléments

📌 Selon la règle d’Allen, la taille des appendices des homéothermes diminue lorsque la température décroît.

📌 Selon la loi de Bergmann, la taille corporelle augmente lorsque la température diminue, ce qui réduit le rapport surface/volume et les déperditions de chaleur.

💡 Astuce mémo

Homéotherme : température corporelle régulée ; poïkilotherme : dépendante de l’ambiante.

📖 7. Lumière, vent et neige

📝 Points essentiels

• Les chlorophycées utilisent surtout les lumières rouge et bleue, les phéophycées le vert et le bleu, et les rhodophycées le bleu.

• Le vent assèche les sols et entraîne des accumulations de neige.

📊 Tableaux de synthèse

Stratégies face au froid