Fiche de révision : Écologie et niveaux d’organisation

📋 Plan du Cours

1. Définition et champ de l’écologie
2. Haeckel et les arbres phylogénétiques
3. Premières conceptions de l’évolution
4. Théories transformistes et écologie végétale
5. Darwin et la sélection naturelle
6. Précurseurs du mouvement environnemental
7. Échelles et biosphère
8. Définition et répartition des biomes
9. Biomes majeurs, savanes et maintien des milieux
10. Déserts et contraintes hydriques
11. Écosystème et interactions biologiques
12. Énergie et crises hydrologiques
13. Crises hydrologiques et gestion de l’eau
14. Cycle du carbone et réservoirs
15. Chercheurs et ressources écologiques

📅 Repères chronologiques

1. 1866Ernst Haeckel propose le terme « écologie ».
2. 1926Vladimir Ivanovich Vernadsky précise la notion de biosphère dans son ouvrage Biosfera.
3. 1935Arthur George Tansley propose le terme d’écosystème.
4. 1942Lindeman développe l’étude des chaînes alimentaires dans un lac.
5. 202664 départements métropolitains sont en niveau « Crise », avec des restrictions majeures des usages de l’eau.

📖 1. Définition et champ de l’écologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Écologie : Science qui étudie les interactions entre les êtres vivants et leur milieu.

📝 Points essentiels

📌 Le milieu abiotique comprend notamment la température, l’humidité, la salinité, l’eau, la lumière et le vent, tandis que le milieu biotique comprend les relations entre individus de la même espèce et des autres espèces présentes.

📖 2. Haeckel et les arbres phylogénétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Phylogénie : Ernst Haeckel - Genèse des lignées et relations de descendance entre organismes, représentées par un arbre phylogénétique.

📝 Points essentiels

• La construction des arbres phylogénétiques sert à reconstituer l’histoire de la vie et à établir des classifications.

• Ernst Haeckel publie une centaine d’illustrations biologiques entre 1899 et 1904 pour représenter artistiquement la beauté des formes biologiques.

📖 3. Premières conceptions de l’évolution

🔑 Notions clés & Définitions

• Isolement reproducteur : Buffon définit l’espèce par l’isolement reproducteur et envisage une origine commune des êtres vivants en raison de leurs ressemblances.

★ À maîtriser

• Le cours présente la religion comme un obstacle à l’idée d’évolution en Occident, progressivement remis en cause par les découvertes de terres inconnues, la redécouverte des textes anciens, l’essor de la physique et la découverte de faunes absentes de la Bible.

Compléments

• Anaximandre de Milet (610–546 av. J.-C.), disciple de Thalès, soutient que le monde provient d’une réalité infinie et indéterminée et que la Terre flotte sans appui dans l’espace.

• Anaximandre propose que les premiers êtres vivants naissent de l’humidité, puis que les humains se développent d’abord dans des créatures ressemblant à des poissons avant d’en sortir adultes. - Anaximandre de Milet

• Karl von Linné affirme que chaque espèce a été produite dès l’origine sous une forme différente et attribue la diversité biologique à une création divine distincte.

💡 Astuce mémo

Linné fixe les espèces dans une création séparée, tandis que Buffon envisage une origine commune.

📖 4. Théories transformistes et écologie végétale

★ À maîtriser

• Lamarck propose le transformisme, selon lequel les espèces se transforment au fil du temps pour s’adapter à leur environnement.

• Dans la théorie de Lamarck, un changement de milieu modifie les besoins et les habitudes, puis les organes et les formes corporelles.

📌 Selon Lamarck, un organe se développe lorsqu’il fonctionne et s’atrophie lorsqu’il reste inutile; la science actuelle établit que les caractères acquis au cours de la vie ne modifient pas l’ADN transmis aux enfants.

Compléments

• Alexander von Humboldt utilise la lumière, la température et la nature du sol pour expliquer la répartition des plantes. - Essai sur la géographie des plantes, 1807

• Alexander von Humboldt est le premier à utiliser la notion d’association végétale.

💡 Astuce mémo

Milieu changé → besoins et habitudes changés → organes et formes transformés.

📖 5. Darwin et la sélection naturelle

★ À maîtriser

• Dans De l'origine des espèces par voie de sélection naturelle, publié en 1859, Charles Darwin explique l’évolution par la sélection naturelle agissant sur des variations aléatoires des caractéristiques individuelles.

• Chez Darwin, les variations favorables augmentent les chances de survie d’un individu, qui peut ensuite les transmettre à sa descendance.

• Chez Darwin, l’excès de fécondité et la limitation des ressources entraînent une compétition entre individus, puis la sélection naturelle des individus les plus aptes.

• La sélection naturelle permet l’évolution et l’adaptation des espèces. - Darwin

Compléments

• Darwin appuie sa théorie en observant que les espèces fossiles les plus anciennes diffèrent davantage des espèces actuelles et que les espèces issues d’une même souche habitent des régions géographiquement proches.

• Le voyage de Darwin à bord du Beagle a lieu de 1831 à 1836. - Charles Darwin

• La théorie de l’évolution est présentée comme un ensemble de lois qui régissent le monde du vivant.

• Les éléments mentionnés sont : la reproduction à l’identique, correspondant à l’hérédité, la variabilité individuelle entre parents et enfants, la variabilité individuelle entre frères et sœurs

• La théorie s’appuie aujourd’hui sur :

  • la paléontologie
  • la génétique
  • l’embryologie

💡 Astuce mémo

Variations héréditaires → sélection naturelle → évolution des espèces.

📖 6. Précurseurs du mouvement environnemental

★ À maîtriser

• Dans Silent Spring, Rachel Carson dénonce les effets néfastes du DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane) et d’autres pesticides sur l’environnement.

• L’influence de Rachel Carson a contribué à la naissance du mouvement écologiste dans les années 1960 et à la création de l’agence de protection de l’environnement des États-Unis en 1970.

Compléments

• John Muir (1838-1914), botaniste, poète et philosophe, a fortement influencé la naissance du mouvement environnemental moderne, d’abord aux États-Unis.

• John Muir a indirectement aidé à la création du statut des parcs nationaux afin de sauvegarder la vie sauvage, notamment à Yellowstone et Yosemite.

• Rachel Carson (1907-1964), biologiste et écologiste, avait pour but la protection de l’environnement et a écrit de nombreux articles sur la biologie marine.

• Créée en 1970, l’agence de protection de l’environnement des États-Unis avait pour mandat de réguler les pesticides et de mettre en avant les impacts de l’industrie agricole.

📖 7. Échelles et biosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Biosphère : L’ensemble des êtres vivants qui peuplent notre planète.

★ À maîtriser

• En écologie, le temps, l’espace et les niveaux d’organisation distinguent des domaines de recherche tels que la physiologie, l’écologie et la biogéographie. - Pierre Gaüzère, 2016

Compléments

• L’idée de biosphère remonte à J.-B. Lamarck (1744-1829), selon lequel les modifications évolutives se produisent sous l’influence plus ou moins directe de l’environnement.

• En 1875, le géologue autrichien Eduard Suess a mis en parallèle le terme de biosphère avec ceux d’hydrosphère, d’atmosphère et de lithosphère. - Edward Suess, 1883

📖 8. Définition et répartition des biomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Biome : Un regroupement biogéographique d’écosystèmes par régions climatiques, formant une formation biogéographique d’aspect homogène sur une vaste surface.

★ À maîtriser

• La distribution des biomes est fortement corrélée aux modèles régionaux de climat et leur identification s’appuie sur le type de formation végétale dominante.

• La frontière d’un biome est liée à des facteurs climatiques qui conditionnent sa communauté végétale dominante spécifique.

Compléments

• La variation d’altitude influence le climat et, par conséquent, la répartition de la végétation.

📖 9. Biomes majeurs, savanes et maintien des milieux

🔑 Notions clés & Définitions

• Savane : Prairie comportant quelques arbres et arbustes isolés ou en petits groupes.
• Forêt sempervirente tempérée : Se caractérise par des peuplements d’arbres au feuillage persistant dans les zones tempérées aux étés chauds et aux hivers doux.

★ À maîtriser

• Les huit biomes majeurs sont :

  • la taïga
  • la toundra
  • la forêt sempervirente tempérée
  • la forêt décidue tempérée
  • la prairie tempérée
  • la forêt ombrophile tropicale
  • la savane
  • le désert

• La forêt ombrophile tropicale connaît des précipitations toute l’année, avec peu ou pas de saison sèche.

• La végétation luxuriante de la forêt ombrophile tropicale compte 15 millions d’espèces différentes de plantes et d’animaux.

• La persistance des milieux de savane dépend du broutage par les animaux, voire de l’action du feu.

Compléments

• La taïga, ou forêt boréale, est essentiellement composée de conifères comme le sapin et l’épicéa, ainsi que de quelques feuillus comme le bouleau et le saule.

• Dans la taïga, les précipitations sont faibles et concentrées principalement en été, l’enneigement dure 120 à 200 jours par an et les zones humides, marécages et lacs sont fréquents.

• La toundra est une prairie ouverte, balayée par le vent et souvent marécageuse, qui couvre un cinquième de la surface des terres émergées.

• Dans la toundra, les arbres sont de petite taille et confinés aux bords des rivières et des lacs, tandis que les herbacées vivaces poussent rapidement.

• La forêt décidue tempérée se trouve dans les régions au climat tempéré où la pluviosité est suffisante pour permettre l’installation d’une zone forestière.

• Les essences dominantes sont :

  • le chêne
  • le bouleau
  • le charme
  • le hêtre
  • l’érable

• La prairie tempérée se rencontre dans les régions aux étés secs et chauds et aux hivers froids.

• La végétation de la prairie tempérée est dominée par des herbacées pouvant atteindre 2 m de hauteur.

📌 Le biome de prairie tempérée est appelé « prairie » en Amérique du Nord et « steppe » en Asie.

• La forêt ombrophile tropicale est associée au climat tropical.

💡 Astuce mémo

Broutage ou feu → maintien de la savane

📖 10. Déserts et contraintes hydriques

★ À maîtriser

• Le désert est le biome où les températures sont les plus chaudes.

• Les rares plantes et animaux du désert doivent survivre sans eau durant de longues périodes.

Compléments

• L’environnement désertique est très rude pour la vie.

📖 11. Écosystème et interactions biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : Unité écologique fonctionnelle regroupant les communautés animale et végétale, appelées biocénose, et le milieu qu’elles occupent, appelé biotope.
• Biocénose : Ensemble d’êtres vivants constitué d’espèces végétales et animales.

• Réseau trophique : Ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles.

★ À maîtriser

• Odum décrit les effets des interactions sur la croissance d’un individu ou d’une population comme positifs, négatifs ou neutres. - Fundamentals of ecology, 1953

Compléments

📌 La phytocénose désigne la communauté végétale, tandis que la zoocénose désigne la communauté animale.

• Les réseaux trophiques résultent des interactions multiples entre des guildes d’espèces utilisant les mêmes ressources.

• Les effets positifs décrits par Odum comprennent la facilitation et le mutualisme. - Fundamentals of ecology, 1953

• Les effets négatifs décrits par Odum comprennent :

  • l’inhibition
  • la compétition
  • la prédation

💡 Astuce mémo

Biotope : milieu ; biocénose : êtres vivants

📖 12. Énergie et crises hydrologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Producteur primaire : Végétal qui produit de la matière organique à partir de matières minérales.
• Consommateur : Être vivant qui consomme de la matière organique afin de produire la sienne.
• Décomposeur : Être vivant qui consomme de la matière organique et la transforme en matière minérale.

📝 Points essentiels

• Les plantes reconvertissent le glucose en eau, en dioxyde de carbone et en énergie.

• Vernadsky décrit les principes fondamentaux des cycles biogéochimiques. - Vladimir Ivanovich Vernadsky, Biosfera, 1926

• Charlène Descollonges affirme que 98 % des schémas du cycle de l’eau sont obsolètes.

• Les schémas scolaires du cycle de l’eau ne prennent pas en compte les interactions humaines directes ou indirectes, les pollutions ni le dérèglement climatique.

💡 Astuce mémo

Déficit de pluie et chaleur → évapotranspiration intense

📖 13. Crises hydrologiques et gestion de l’eau

★ À maîtriser

• 43 % des petits cours d’eau métropolitains sont en rupture d’écoulement ou en assec total.

• La sécheresse climatique résulte d’un déficit prolongé de précipitations combiné à des températures très élevées, qui intensifie l’évapotranspiration et assèche fortement les sols.

• La sécheresse anthropique est aggravée par les prélèvements continus dans les nappes phréatiques, notamment les pompages d’irrigation, et par les aménagements de cours d’eau qui accentuent l’évaporation.

📌 La gestion par la crise réagit tardivement, après le dépassement des seuils, au moyen d’interdictions d’urgence, tandis que la planification anticipée repose sur des accords collectifs établis dès le printemps.

Compléments

• La menace de rupture de distribution d’eau potable touche des départements entiers, notamment la Saône-et-Loire et l’Ille-et-Vilaine, et non plus seulement des communes isolées.

• La focalisation technique privilégie les retenues et les transferts d’eau sans remettre en question les usages, et le développement des infrastructures peut stimuler la demande sans garantir la sécurité face aux sécheresses pluriannuelles.

• La planification anticipée peut indemniser de façon ciblée les agriculteurs qui renoncent préventivement à irriguer des cultures à fort besoin estival, comme le maïs.

💡 Astuce mémo

Précipitations déficitaires et prélèvements → assèchement et crise hydrologique

📖 14. Cycle du carbone et réservoirs

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone : Élément essentiel à la photosynthèse des végétaux et intervenant dans la respiration des organismes vivants.

★ À maîtriser

• Dans l’écosphère, le carbone se trouve sous forme gazeuse de CO₂, sous forme de carbone organique ou sous forme minérale de carbonate dans les roches.

• Le cycle global du carbone comprend des flux entre quatre sphères superficielles : la lithosphère, l’hydrosphère, la biosphère et l’atmosphère.

• Le temps de résidence du carbone est de 4 ans dans l’atmosphère, de 11 ans dans la biosphère, de 385 ans dans l’hydrosphère superficielle (océan de 0 à 100 m), de plus de 100 Ka dans l’océan profond et d’environ 200 Ma dans la lithosphère.

Compléments

• La dimension des réservoirs de carbone représentés dans le cycle global est exprimée en Gtc, c’est-à-dire en gigatonnes équivalent carbone.

• Les roches sédimentaires constituent le plus grand réservoir de carbone et l’océan constitue un autre grand réservoir.

📖 15. Chercheurs et ressources écologiques

📝 Points essentiels

• Jean-Baptiste Fressoz et Grégory Quenet étudient l’histoire environnementale et remettent en perspective historique les choix technologiques et la transition énergétique.

• Marc-André Selosse et Gilles Bœuf travaillent sur le rôle du sol, des champignons et de la biodiversité dans la régulation de l’eau et des écosystèmes.

• François Sarano et Jean-François Ghiglione sensibilisent à l’état des fleuves, à la pollution plastique et à la faune aquatique.

• Serge Zaka et Samuel Bonvoisin proposent des conférences sur l’adaptation de l’agriculture et la restauration des sols pour « cultiver l’eau », tandis que Marc Dufumier est spécialisé en agroécologie.

• Emma Haziza, Charlène Descollonges et Florence Habets travaillent sur le cycle de l’eau, les risques de sécheresse, les nappes phréatiques et la gestion des méga-bassines.

• Eaufrance centralise les données, les statistiques et les politiques publiques concernant la gestion de l’eau et des milieux aquatiques en France. - Eaufrance / OFB

• L’Office Français de la Biodiversité est un établissement public d’État chargé de préserver la biodiversité terrestre, aquatique et marine, de la police de l’environnement et de la connaissance scientifique. - OFB