Fiche de révision : Écologie générale et cycles biogéochimiques

📋 Plan du Cours

1. Notions fondamentales d’écologie
2. Espèces et niveaux écologiques
3. Biodiversité et biosphère
4. Interactions biotiques
5. Facteurs abiotiques
6. Fonctionnement trophique
7. Flux d’énergie et cycle de l’eau
8. Cycles du carbone et de l’azote

📖 1. Notions fondamentales d’écologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Écologie : L’étude des interactions des organismes entre eux et avec leur milieu de vie.
• Écosystème : Une unité composée de facteurs physiques, chimiques et biologiques en interaction permanente, tendant à maintenir ou à établir un état d’équilibre appelé homéostasie.
• Biotope : L’ensemble des facteurs physicochimiques d’un milieu, aussi appelés facteurs abiotiques.
• Biocénose : L’ensemble des êtres vivants partageant un milieu donné.
• Niche écologique : La place et le rôle d’une espèce dans l’écosystème, ou l’ensemble des paramètres environnementaux dont elle dépend pour survivre.
• Habitat : Le lieu de vie précis offrant à une espèce les ressources biotiques et abiotiques nécessaires pour s’abriter, s’alimenter et se reproduire.

💡 Astuce mémo

Habitat = adresse, niche = profession

📖 2. Espèces et niveaux écologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Population : Un ensemble d’individus d’une même espèce vivant dans un espace déterminé durant une période choisie.
• Communauté : Comprend l’ensemble des organismes vivants, toutes espèces confondues, qui habitent une aire donnée.
• Biome : Une formation écologique homogène sur une vaste surface, située à un niveau supérieur à celui de l’écosystème.
• Espèce invasive : Une espèce non indigène dont la présence porte préjudice aux espèces autochtones.
• Écotope : L’ensemble formé par l’habitat et la niche écologique.

★ À maîtriser

• Une espèce dominante est la plus abondante d’une communauté, tandis qu’une espèce pivot ou clé de voûte peut être peu abondante mais exercer un impact majeur sur son environnement.

Compléments

• Une espèce sténoèce a des exigences très précises et vit dans des milieux restreints, tandis qu’une espèce euryèce tolère de larges variations et peut être beaucoup plus répandue.

📖 3. Biodiversité et biosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Biodiversité : Se subdivise en diversité génétique, diversité spécifique et diversité des écosystèmes.
• Biosphère : La région de la planète qui contient l’ensemble des êtres vivants et dans laquelle la vie est possible en permanence.

★ À maîtriser

• La diversité génétique concerne la variabilité au sein d’une population, la diversité spécifique concerne le nombre d’espèces en un lieu donné et la diversité des écosystèmes concerne les écosystèmes et biomes présents sur Terre.

Compléments

• La biosphère comprend trois parties:

  • l’atmosphère
  • la pédosphère
  • l’hydrosphère

• Les sept biomes terrestres sont les forêts tropicales, les forêts tempérées, les prairies, les déserts, la garrigue et le maquis, les forêts boréales et la toundra.

• Les huit biomes aquatiques comprennent trois biomes dulcicoles — cours d’eau, étangs ou lacs, zones humides — et cinq biomes maritimes — estuaires, zones intertidales, récifs coralliens, biomes océaniques pélagiques et zones benthiques.

💡 Astuce mémo

Gènes → espèces → écosystèmes

📖 4. Interactions biotiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Parasitisme : Une relation dans laquelle des parasites vivent sur ou dans des hôtes et provoquent chez eux des effets négatifs comme une réduction de la croissance, de la fécondité ou de la survie.
• Prédation : Une relation dans laquelle une population de prédateurs se nourrit d’une population de proies, ce qui limite la distribution géographique et l’effectif des proies.
• Compétition : Apparaît lorsque deux populations occupent les mêmes niches écologiques et se disputent une ressource en quantité limitante.
• Commensalisme : Une relation bénéfique pour une espèce et sans nuisance pour l’autre.

★ À maîtriser

📌 Le mutualisme est une relation facultative et bénéfique pour les deux espèces, tandis que la symbiose stricte est obligatoire et bénéfique pour les deux espèces.

Compléments

📌 La compétition interspécifique oppose des individus d’espèces différentes, tandis que la compétition intraspécifique oppose des individus de la même espèce ; le cannibalisme est un cas intraspécifique.

📖 5. Facteurs abiotiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Facteurs édaphiques : Les caractéristiques du sol, notamment sa texture, sa porosité, sa structure, son acidité et sa salinité.

★ À maîtriser

📌 Les facteurs biotiques correspondent aux interactions intra- et interspécifiques de la biocénose, tandis que les facteurs abiotiques sont les paramètres physicochimiques imposés par le milieu.

• Les espèces thermophiles ont un optimum thermique élevé, les espèces psychrophiles un optimum thermique bas, les espèces eurythermes tolèrent de fortes variations et les espèces sténothermes ont des limites de tolérance étroites.

• La lumière solaire fournit l’énergie de base des écosystèmes et influence notamment la germination, la croissance, la floraison, la reproduction, la migration et l’hibernation.

Compléments

📌 Les plantes sciaphiles préfèrent l’ombre, tandis que les plantes héliophiles nécessitent un ensoleillement intense.

📌 Les plantes xérophiles vivent dans des milieux très secs, tandis que les plantes hygrophiles dépendent de l’eau.

• Le climat est principalement formé par la température, les précipitations, la lumière et le vent.

📖 6. Fonctionnement trophique

🔑 Notions clés & Définitions

• Producteurs : Des organismes autotrophes situés à la base des chaînes alimentaires, notamment les végétaux.
• Consommateurs : Des organismes hétérotrophes qui se nourrissent d’autres organismes vivants.
• Décomposeurs : Des organismes hétérotrophes qui se nourrissent de débris organiques ou de matière organique morte et les transforment en matières minérales.
• Pyramide écologique : Visualise la diminution de la matière ou de l’énergie disponible à chaque échelon suivant de la chaîne alimentaire.

📝 Points essentiels

• Il faut 10 kg de farine de poisson pour produire 1 kg de saumon, ce qui illustre les pertes entre niveaux trophiques.

💡 Astuce mémo

Producteurs → consommateurs → décomposeurs

📖 7. Flux d’énergie et cycle de l’eau

★ À maîtriser

📌 Dans les écosystèmes, l’énergie circule de manière unidirectionnelle et une partie est dissipée sous forme de chaleur, tandis que les nutriments circulent dans des cycles et sont continuellement recyclés.

• La photosynthèse et la respiration sont des processus cellulaires fondés sur des réactions chimiques complémentaires qui participent au flux de l’énergie et à la circulation de la matière.

Compléments

• Le cycle de l’eau fait partie des processus écologiques qui assurent la circulation de la matière au sein de la biosphère.

📖 8. Cycles du carbone et de l’azote

★ À maîtriser

📌 Le cycle court du carbone dure moins de 400 ans et repose principalement sur la photosynthèse, la respiration et, dans une moindre mesure, la fermentation, tandis que le cycle long implique l’enfouissement géologique du carbone.

📐 Formule — En milieu aquatique, les équilibres réversibles du carbone minéral s’écrivent $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.

• L’atmosphère est le principal réservoir d’azote et contient 99 % de l’azote présent à la surface de la Terre sous forme de diazote N₂.

• Seules les bactéries sont capables de fixer l’azote.

Compléments

• Le cycle long du carbone forme un réservoir de biomasse fossile dans la lithosphère ou l’hydrosphère, notamment sous forme de charbon et de pétrole.

• Les océans régulent la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone en l’absorbant lorsque sa teneur augmente et en décomposant l’acide carbonique dans le cas contraire.

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux de biodiversité