Effets des contraintes abiotiques sur la répartition des organismes médiolittoraux

Transcription

1 Écologie 2 Effets des contraintes abiotiques sur la répartition des organismes médiolittoraux Objectifs À partir de l analyse de l inventaire d une biocénose médiolittorale, mettre en évidence et comprendre le rôle des facteurs abiotiques qui conditionnent la répartition des organismes sur l estran. Calculer des indices appréciant : - la richesse spécifique du milieu, - l homogénéité / l hétérogénéité du milieu, - le degré d affinité et de similarité de stations d observation/d inventaire. À partir de documents, identifier les modes hydrodynamiques (battu, abrité), suggérer et comprendre l action des facteurs abiotiques sur la répartition relative des espèces de l estran. Retrouver la répartition de stations d observation à partir des documents fournis, de l analyse des données et des facteurs de contrainte supposés. Déroulement Inventaires de faune et de flore sur l estran d Yport (76) - (document 1) Des étudiants ont réalisé des inventaires de faune et de flore sur l estran d Yport (76 - document 1). Pour cela, ils ont réalisé les inventaires de 6 stations le long d une radiale (axe d alignement des stations d observations). Malheureusement, les résultats des inventaires ont été mal répertoriés et les étudiants ne savent plus à quelle station appartient tel ou tel inventaire. De façon aléatoire, les 6 stations sont numérotées de 1 à 6 et les résultats portés sous forme d un tableau de synthèse (tableau 1), présentant le nom des espèces observées, leur présence (1) ou absence (0) par station. En analysant les données du tableau, il est possible de retrouver l ordre logique de succession des stations observées et d émettre des hypothèses relatives à l orientation de la radiale réalisée sur l estran. 38

2 Synthèse des inventaires floro-faunistiques sur l estran d Yport (76) - (tableau 1) 39

3 40 Synthèse des inventaires floro-faunistiques sur l estran d Yport (76) - (document 2)

4 PMVE : pleine mer de vive-eau PMME : pleine mer de morte-eau BMME : basse mer de morte-eau BMVE : basse mer de vive-eau 0 : zéro des cartes, niveau des plus basses mers 1. Ramalina siliquosa 2. Xanthoria parietina 3. Caloplaca marina 4. Verrucaria maura 5. Lichina confinis 6. Pelvetia canaliculata 7. Fucus spiralis 8. Lichina pygmaea 9. Rivularia bullata 10. Ascophyllum nodosum 11. Fucus vesiculosus 12. Fucus vesiculosus evesiculosus 13. Fucus serratus 14. Chondrus crispus 15. Palmaria palmata 16. Laminaria saccharina 17. Mastocarpus stellatus 18. Himanthalia elongata 19. Bifurcaria bifurcata 20. Laminaria digitata 21. Laminaria ochroleuca 22. Alaria esculente 23. Laminaria hyperborea 24. Saccorhiza polyschides Répartition des lichens et des algues sur substrat rocheux en fonction du mode (d après J.-Y. Floc h, Penn ar Bed, 1964, modifié) - (document 3) Analyse des données du tableau 1 1. Richesse spécifique de chaque station, de l ensemble de la radiale. 2. Évaluation de l occurrence des espèces et indice de présence. Construction d un histogramme de présence. 3. Comparaison inter-stations : coefficient d affinité et de similarité. Construction de tableaux de communauté. Identification des contraintes À partir des comparaisons inter-stations et en utilisant les documents 1, 2 et 3, identifier les contraintes abiotiques majeures qui rendent compte de la répartition des espèces sur l estran ; déduire la répartition ordonnée des stations d observation en fonction des contraintes abiotiques. En supposant que l ordre des stations soit , comment rendre compte de cette répartition par rapport aux résultats obtenus dans les deux premières parties? En observant le document 1, trouver la radiale (R1, R2 ou R3) réellement suivie par les élèves pour effectuer leurs observations. 41

5 Corrigé Analyse des données du Tableau 1 1. Richesse spécifique (Rs) = nombre d espèces présentes dans chaque station ou sur l ensemble de la radiale. Rs1 = 60 Rs2 = 44 Rs3 = 82 Rs4 = 26 Rs5 = 88 Rs6 = 11 Rs de la radiale : 119 espèces 2. Relever pour chaque espèce le nombre de stations où l espèce est présente (valeur comprise entre 1 et 6). On déterminera 5 classes d occurrence auxquelles seront attribuées un indice de présence ou Ip : 0 à 20 % > Ip = I espèce dite «très rare» 20 % à 40 % > Ip = II espèce dite «rare ou accidentelle» 40 % à 60 % > Ip = III espèce dite «relativement fréquente» 60 % à 80 % > Ip = IV espèce dite «abondante» 80 % à 100 % > Ip = V espèce dite «très abondante ou constante» On affecte à chaque espèce son Ip Exemple : Cladophora rupestris : On construit un histogramme de présence (ci-contre) En abscisse : Ip ( I à V) En ordonnée : nombre d espèces de Ip = I V Ip = I > 37 espèces Ip = II > 30 espèces Ip = III > 15 espèces Ip = IV > 17 espèces Ip = V > 20 espèces Présente dans 4 stations Occurrence 4 / 6 = 66,67 % Ip = IV 3. Pour 2 de stations a et b, compter le nombre d espèces communes : = Na,b Coefficient d affinité (coefficient de communauté de Jaccard) : C af = Na,b / ( Rs a + Rs b Na,b ) Exemple : comparaison station 1 et 2 C af = 38 / ( ) = 38 / 66 = 0,576 ou 57,6 % Coefficient de similarité (coefficient de communauté de Czekanowski) : C af = 2 x Na,b / ( Rs a + Rs b ) Exemple : comparaison station 1 et 2 C af = 76 / ( ) = 76 / 104 = 0, 731 ou 73,1 % Les résultats des comparaisons sont reportés dans un tableau croisé (tableaux 2 et 3) 42

6 Contraintes abiotiques majeures. Répartitions observées des espèces sur l estran Dans la zone de balancement des marées ou zone intertidale, 3 paramètres physiques principaux agissent principalement et rendent compte de la présence, de la répartition et de la richesse en espèces : - l hydrodynamisme : en fonction de l intensité des courants, de la topographie, l action de la marée permet de différencier des modes allant de «très battu» à «abrité ou calme» ; - la durée relative d exondation des zones de l estran : elle est directement reliée à la position verticale de la zone considérée. Les organismes végétaux et animaux se positionnent sur l estran en fonction de leur capacité à résister plus ou moins longtemps à la dessiccation ; - la lumière : les algues de l estran se répartissent également en fonction de leur optimum photique. Toutefois, on considère que leur limite de répartition supérieure sur l estran est directement liée à leur capacité à résister à la dessiccation, et leur limite inférieure aussi bien à leur besoin en lumière qu aux effets de la compétition interspécifique pour l occupation de l espace disponible. Dans le cas présent, la comparaison entre l inventaire floristique des stations et le document 3 permet de déterminer le mode hydrodynamique : la présence notamment de Laminaria saccharina indique que la zone de l estran échantillonnée est en mode calme ou abrité. La répartition différentielle des espèces sur l estran en fonction de la contrainte d exondation peut être exprimée à travers la richesse spécifique stationnelle et l histogramme de présence. En effet, plus la contrainte est forte, moins les espèces sont nombreuses (richesse = 11 pour la station 6, richesse = 88 pour la station 5). L allure de l histogramme de présence révèle l hétérogénéité du milieu. Une majorité d espèces est représentée sur 1 ou 2 stations (Ip=1 ou 2) et ces organismes sont donc inféodés aux conditions abiotiques stationnelles. Cette répartition hétérogène des espèces montre le caractère hétérogène du milieu étudié. Les observations faites sont corroborées par le document 2 qui rend compte de la répartition différentielle des organismes en fonction du niveau atteint par les marées. L ordre de répartition des stations sur la radiale peut être retrouvé grâce aux indices de communauté calculés et par les informations fournies par les documents 2 et 3. Comme indiqué ci-dessus, la station 6 présentant la richesse spécifique la plus faible est probablement la station subissant la plus forte contrainte, c est-à-dire la plus longue période d exondation. Elle est donc située en haut de l estran. À l inverse, la station 5 a été inventoriée là où les contraintes sont les moins fortes, en bas de l estran. Station Station 5 À partir de la station 5, nous pouvons remonter vers le haut de l estran : la station 3 lui succède avec une richesse élevée et des forts coefficients d affinité et de similarité. Moins riche que la station 3 (Rs diminuée de - 25 %), la station 1 présente toutefois une forte similitude avec la station 3 et proche de la station 5. La station 1 succède donc à la station 3. Station Station Station Station 5 Le positionnement des stations 2 et 4 reste problématique. La station 2 présente des coefficients de similarité importants avec la station 1, mais montre également, parmi les stations, le meilleur coefficient de similarité avec la station 6 (la plus haute). Cette ambigüité peut être levée par les informations du Tableau 1. La présence d espèces uniquement en station 2 et 6 (Fucus spiralis, Enteromorpha sp.) et leur zone de distribution relative (Document 2 et 3) confirment la proximité de ces deux stations. Par ailleurs, l observation à ce niveau de poissons (Ciliata mustella, lipophrys pholis) indique la présence d eau résiduelle. Ainsi, la station 2, haute dans l estran, peut présenter une rétention d eau assurant le maintien de quelques espèces trouvées en bas de l estran et rend compte d une richesse spécifique plus élevée. La station 4 doit «logiquement» se positionner entre les stations 2 et 1. Station Station Station Station Station Station 5 43

7 L ordre réel des stations échantillonnées est : Station Station Station Station Station Station 5 Dans le cas réel, la station 4 est située entre les stations 3 et 5. Cette position entre des stations ayant les coefficients de similarité ou d affinité les plus élevés, indique une discontinuité du haut en bas de l estran. La station 3 correspond à une zone de l estran en dépression permettant la formation d une mare permanente (Figure 2) où l eau réside même à marée basse. Cette eau assure des conditions favorables à des espèces normalement trouvées plus bas dans l estran et rarement ou peu de temps exondées. La station 4 positionnée par défaut entre les stations 2 et 1 en 2/, correspond à une petite proéminence dans la pente régulière de l estran située entre les stations 3 et 5. Cette station est placée verticalement à la même hauteur que la station 2 (voir Figure 2) mais ne comportant pas d eau résiduelle, les conditions de vie y sont plus contraignantes. Ceci peut justifier d une richesse spécifique plus faible qu en station 2 mais néanmoins plus forte qu en station 6 (la plus haute de l estran). Choix de la radiale à partir du document 1 : La radiale 3 est exclue puisque la station la plus basse est située dans la zone semi-battue contrairement au mode identifié en 2/. La radiale 1 est située dans la bonne zone mais aucune des stations d observation n est placée sur une éventuelle mare. La radiale 2 est la seule à répondre à la fois au mode et à la succession des stations dont la quatrième en partant du haut de l estran est placée au milieu d une mare médiolittorale. 44