Les interactions entre les êtres-vivants Activité 1 : Les 9 niveaux d organisation des êtres vivants Rappel de définitions (Barbault) Biosphère: système planétaire interne au système solaire, incluant l'ensemble des êtres vivants, leurs interrelations et leurs conditions d'existence. (On parle aussi d'écosphère). Ecosystème: subdivision élémentaire de la biosphère constituée d'un réseau trophique et du biotope où il se déploie. (appliqué à l'eau, on parle d'hydrosystème) Biocénose: ensemble des êtres vivants qui occupent un espace donné appelé biotope. Elle est caractérisée par une composition en espèces (spécifique) précise et par des phénomènes d'interdépendance. Biotope: espace caractérisé par des facteurs climatiques, géographiques, géologiques en équilibre dynamique, occupé par des organismes vivants qui vivent en association spécifique (biocénoses). C'est la composante non vivante (abiotique) de l'écosystème. Biotope + Biocénose = Ecosystème Nous allons étudier plusieurs types de relations qui se créent entre les êtres-vivants d une communauté. L énergie solaire et la matière, stockée par les plantes sous forme de sucres (cf. Photosynthèse) constituent un potentiel énergétique utilisé pour : - une mise en réserve d éléments dans le sol (Carbone, Azote)
- entretenir les plantes elles mêmes (respiration, nutrition, reproduction) - nourrir d autres êtres- vivants, des animaux en général, qui une fois morts, serviront de nourriture aux plantes. Ce cycle ou transfert de matières (énergie, matières minérale et organique) à travers le sol, la flore puis la faune s appelle LA CHAÎNE ALIMENTAIRE OU CHAINE TROPHIQUE. La forme et le nombre des espèces, mais aussi le nombre de maillons, dépendra de la qualité et de la quantité de la végétation. Ex : dans une Forêt Tropicale beaucoup d espèces d arbres (> 100 sp./ ha) beaucoup d animaux, qq uns gros Chaînes alimentaires longues environ 22 tonnes de M.S / ha / an
dans un Désert peu de végétation et d animaux, souvent petits Chaînes alimentaires courtes environ 3 tonnes de M.S / ha / an I Chaînes alimentaires et niveaux trophiques Une chaîne alimentaire est formée d'une suite d'êtres-vivants dont chacun sert de nourriture au suivant. Nous distinguerons plusieurs niveaux dans une chaîne alimentaire. 1 ) 1 er niveau trophique : LES PRODUCTEURS Ce sont en général des E.V qui fabriquent leur matière organique à partir d'éléments minéraux. Ils sont donc autotrophes (qui se nourrissent par eux-mêmes). Ce sont des algues, du plancton, des bactéries ou des plantes chlorophylliennes qui fabriquent de la matière organique à partir de matière minérale plus de la lumière (photosynthèse).
2 ) 2 ème niveau trophique : LES CONSOMMATEURS Ce sont généralement des animaux hétérotrophes (qui se nourrissent d autres êtres- vivants). Ils dépendent de matières organiques accumulées dans les autres E.V. (eau, sucres, Ac. aminés, matières grasses, vitamines). On les classe en deux catégories : a Consommateurs primaires Ils se nourrissent principalement de la végétation. Souris (Rongeurs) graines Doryphore (Insectes) feuilles et racines Régime alimentaire Cerf (Ongulés) herbe et fruits HERBIVORE b Consommateurs secondaires Ils tuent les consommateurs primaires pour se nourrir. Hirondelle Mouches, coccinelles régime INSECTIVORE Buse Serpents, mulots régime CARNIVORE CCL : La relation principale qui existe entre tous les E.V d'une chaîne alimentaire est une relation de PRÉDATION - NUTRITION, ou encore relation trophique (alimentaire). Rem : on peut aussi assimiler un herbivore à un prédateur d herbes. Ces prédateurs peuvent aussi devenir des proies pour des superprédateurs. Ils existent aussi des consommateurs secondaires parasites. Ils vivent au dépend de leurs hôtes mais sans jamais les tuer. Activité 2 : Trouver une chaîne alimentaire
3 ) 3 ème niveau trophique : LES DÉCOMPOSEURS Placés en fin de chaîne alimentaire, ce sont des champignons, des bactéries, des invertébrés du sol qui se nourrissent des excréments ou des déchêts, des carcasses des E.V morts appartenant aux deux premiers niveaux. Bousiers Acariens Ex : Insectes Diptères, Vers de terre (Lombrics) Collemboles Ils vont utiliser la matière organique (M.O) morte, en décomposition (cadavres, carcasses) pour la transformer en matière minérale. Ce long processus s appelle la MINÉRALISATION et permet la formation de l humus. Celui-ci sera utilisé à son tour par les Végétaux du 1 er niveau. Les décomposeurs jouent un rôle important en forêt où les feuilles sèches ne sont pas consommées par les herbivores. Activité 3 : les animaux de la litière + Bilan Taille de la faune en fonction du niveau Niveau I Producteur Est mangé par Consommateur I Niveau II Consommateur II Rosier Puceron Coccinelle Araignée Passereau Rapace 1 m 2 mm 1 cm 3 cm 12 cm 40 cm CCL : Augmentation de la taille des animaux dans une chaîne alimentaire Rem : Le phénomène s inverse si l on s intéresse aux parasites et décomposeurs. Herbe lapin puces protozoaire 60 cm 3 mm 1 µm Sol (1 m²) lombric bactéries 10 cm 100 µm
Activité 4 : Le réseau trophique de l huître
II Les Réseaux Trophiques Plusieurs chaînes alimentaires peuvent se superposer et se compléter pour former un réseau alimentaire ou RÉSEAU TROPHIQUE. - Un herbivore a le choix entre de nombreuses espèces végétales - Un canard peut se nourrir indifféremment d insectes, de vers, de plancton ou de végétaux selon la saison. - Un rapace disposera d oiseaux ou de petits mammifères Ceci permet aux espèces prédatrices de survivre si une espèce disparaît ou vient à manquer à cause du froid, des saisons ou à cause de l action de l homme. Ce dernier à tendance à vouloir trop simplifier les écosystèmes et donc de fragiliser les réseaux trophiques. Exercice 1: Identifier des chaines alimentaires Conclusion Les régimes alimentaires sont très variés et variables. Toutes les analyses de régimes alimentaires montrent que les proies peuvent avoir plusieurs prédateurs et que les prédateurs consomment plusieurs proies. Les différents régimes alimentaires Herbivore Ou Phytophage Etres- vivants consommant de l herbe Etres- vivants consommant des végétaux Lapin, Vache Criquet Frugivore E.V consommant des fruits Chauve souris Nectarivore Insectivore E.V consommant du nectar E.V consommant des insectes Papillons, Abeilles Chauve souris Oiseaux Carnivore Omnivore E.V consommant la viande d autres animaux E.V consommant de la matière organique sous forme végétale et animale Chouette Ours, Renard, Homme
Détritivore E.V consommant des déchets Lombric III - La productivité biologique Elle représente la quantité de matière vivante élaborée sur une aire déterminée pour une période de temps donnée. Elle s exprime en poids sec de matière vivante déshydratée. On la transpose souvent en équivalent énergétique exprimé alors en calories. Cette estimation est souvent longue et difficile car un écosystème est toujours en état d équilibre dynamique (constamment réajusté). 1) La productivité primaire (exprimée en tonnes / ha / an) Ceci représente uniquement la quantité de mat. organiques formée à partir de mat. minérales par photosynthèse ou chimiosynthèse (dans les fonds marins par ex.) Ex : Forêt de pins sylvestres 6,5 t mat. sèche / ha / an Forêt de hêtres 8 à 13 t mat. sèche / ha / an Forêt d épicéas 8 à 32 t mat. sèche / ha / an Pour comparer Marais à roseaux 25 t mat. sèche / ha / an Prairie artificielle Trèfle 3 coupes 22,4 t mat. sèche / ha / an 2) La productivité secondaire Elle représente la quantité de matière vivante élaborée au niveau des échelons consommateurs ou décomposeurs. L'efficacité de la transformation de la matière végétale en biomasse animale est dix fois supérieure à celle de la photosynthèse. Autres représentations d une relation trophique La pyramide des nombres ans) 1 Enfant (10 4,5 20 000 000 Veaux Plants de Luzerne Les producteurs sont toujours les plus nombreux
La pyramide des biomasses et/ou du rendement énergétique 480 g 1,045 kg 8,211 kg Enfant (10 ans) Veau Luzerne Ceci nous amène à la notion de concentration des polluants et des substances toxiques (herbicides, insecticides, produits ménagers, etc..) Exercice 2: Amplification biologique et DDT IV Différences entre relations intraspécifiques et interspécifiques Quand une relation s établit entre des individus de la même espèce, on parle de relation intraspécifique. Si une relation ou une association se fait entre individus d espèces différentes, on parle de relation interspécifique. Quand des individus d une même espèce se regroupent, on parle de Population. Il existe différentes formes de vie en groupe : - Foule - Famille - Troupe Augmentation de l ordre, de la hiérarchisation - Colonie et de la cohésion dans les tâches - Société Avec cette augmentation de l organisation au sein des groupes, on constate une augmentation de la délimitation du territoire. De plus, l'organisation sociale implique la nécessité de communiquer dans le groupe et à l'extérieur. Rem: Langage = Forme de communication impliquant un code et des moyens d expression de ce code. Emissions sonores (auditif), postures, mimiques, intimidation (visuel), sécrétion de phéromones (olfactif), tactile. a) Foule Individus normalement isolés se rassemblant sans relation d'organisation entre les individus afin d obtenir des conditions de vies optimales. Ex: Grappe d'escargots pour éviter la sécheresse Cloportes sous une pierre Nuée d'insectes sous les lampadaires b) Famille
Relation +- temporaire entre individus, liée à la reproduction et à l'élevage des jeunes. Principalement chez les Oiseaux et les Mammifères. Ex: souvent soin unique par la mère (Lionne) mais beaucoup d'exceptions (Rapaces, Manchot). c) Troupe Regroupement d'individus isolés avec reconnaissance individuelle Ex: le Loup d) Colonie Regroupement d individus pour partager et distribuer les tâches. Ex: les oiseaux de mers se regroupent pour assurer la protection des jeunes. Quelques parents font la surveillance quand d'autres vont pêcher. L'union fait la force contre les prédateurs. e) Société Plusieurs caractéristiques de ce regroupement d'individus: - Coordination et répartition des tâches - Caste de reproducteurs, travailleurs, défenseurs - Communication entre individus - Respect de la hiérarchie On rencontre ces sociétés surtout chez les Insectes (Fourmis, Abeilles, Termites) et les Primates Cas de relations intraspécifiques chez les végétaux Cas de semis de radis ou de carotte; éclaircir permet d'augmenter la croissance des plants. Effet de l excrétion racinaire Fleurit bien Fleurit bien Fleurit bien s'étend s'étend VI Différentes relations interspécifiques Intoxication racinaire 1 ) la Prédation C est une relation entre deux êtres- vivants où l une des espèces (la proie) est consommée par l autre (le prédateur). Ex : La lionne va courir après l antilope L étoile de mer écarte les valves de la moule Le caméléon va saisir les insectes grâce à sa langue.
Chez les Végétaux, il existe aussi des plantes prédatrices ou plantes carnivores (Népenthes, Dionée, Drosera). 2 ) la Compétition Si une même proie plait à deux prédateurs, on parlera de compétition entre ses deux prédateurs. Chouette Campagnol Lombric 180 espèces prédatrices Belette 3 ) les Associations Ex: de la petite douve, du Tenia a) le Parasitisme Association où l'un des partenaires provoque un impact négatif sur l'autre. On parle de relation avec bénéfice unilatéral négatif. Voir Film Fourmi_Parasite Ex: Crabe dans la moule, rémora /requin b) le Commensalisme Association qui ne présente pas d'inconvénient pour les partenaires (support, transport = phorésie) mais qui peut devenir parasite si l'un des deux prolifère. Ex: Poisson clown / Anémone de mer c) le Mutualisme Association à bénéfice réciproque avec une certaine autonomie des partenaires (chacun rend service à l'autre). Film Baobab Parfois l'un des associés peut devenir dépendant symbiose Ex: champignon / orchidées termites / micro-organismes d) la Symbiose Forme particulière du mutualisme où l'association devient permanente et/ou obligatoire. Entre végétaux: (eau) Entre animaux: Les lichens, association algue (nrj, M.O) / champignon Les orchidées, associations champignon + racines les Ruminants et termites abritent des bactéries, levures, protozoaires qui favorisent la digestion de la cellulose. Le pique-bœuf et le héron garde-bœuf (+- symbiose)
Entre Végétaux et Animaux : Les Légumineuses ont des nodosités sur les racines qui renferment des bactéries (Rhizobium) fixatrices de l'azote de l'air. Les Aulnes associent des mycorhizes et nodosités à Rhizobium. Il est capable grâce à cela de coloniser des sols très pauvres (dunes) Ex: la fourmi Pseudomyrmex et l'acacia cornigera voir Film Barteria La fourmi assure la protection de la plante contre ses parasites et ennemis (petit ou gros) ainsi que contre des végétaux compétiteurs. L'arbre met à disposition des épines creuses servant d'abri et du nectar servant de nourriture aux fourmis. Cas de la Trophobiose Se dit quand une espèce en soigne une autre pour obtenir de la nourriture, Fourmi (protection)/ Pucerons (miellat), 20000 fourmis = 100 g de miellat par jour Activité 5 : Le rouge gorge
V - Echanges d'informations entre individus 1 ) Nature des messages - Chimique par ex : Phéromone d'un papillon femelle mâle Odeur d'une fleur Pollinisateur - Visuelle par ex: Couleur d'une fleur idem le poitrail du Rouge-gorge, la roue du Paon - Sonore par ex: le chant du Grillon, du Rouge-gorge, du Loup Brame du Cerf, serpent à sonnette - Tactile par ex: Les fourmis ou le tapotement du bec par un oisillon 2 ) Différentes étapes On distingue l'émetteur de l'information, l'information par elle-même, càd le signal, et le récepteur de cette information. Il s'en suivra une ou des réponses concernant l'émetteur, le récepteur ou bien une cible extérieure à cette relation. SIGNAL Emetteur Récepteur Réponse 3 ) Différentes réponses Extérieur On prendra en compte aussi le monde végétal et animal. - Le mouvement = fuite, camouflage, rapprochement de congénères, déplacement de feuilles. - Réponses liées au territoire: Chant, cri, urine - Réponses chimiques = liées à la défense : forte odeur (Putois, Insectes), plante (Poireau, Tomate), acide formique (Fourmi), glue (Termite) - Réponses physiques = Combat ou rituel de combat, morsure, piqûre. Ethologie = Science du comportement