5.2 Fonctions des espèces dans les écosystèmes |
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en espèces est fonction de la diversité des habitats et du nombre de niches écologiques potentiellement utilisables. Les écosystèmes, grâce à leur diversité biologique, jouent un rôle global dans la régulation des cycles géochimiques (fixation, stockage, transfert, recyclage des éléments nutritifs, etc.) et du cycle de l’eau.
La diversité biologique, au sens écologique du terme, est donc un système d’interactions au sein et entre les niveaux d’organisation du monde vivant, ainsi qu’avec l’environnement physico-chimique (figure 5.1). Les activités des écosystèmes, tels que les flux de matière et d’énergie, sont ainsi sous le contrôle réciproque des processus physico-chimiques et des processus biologiques.
5.2FONCTIONS DES ESPÈCES DANS LES ÉCOSYSTÈMES
Les espèces diffèrent les unes des autres dans la manière dont elles utilisent et transforment les ressources, dans leur impact sur l’environnement physico-chimique, et dans leurs interactions avec les autres espèces. On les caractérise par leur niche écologique (voir encadré).
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Niche écologique
L’écologiste américain Odum définit la niche d’une espèce comme étant son rôle dans l’écosystème: «l’habitat d’une espèce est son adresse, la niche est sa profession». La niche correspond non seulement à la place de l’espèce dans le réseau trophique, mais également à son rôle dans le recyclage des nutriments, à son effet sur l’environnement biophysique, etc.
5.2.1 Les espèces clés
Le concept d’espèce clé postule que certaines espèces sont plus importantes que d’autres dans le réseau des interactions d’un écosystème. L’espèce clé serait, par exemple, celle dont la perte provoquerait des changements importants dans la structure et le fonctionnement général.
On distingue ainsi les prédateurs clés qui sont des espèces dont la présence limite fortement celle des autres. À cette catégorie appartiennent par exemple les poissons planctivores (ils limitent l’abondance, voire la présence de zooplancton de grande taille dans les lacs) ou les
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grands prédateurs terrestres (leur disparition en Europe a eu pour conséquence la prolifération de ravageurs des cultures). À l’opposé, les mutualistes clés sont des organismes directement ou indirectement nécessaires au maintien d’autres populations. Par exemple, l’abondance des fécondations chez les plantes dépend souvent de la présence d’une faune variée de pollinisateurs (essentiellement des insectes).
Diversité biologique et dissémination des végétaux tropicaux
Un aspect particulier de la diversité biologique au sein des écosystèmes forestiers, est d’assurer la dissémination des végétaux grâce à une multitude de systèmes de dispersion des graines utilisant des animaux comme vecteurs. La zoochorie est le mode de dispersion le plus répandu dans les forêts tropicales humides. En Guyane, 80% des espèces de plantes produisent des fruits zoochores qui font intervenir 72 espèces d’oiseaux sur 575, et 36 espèces de mammifères (dont 23 chiroptères) sur 157. Pour chaque espèce végétale, la dissémination dépendra des habitudes alimentaires des animaux vecteurs, de leurs parcours, des zones de repos, etc. De nombreuses plantes à grosses graines sont tributaires d’animaux de grande taille comme les singes, et les gros oiseaux (toucans, agamis) pour leur dissémination. La disparition de ces animaux, souvent chassés, peut donc avoir pour conséquence une réduction de la diversité végétale.
5.2.2 Les organismes ingénieurs
Ce sont des organismes qui contrôlent directement ou indirectement la disponibilité des ressources pour les autres espèces en provoquant des changements dans l’état physique de leur environnement. Les ingénieurs autogènes modifient l’environnement du fait de leur propre structure physique. C’est le cas des arbres et des coraux qui, du fait de leurs structures physiques, créent des habitats pour d’autres espèces. Les ingénieurs allogènes modifient l’environnement en transformant sa structure. Ainsi, le castor, en coupant des arbres pour construire des barrages, modifie l’hydrologie et l’écologie des rivières. D’autres exemples d’ingénieurs allogènes sont les termites, les fourmis et les vers de terre qui creusent et mélangent les sols, modifient leur composition organique et minérale, ainsi que le cycle des éléments nutritifs et le drainage.
5.3 Rôle des espèces dans le fonctionnement des écosystèmes |
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5.2.3Groupes fonctionnels: complémentarité et redondance
Il n’est pas toujours possible de déterminer précisément la contribution relative de chacune des espèces aux processus écologiques. On appelle «groupes fonctionnels» des ensembles d’espèces exerçant une action comparable sur un processus déterminé ou répondant de manière similaire à des changements des contraintes externes. C’est par exemple l’ensemble des espèces qui exploitent la même catégorie de ressources alimentaires, ou l’ensemble des espèces intervenant sur certains grands cycles biogéochimiques (azote, carbone, etc.).
Une fonction peut être assurée par une seule espèce ou un nombre limité d’espèces dans un écosystème. Elle l’est parfois par un grand nombre d’espèces dans un autre écosystème. On parle de redondance fonctionnelle, lorsque plusieurs espèces occupent la même niche spatiale où elles assurent des fonctions similaires, même si leur importance relative peut varier.
5.2.4 Le cas des espèces rares
Il existe dans tout écosystème des espèces rares que l’on observe occasionnellement. Certaines sont des espèces de grande taille qui ont besoin d’un espace vital plus grand. D’autres sont des espèces dont les populations sont en voie d’extinction dans le biotope échantillonné, ou qui n’y trouvent plus les conditions écologiques favorables à leur pérennisation. D’autres encore, dans des milieux qui présentent une grande variabilité interannuelle, peuvent être considérées comme des espèces «en réserve», qui se mettront à proliférer dans certaines conditions écologiques. Ainsi, les peuplements de poissons des fleuves sahéliens contiennent des espèces qui se développement habituellement dans les eaux courantes lorsque la pluviométrie est favorable, et d’autres qui se mettent à proliférer dans les conditions palustres que l’on observe lors des périodes de sécheresse.
5.3HYPOTHÈSES CONCERNANT LE RÔLE
DES ESPÈCES DANS LE FONCTIONNEMENT DES ÉCOSYSTÈMES
Quelle est la contribution des différentes espèces aux flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes, ainsi qu’aux mécanismes de maintien
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et de régénération de ces écosystèmes? Plusieurs études ont montré que des écosystèmes ayant des communautés biologiques différentes présentaient néanmoins des similarités importantes sur le plan du fonctionnement écologique. Cela signifie à la fois que les espèces peuvent jouer un rôle spécifique, mais que différentes espèces peuvent remplir cette même fonction.
Diverses hypothèses ont été proposées pour expliquer les relations entre la Nature et la richesse des espèces présentes dans un écosystème, et leur participation au fonctionnement de cet écosystème (figure 5.2):
1.Selon l’hypothèse diversité-stabilité la productivité des systèmes écologiques, ainsi que leur aptitude à réagir à des perturbations, s’accroît régulièrement lorsque le nombre d’espèces dans le système augmente. Autrement dit le flux d’énergie dans des réseaux trophiques se maintiendra d’autant mieux qu’il y aura un grand nombre de liaisons interspécifiques. Si certaines liaisons sont rompues suite à la disparition d’une ou plusieurs espèces, d’autres liaisons pourront s’établir et se substituer à celles qui ont disparu. Le corollaire est que les fonctions écologiques des différentes espèces se chevauchent de telle sorte que si une espèce disparaît, la fonction qu’elle assumait peut-être compensée par d’autres.
2.L’hypothèse des «rivets» procède par analogie. Sur une aile d’avion il y a plus de rivets que nécessaire pour assurer l’intégrité de l’aile. La suppression progressive de rivets peut entraîner, au-delà d’un certain seuil, un effondrement brutal de l’aile. De même, la capacité d’un écosystème à absorber des modifications de la richesse spécifique décroît au fur et à mesure que certaines espèces disparaissent, même si les performances de l’écosystème demeurent en apparence inchangées. Selon cette hypothèse chaque espèce joue un rôle dans l’écosystème, et chaque disparition affaiblit progressivement l’intégrité du système.
Àpartir d’un certain seuil, il y a altération significative du fonctionnement de l’écosystème.
Cette hypothèse, comme la précédente, privilégie la redondance fonctionnelle mais reconnaît l’existence de fonctions spécialisées. En pratique, une fonction écologique ne disparaît pas avant que toutes les espèces qui y contribuent n’aient été éliminées de l’écosystème.
3. L’hypothèse «conducteurs et passagers» est une alternative à la précédente qui part du principe que toutes les espèces ne jouent pas un rôle équivalent. De nombreuses espèces sont superflues (les passagers) alors que quelques-unes seulement (les conducteurs) jouent un rôle essentiel pour maintenir l’intégrité de l’écosystème. Ces espèces qui