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effets directs ou indirects sur l’état physiologique ou la viabilité des hôtes. Ainsi, on observe souvent une baisse significative de la fécondité des animaux parasités. Dans le cas du lagopède d’Écosse, un nématode parasite de l’appareil digestif serait responsable de l’effondrement périodique des populations comme l’ont montré des observations à long terme. Il réduit la fécondité des femelles et les rend plus vulnérables aux prédateurs.
Le parasitisme intervient également pour limiter la présence de certaines espèces dans un écosystème donné. Ainsi, aux États-Unis, le cerf de Virginie est parasité par un petit nématode, Elasphostrongylus tenuis, qui ne lui cause pas de dommages majeurs. Par contre ce même parasite est fortement pathogène pour d’autres espèces d’ongulés telles que l’élan ou le caribou. Ces derniers sont sujets à de fortes mortalités lorsqu’ils cherchent à envahir le territoire du cerf de Virginie qui est ainsi protégé de la compétition avec des espèces proches. Il est possible que de telles situations soient plus fréquentes qu’on ne le pense.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Interactions durables
L’écologie des interactions durables, c’est-à-dire l’étude des interactions parasite-hôte-environnement, a émergé au début des années 1980, à partir du constat que les parasites jouaient un rôle majeur dans le fonctionnement et l’évolution de la biosphère. Dans les systèmes hôtes-parasites, deux organismes aux informations génétiques différentes vivent ensemble, souvent l’un dans l’autre. Les informations génétiques de chacun des partenaires s’expriment ainsi côte à côte et durablement. D’où le concept d’interaction durable, opposé à celui d’interaction instantanée telle qu’elle s’exprime dans les relations proies-prédateurs.
5.5CHAÎNES ET RÉSEAUX TROPHIQUES
La nature des relations trophiques qui s’établissent entre les espèces vivant dans un écosystème et leur intensité, jouent un rôle central dans la circulation de la matière et de l’énergie. Leur compréhension est au centre des théories écologiques.
En schématisant, les liens de dépendance d’organismes, qui mangent les uns avant d’être mangés par les autres, constituent une chaîne alimentaire ou chaîne trophique qui décrit de manière très simplifiée la
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circulation de la matière ou de l’énergie entre différents niveaux, depuis les producteurs autotrophes jusqu’aux consommateurs terminaux. La réalité est bien entendu plus complexe. Les réseaux trophiques décrivent les multiples interactions entre les espèces, soit dans un rapport de mangeur à mangé, soit dans un rapport de compétition pour utiliser les mêmes ressources.
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insectes |
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Schilbe niloticus |
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Lates niloticus |
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Hydrocynus brevis |
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Bagrus bajad |
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Hydrocynus forskalii |
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Schilbe uranoscopus |
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Synodontis clarias |
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Micralestes |
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Brachysynodontis batensoda |
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Pollymirus |
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Synodontis schall |
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Hemisynodontis membranaceus |
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Hyperopisus bebe |
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Alestes baremoze |
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Labeo senegalensis |
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Labeo coubie |
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zoobenthos |
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Distichodus rostratus |
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Citharinus citharus |
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zooplancton |
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Citharinus distichodoides |
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détritus organiques |
phytoplancton |
CHAÎNE DÉTRITIVORE |
CHAÎNE VÉGÉTALE |
Figure 5.3 Représentation simplifiée des chaînes et réseaux trophiques du lac Tchad aboutissant aux communautés ichtyologiques.
5.5.1Producteurs-consommateurs-décomposeurs: flux de matière et d’énergie
Dans un écosystème les organismes autotrophes synthétisent leur propre substance organique grâce à l’énergie chimique ou l’énergie lumineuse,
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en utilisant des substances minérales qu’ils puisent dans le milieu. Ces «producteurs primaires» sont de manière générale tous les végétaux ainsi que des bactéries et des protistes. Ils servent de nourriture à des «herbivores» eux-mêmes consommés par des «carnivores». Tous les animaux ainsi que des champignons et des bactéries qui se nourrissent de matière organique vivante ou détritique sont des organismes hétérotrophes. Après la mort des organismes la matière organique est recyclée par des décomposeurs qui la transforment en éléments minéraux simples, de nouveau assimilables par les végétaux.
La diversité métabolique est plus grande chez les Procaryotes que chez les Eucaryotes. Il existe des espèces phototrophes qui utilisent la lumière solaire comme source d’énergie, comme les cyanobactéries ainsi que des espèces chimiotrophes qui puisent leur énergie dans les substances chimiques de leur milieu. La découverte des bactéries dans les sources hydrothermales des profondeurs de l’océan a mis en évidence que dans ces écosystèmes totalement originaux, les bactéries assument le rôle de producteurs primaires de matière organique en tirant leur énergie de l’oxydation de composés soufrés (bactéries sulfo-oxydantes) et du méthane. Diverses études ont confirmé depuis l’importance de la chimiosynthèse comme générateur de vie dans l’océan.
Les éléments minéraux nécessaires à la production de matière vivante sont virtuellement indestructibles. En théorie, ils sont recyclés en permanence dans l’écosystème. Par contre, l’énergie biochimique accumulée dans la matière vivante des autotrophes se dissipe progressivement pour entretenir le métabolisme et assurer la reproduction des organismes hétérotrophes. C’est la raison pour laquelle on parle de manière schématique de cycle pour la matière, et de flux pour l’énergie (voir figure 5.4).
La matière (les sels minéraux) et l’énergie biochimique circulent ainsi en permanence des producteurs primaires vers les herbivores et les carnivores, ainsi que vers les décomposeurs. Pour comprendre le fonctionnement d’un écosystème il faut connaître les processus d’échange, de transformation, et d’accumulation à travers les formes vivantes.
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Respiration
Perte de chaleur
ÉNERGIE |
Autotrophes |
Soleil |
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P |
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Herbivores |
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C1 |
MATIÈRE |
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Carnivores |
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C2 |
D |
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Décomposeurs |
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Figure 5.4 Schéma simplifié des flux de matière et d’énergie dans les chaînes alimentaires.
5.5.2 Les théories «top-down» et «bottom-up»
De manière conventionnelle, les réseaux trophiques ont longtemps été considérés comme des chaînes linéaires dans lesquelles les flux d’éléments nutritifs vont des producteurs primaires vers les niveaux trophiques supérieurs. Dans ce contexte, il est logique de penser que la compétition entre producteurs primaires pour l’utilisation des éléments nutritifs joue un rôle majeur dans la régulation des populations. C’est la théorie du contrôle des communautés par les ressources (contrôle «bottom-up»).
Mais de nombreux écologistes ont apporté la démonstration qu’il y a également un effet inverse et que le fonctionnement d’un écosystème est fortement contraint par la prédation exercée par les niveaux supérieurs sur les niveaux trophiques inférieurs (contrôle «top-down»). En milieu aquatique par exemple, la prédation des poissons sur les invertébrés a un impact considérable sur la structure en taille et sur la composition spécifique du zooplancton et du zoobenthos. Ainsi, lorsque les poissons zooplanctivores sont abondants, il y a disparition des espèces zooplanctoniques de grande taille au profit d’espèces de taille plus petite.