Introduction à l’Écologie
L’écologie (du grec oikos = maison/habitat et logos = science) est la science qui étudie les interactions entre les êtres vivants et leur milieu, ainsi que les interactions entre les êtres vivants eux-mêmes.
La sortie écologique est une étape fondamentale qui permet d’observer et d’étudier les milieux naturels directement sur le terrain. Elle a pour objectifs de :
- Collecter des informations sur les espèces animales et végétales (densité, répartition).
- Observer le relief et les cours d’eau.
- Mesurer les conditions climatiques.
- Analyser l’impact des activités humaines sur le milieu.
Le plan de la leçon :
1. Outils et Matériels de la Sortie Écologique
Pour réussir une étude de terrain, plusieurs outils sont nécessaires. Voici un tableau récapitulatif des principaux instruments utilisés :
| Outil | Rôle et Utilisation |
|---|---|
| Carte topographique | La localisation du site étudié. |
| Boussole | L’orientation sur le terrain. |
| Altimètre | Mesurer l’altitude du milieu. |
| pH-mètre | Mesurer l’acidité du sol ou de l’eau. |
| Thermomètre | Mesurer la température (air/sol). |
| Acide chlorhydrique (HCl) | Tester la nature calcaire des roches (effervescence). |
| Parapluie japonais | Récolter les insectes vivants sur les rameaux des arbres. |
| Filet fauchoir | Capturer les insectes volants. |
| Corde et piquets | Délimiter la surface d’inventaire (Quadrillage). |
2. Techniques d’Étude de la Répartition des Végétaux
Dans un milieu naturel, les végétaux ne sont pas répartis au hasard. On distingue deux types de stratifications.
A. La Stratification Verticale
Les végétaux forment des étages superposés selon leur hauteur et leur rigidité :
- Strate arborescente (h > 5m) : Arbres à tronc ligneux (ex: Chêne liège).
- Strate arbustive (2m < h < 5m) : Arbustes et buissons ligneux.
- Strate herbacée (5cm < h < 180cm) : Plantes à tiges molles (herbes).
- Strate muscinale (h < 5cm) : Mousses, lichens et champignons.
- Strate souterraine : Racines, bulbes et rhizomes.
B. La Stratification Horizontale
La répartition horizontale des végétaux dépend de plusieurs facteurs :
- La nature du sol (pH, texture).
- Le climat (Humidité, ensoleillement).
- La présence d’eau.
- La concurrence entre les végétaux.
- Les interactions biotiques (ex: substances toxiques sécrétées par certaines plantes).
3. L’Étude Statistique et Inventaire
a-Inventaire des végétaux et technique du quadrillage :
Comment réaliser l’inventaire des végétaux ?
Pour effectuer un inventaire complet et fiable des végétaux d’un milieu naturel, il faut suivre ces deux étapes :
1- Choix de la station d’étude : la station d’étude doit être une station homogène située à distance suffisante de la zone de transition entre deux milieux différents. On privilégie les surfaces homogènes pour obtenir des résultats représentatifs.
Exemple : Parmi les surfaces proposées, les stations 1et 3 conviennent car elles présentent une végétation homogène. En revanche, les stations 2 et 4 sont à éviter en raison de leur caractère hétérogène (zone de transition).
2 – Détermination de l’aire minimale : l’étude exhaustive d’une station entière étant difficile à réaliser, on recourt au concept d’aire minimale. Pour la déterminer, on utilise la technique du quadrillage.
On délimite progressivement des surfaces croissantes et on recense les espèces présentes dans chacune :
On délimite une surface initiale (souvent 1 m) à l’aide de piquets et de cordes, puis on recense les espèces présentes, On double progressivement la surface (2 m, 4 m, 8 m, etc.) jusqu’à ce qu’aucune nouvelle espèce ne soit découverte. et on choisi la plus petite surface a partir de laquelle le nombre d’espèces devient constant : c’est l’aire minimale.
| Aire de relevé (m²) | Nombre d’espèces végétales |
|---|---|
| 1 | 20 |
| 4 | 45 |
| 9 | 60 |
| 16 | 70 |
| 25 | 70 |
Par exemple, ici le tableau montre que le nombre d’espèces végétales augmente progressivement avec la surface étudiée, puis se stabilise à partir de 16 m². Au-delà de cette surface, aucune nouvelle espèce n’est découverte. L’aire minimale est donc de 16 m².
Définition : L’aire minimale est la plus petite surface permettant de recenser l’ensemble des espèces végétales présentes dans le milieu étudié
La surface minimale d’inventaire permet de réaliser plusieurs recensements ou relevés, ce qui permet de collecter des données statistiques telles que le nombre d’individus dans chaque relevé, l’abondance.. etc. Ces données sont ensuite exploitées pour calculer des paramètres statistiques, réaliser des représentations graphiques et en tirer des conclusions.
b-Techniques d’inventaire des animaux
Il est souvent difficile de collecter des animaux ; du fait qu’ils se déplacent couramment dans leur milieu de vie. Ceci nécessite donc l’utilisation de techniques de collection spéciale telles que:
- Observation, identification, et localisation de la répartition des animaux en utilisant des jumelles, et des appareils d’enregistrement. (Enregistrer les chants, les cris et les sons des animaux.
- Recherche des traces d’animaux comme les nids, les excréments, les plumes, … etc.
- Capture des animaux en utilisant des filets et des aspirateurs, en installant pièges.
A. Exploitation des données de l’inventaire des végétaux
Pour exploiter les données de l’étude statistique, il est nécessaire de calculer certains paramètres statistiques :
- L’abondance : Nombre d’individus d’une espèce par unité de surface.
- La dominance : Surface couverte par la projection verticale de l’appareil végétatif de l’espèce.
- Coefficient Abondance-Dominance : L’échelle de Braun-Blanquet associe ces deux concepts.
La Fréquence (F) et Indice de Fréquence (IF) :
La fréquence est calculée par la formule suivante :
Où :
- n : Nombre de relevés contenant l’espèce.
- N : Nombre total des relevés effectués.
Selon la valeur de F, on détermine l’Indice de Fréquence (IF) selon l’échelle de Du Rietz (I, II, III, IV, V).
| Classes de fréquence | Indice de fréquence | Espèce végétale |
| F < 20% | I | Espèce très rares |
| 20% ≤F < 40% | II | Espèce rare |
| 40%≤ F < 60% | III | Espèce fréquente |
| 60% ≤ F < 80% | IV | Espèce abondante |
| 80% ≤ F ≤ 100% | V | Espèce constante |
- IF = IV ou V : Espèces caractéristiques du milieu (indicateurs biologiques).
- IF = III : Espèces accompagnantes.
L’Histogramme de Fréquence et La courbe de Fréquence :
- Courbe unimodale : La station étudiée est homogène.
- Courbe multimodale : La station est hétérogène.
B. Exploitation des données de l’inventaire des animaux
On peut exploiter les données statistiques de l’inventaire des animaux en calculant plusieurs paramètres statistiques comme :
- Densité absolue (D) : Nombre d’individus de la même espèce par unité de surface.
- Densité relative (d) : calculée par la formule suivante :
n : nombre total d’individus de l’espèce.
N : l’effectif total des individus de toutes les espèces.
- La fréquence et l’indice de fréquence : Déterminer de la même façon que chez les végétaux.
4. Techniques de Collecte et Conservation
Pour les Végétaux (Réalisation d’un Herbier)
- Prélever un échantillon (tige, feuilles, fleurs) avec un sécateur.
- Disposer l’échantillon entre des feuilles de papier journal.
- Presser avec un poids lourd et changer le papier régulièrement pour le séchage.
- Fixer la plante séchée sur une feuille blanche avec une étiquette (Nom, Date, Lieu).
Pour les Animaux
- Insectes : Fixés sur papier cartonné avec une épingle ou conservés dans des boîtes.
- Reptiles, Amphibiens, Poissons : Conservés dans des bocaux contenant du formol ou de l’alcool dilué.
5. Notion d’Écosystème
Les composants de l’écosystème :
| Les composants biotiques | Les composants abiotiques |
|---|---|
| Animaux (renard, écureuil, hibou, buse, insectes, bactéries, …) Végétaux (arbres, arbustes, fougères, herbe, …) | Le sol L’air L’eau La lumière |
Les êtres vivants entretiennent divers types de relations entre eux (chaînes alimentaires, compétition pour les ressources, prédation, parasitisme, etc.). Ils interagissent également avec leur environnement physique et chimique (facteurs abiotiques tels que l’eau, l’air, le sol et la lumière).
Chaque milieu naturel abrite des êtres vivants qui lui sont propres, formant ainsi une biocénose. Ces organismes vivants interagissent non seulement entre eux, mais aussi avec les éléments physiques et chimiques de leur environnement. Donc l’écosystème est l’ensemble des êtres vivants qui sont en interaction entre eux (biocénose), et en interaction avec le milieu dans lequel ils vivent (le biotope).
Un écosystème représente donc l’ensemble formé par :
Écosystème = Biocénose (Êtres vivants) + Biotope (Milieu de vie)
Il existe différents niveaux :
- Macro-écosystème : Océan, Désert.
- Méso-écosystème : Forêt, Lac, Prairie.
- Micro-écosystème : Tronc d’arbre mort, dessous d’une pierre.
💡 Astuce NéoSvt : Mesurer la hauteur d’un arbre
Pour mesurer la hauteur (H) d’un arbre sans grimper, utilisez la technique du triangle isocèle rectangle :
Étapes :
- Alignez le côté horizontal du triangle avec votre œil.
- Reculez jusqu’à ce que le sommet de l’arbre s’aligne avec le haut du triangle.
- Appliquez la formule : H = h + D
Où :
- h = hauteur de l’observateur
- D = distance entre l’observateur et l’arbre