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Cours : Biologie approfondie > Chapitre 5

Leçon 3: L'écologie des communautés

La structure de la communauté

La richesse spécifique et la diversité des espèces.

Les points clés :

La structure d'une communauté peut être décrite par sa richesse d'espèces, soit le nombre d'espèces présentes, et la diversité des espèces, soit une mesure de la richesse et de l'uniformité des espèces (nombre relatif).
La structure d'une communauté est influencée par de nombreux facteurs, y compris des facteurs abiotiques, les interactions entre espèces, le niveau de perturbation et les événements de hasard.
Certaines espèces, telles que les espèces fondatrices et les espèces clés de voûte, jouent un rôle particulièrement important dans la détermination de la structure de leurs communautés.

Introduction

Les différentes communautés écologiques peuvent être assez différentes en ce qui concerne les types et le nombre d'espèces qu'elles contiennent. Par exemple, certaines communautés arctiques ne comprennent que quelques espèces, alors que certaines communautés de la forêt tropicale présentent un nombre important d'espèces par mètre cube.

Une façon de décrire cette différence est de dire que les communautés ont des structures différentes. La structure de la communauté est essentiellement sa composition, y compris le nombre d'espèces de cette communauté et leurs nombres relatifs

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. On peut aussi l'interpréter de façon plus large pour comprendre tous les schémas d'interaction entre ces différentes espèces

^{2}

Certains écologistes utilisent également le terme "structure de la communauté" pour expliquer le modèle d'une communauté dans l'espace - la façon dont les populations qui la composent sont réparties dans l'environnement physique

^{3, 4}

. Par exemple, une communauté peut avoir des limites très déterminées ou se fondre progressivement dans la communauté voisine. En outre, différentes populations peuvent occuper des zones différentes à l'intérieur des limites de la communauté.

Dans cet article, nous nous concentrerons principalement sur la structure de la communauté telle que définie par la composition des espèces.

Dans cet article, nous allons examiner certaines façons qui permettent de quantifier (mesurer numériquement) la structure communautaire. Ensuite, nous examinerons les facteurs qui façonnent la structure de la communauté, en particulier sur les espèces fondatrices et les espèces clés de voûte.

Comment mesurer la structure de la communauté ?

Deux mesures importantes utilisées par les écologistes pour décrire la composition d'une communauté sont la richesse spécifique et la diversité des espèces.

La richesse d'espèces

La richesse spécifique est le nombre d'espèces différentes dans une communauté particulière. Si nous avons trouvé

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espèces dans une communauté, et

300

espèces dans une autre, la seconde communauté aurait beaucoup plus grande richesse spécifique que la première.

Les communautés avec les plus grandes richesses spécifiques ont tendance à se trouver dans les zones proches de l'équateur, qui reçoivent beaucoup d'énergie solaire (permettant une productivité primaire élevée), des températures chaudes, de grandes quantités de précipitations et peu de changements saisonniers. Les communautés avec les plus petites richesses spécifiques se trouvent près des pôles, qui obtiennent moins d'énergie solaire et sont plus froides, plus sèches et moins propices à la vie. Ce schéma ci-dessous illustre la richesse spécifique des mammifères (la richesse spécifique est calculée uniquement pour les espèces de mammifères, pas pour toutes les espèces). De nombreux autres facteurs autres que la latitude peuvent également affecter la richesse spécifique d'une communauté.

La richesse spécifique mondiale calculée pour les espèces de mammifères. Crédit d'image : "[Écologie de la communauté: Figure 14](http://cnx.org/contents/24nI-KJ8@24. 8:lGjgOeNc@8/Community-Ecology)," par OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Modification du travail par la NASA, CIESIN, Columbia University.

La diversité des espèces

La diversité des espèces est une mesure de la complexité de la communauté. Elle est fonction à la fois du nombre d'espèces différentes dans la communauté (richesse spécifique) et de leur abondance relative (uniformité des espèces). Un plus grand nombre d'espèces et une plus grande variété d'espèces mènent à une plus grande diversité. Par exemple :

Une communauté forestière avec $20$ ‍ types d'arbres différents aurait une plus grande diversité d'espèces qu'une communauté forestière avec seulement $5$ ‍ types d'arbres (en supposant que les espèces d'arbres soient de même abondance dans les deux cas).
Une communauté forestière avec $20$ ‍ types d'arbres différents de même abondance aurait une plus grande diversité d'espèces qu'une communauté forestière avec le même nombre d'espèces d'abondances très inégales (par exemple, avec $90 %$ ‍ des arbres appartenant à une seule espèce).

En général, les écologistes pensent que les communautés écologiques plus diversifiées sont plus stables (c'est-à-dire capables de mieux se rétablir après une perturbation) que les communautés moins diversifiées. Vous pouvez explorer pourquoi c'est le cas dans la vidéo sur les réseaux écologiques. Cependant, la relation diversité-stabilité n'est pas une règle universelle. Dans certains cas, d'autres facteurs (autre que la diversité des espèces) sont plus importants pour déterminer la stabilité de la communauté et de l'écosystème

^{5, 6}

Quels sont les facteurs qui façonnent la structure communautaire ?

La structure d'une communauté est le résultat de nombreux facteurs interactifs, tant abiotiques (non-vivants) que biotiques (liés aux organismes vivants). Voici quelques facteurs importants qui influencent la structure de la communauté :

Les schémas climatiques de la localisation de la communauté.
Comme nous l’avons vu plus haut dans la discussion sur la richesse spécifique, les schémas climatiques mondiaux (variation de la température, apport d’énergie solaire, etc. avec la distance de l'équateur) peut affecter la structure de la communauté. Il en va de même des modèles climatiques plus locaux, comme les effets créés par les chaînes de montagnes, les masses d'eau, et même les ruisseaux et les vallées.
La prévisibilité ou la variabilité du climat peuvent également affecter la structure de la communauté – par exemple, certaines espèces pourraient ne pas survivre dans une région avec des sécheresses sporadiques ou des chutes sporadiques sous le point de congélation.
La géographie de la localisation de la communauté.
Les caractéristiques géographiques de la zone dans laquelle se trouve la communauté peuvent affecter la structure de la communauté. Par exemple, les communautés insulaires qui sont plus éloignées du continent ont tendance à avoir un plus petit nombre d'espèces que celles qui sont plus proches du continent. Cela montre que plus l'île est loin moins il y a de chance d'y avoir des espèces arrivant du continent.
L'hétérogénéité (inégalité) de l'environnement $^{7}$ ‍.
S'il y a plus de variation ou d'hétérogénéité dans l'environnement d'une communauté, ceci peut entrainer une plus grande richesse spécifique car il y a des habitats plus distincts à occuper.
Par exemple, imaginez une communauté qui occupe un champ et une autre qui occupe un champ parsemé de tas de pierres. La seconde communauté pourrait avoir une plus grande richesse spécifique car les espèces qui peuvent vivre dans les rochers (mais pas dans le champ ouvert) seront présentes en plus des espèces qui peuvent vivre dans le champ.
La fréquence des perturbations ou des événements perturbateurs.
La fréquence des événements perturbateurs (y compris les tempêtes, les feux de forêt et les diaporamas de terrain) peut affecter la structure d'une communauté. L'hypothèse de perturbation intermédiaire suggère que les communautés ayant un niveau de perturbation moyen (intermédiaire) ont une plus grande diversité d'espèces que les communautés avec des perturbations très fréquentes ou très rares $^{8}$ ‍.
Les interactions entre organismes.
Toutes les interactions inter-espèces qui peuvent se produire entre les organismes (compétition, prédation et diverses formes de symbiose) ont le potentiel de façonner une communauté. Par exemple, deux espèces qui rivalisent intensivement les unes avec les autres ne peuvent pas coexister dans la même communauté, ou une espèce de proie ne pourrait pas persister dans une communauté qui contient un prédateur très efficace.
Nous verrons également quelques exemples d'interactions inter-espèces avec des effets particulièrement importants sur la structure de la communauté ci-dessous.

La structure d'une communauté peut également être façonnée par les événements qui se sont produits au cours de son histoire. Par exemple, supposons qu'une seule graine soit soufflée dans la terre d'une zone particulière. Si elle prend racine, l'espèce peut s'établir et, après un certain temps, devenir dominante (excluant les espèces similaires). Si la graine ne parvient pas à germer, une autre espèce similaire pourrait avoir la chance de s'y établir et de devenir dominante.

Les espèces fondatrices et les espèces clés de voûte

Certaines espèces ont un impact exceptionnellement fort sur la structure de la communauté. Elles préservent l'équilibre de la communauté et même rendent son existence possible. Ces espèces « spéciales » comprennent les espèces fondatrices et les espèces clés de voûte.

Les espèces fondatrices

Une espèce fondatrice joue un rôle unique et essentiel dans la création et la définition d'une communauté. Souvent, les espèces fondatrices agissent en modifiant l'environnement afin qu'il puisse supporter les autres organismes qui forment la communauté

^{9, 10, 11}

Le kelp (algues géantes brunes) est une espèce fondatrice qui forme la base des forêts de kelp des côtes de la Californie. Les kelps créent un environnement qui permet la survie d'autres organismes qui composent la communauté des forêts de kelp

^{9}

. Les coraux d'un récif de corail sont une autre espèce fondatrice. Les exosquelettes de corail vivant et mort constituent la plus grande partie de la structure du récif, qui protège d'autres espèces contre les vagues et les courants océaniques. Les castors qui modifient leur environnement en construisant des barrages peuvent également être considérés comme une espèce fondatrice

^{9, 11}

Les espèces clés de voûte

Une espèce clé de voûte est une espèce qui a un effet d'une force disproportionnée sur la structure de la communauté par rapport à sa biomasse ou à son abondance. Les espèces clés de voûte diffèrent des espèces fondatrices de deux façons principales : elles appartiennent plus probablement à des niveaux trophiques plus élevés (et sont plus probablement des prédateurs supérieurs), et elles agissent de manière plus diverse que les espèces fondatrices, lesquelles ont plutôt tendance à modifier leur environnement

^{10, 11}

L'écologie est parfois un peu désordonnée lorsqu'il s'agit de nommer des choses. Différentes sources utilisent différentes définitions pour les espèces fondatrices et les espèces clés de voûte. Si votre cours exige que vous connaissiez ces définitions, assurez-vous de consulter votre livre ou votre enseignant pour connaître la définition que vous devriez utiliser. Selon certaines sources, les espèces fondatrices sont considérées comme une sous-catégorie d'espèces clés de voûte.

Si vous essayez juste de comprendre les concepts de base de la structure de la communauté, le point clé n'est pas leur définition. C'est simplement que certaines espèces exercent des effets exceptionnellement forts sur la structure de leurs communautés. Dans certains cas, ces espèces modifient physiquement l'environnement ou fournissent les conditions nécessaires à l'existence de la communauté (une espèce fondatrice, tel que décrite dans cet article). Dans d'autres cas, certaines espèces contrôlent la composition de la communauté par d'autres moyens tels que la prédation, et peut avoir de forts effets malgré une faible abondance (une espèce clé de voûte, comme décrite dans cet article).

L'étoile de mer intertidale Pisaster ochraceus, qui se trouve dans le nord-ouest des États-Unis, est peut-être l'exemple le plus célèbre des espèces clés de voûte. Dans une expérience classique d'écologie communautaire, les étoiles de mer ont été séparées de la zone intertidale où elles vivaient. En conséquence, les populations de leurs proies (moules) ont augmenté, modifiant la composition des espèces de la communauté et réduisant fortement la diversité des espèces. Lorsque les étoiles de mer étaient présentes, environ

25

espèces de bernacles et d'algues ont été trouvées dans la partie inférieure de la zone intertidale. Mais une fois disparues, la population de moules a augmenté et a presque entièrement remplacé ces autres espèces

^{12}

Ce type de réduction brutale de la diversité ou de l'effondrement de la structure communautaire se produit communément lorsqu'une espèce clé de voûte est supprimée. Dans ce cas, la perte de diversité s'est produite parce que les moules ont évincé d'autres espèces qui pouvaient normalement persister parce que les étoiles de mer gardaient les moules sous contrôle.

À explorer en dehors de Khan Academy

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LabXchange est une plateforme éducative en ligne gratuite créée à la Faculté des Arts et des Sciences de Harvard et soutenue par la Fondation Amgen.

Sources :

Cet article est un dérivé modifié de "Community ecology", par Robert Bear et David Rintoul, CC BY 4. . Téléchargez gratuitement l'article original sur http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@24.18.

L'article modifié est distribué sous une licence CC BY-NC-SA 4.0 .

Travaux cités :

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Références :

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