Milieu : Nous pouvons définir « milieu » comme étant un endroit précis (espace ou surface) où existent des conditions particulières de température, d'éclairement, de disponibilité en sels minéraux ou en nourriture, etc., où les êtres vivants vont vaquer à leurs occupations. Il existe une grande variété de milieux, chacun d'entre eux se caractérisant par un spectre de ressources disponibles qui détermine une capacité d'accueil des êtres vivants. Ces conditions vont former un cadre de référence bioclimatique auquel nous devons référer pour toute étude écologique.
Tout être vivant entretient des rapports directs avec son milieu. Ce milieu lui est indispensable car il lui offre les substances nécessaires à sa survie et des opportunités pour améliorer sa performance. En même temps, le milieu est aussi un adversaire menaçant car il est en constant changement d'où nécessité d'avoir de bons systèmes de régulation ou de recourir à des mécanismes d'adaptation.
Organisation : Manière dont les différentes parties d'un ensemble sont structurées ou agencées afin de permettre le bon fonctionnement de l'ensemble. Agencement de relation entre les composantes qui produit une unité complexe dotée de qualités inconnues au niveau des composantes et qui assure une certaine stabilité et possibilité de durée en dépit de certaines perturbations.
Complexité : Cette notion signifie qui contient plusieurs éléments différents et combinés d'une manière qui n'est pas immédiatement claire pour l'esprit. Cette notion va à l'encontre d'une logique simplificatrice qui attache peu d'importance à l'inconnu, l'aléatoire ou l'incertain. Cette notion ne se confond pas avec celle, beaucoup plus simple, de complication : celle-ci n'est que la caractéristique d'un objet ou d'un système qui ne demande que beaucoup de temps pour être compris (comme une balle de laine peut être démêlée), tandis que le complexe requiert, pour être assimilé, temps, méthode et intelligence. Le degré de complexité d'un système dépend à la fois du nombre de ses éléments et du nombre et des types de relations qui lient ces éléments entre eux. La complexité apparaît comme une dimension essentielle et universelle des systèmes.
Émergence : On appelle émergence des qualités ou propriétés qui présentent un caractère de nouveauté par rapport aux qualités ou propriétés des composantes considérées isolément ou agencées différemment dans un autre type de système. Elle survient quand plusieurs éléments d'un ensemble conjuguent leur action pour produire un effet capable de se nourrir lui-même, une entité nouvelle apparaît , immatérielle, distincte des éléments et de l'ensemble qu'ils constituent. Ceci se traduit par "le tout est plus que la somme de ses parties".
Il est à noter également que "le tout est moins que la somme de ses parties". Cela signifie que des qualités, des propriétés attachées aux parties considérées isolément, disparaissent au sein d'un système. Toute relation organisationnelle exerce des restrictions ou contraintes ou servitudes sur les éléments ou parties qui lui sont soumis. Ce problème des contraintes peut se poser de façon tragique dans les sociétés humaines. C'est certes la culture (qui est une caractéristique émergente) qui permet le développement des potentialités de l'esprit humain. C'est certes la société qui constitue un tout solidaire protégeant les individus qui respectent ses règles. Mais c'est bien aussi la société qui impose ses coercitions et répressions sur toutes activités, depuis les sexuelles jusqu'aux intellectuelles. Elles peuvent même inhiber et prohiber les potentialités créatrices de ceux et celles qui les subissent. Ainsi, le développement de certains systèmes peut se payer par un formidable sous-développement des possibilités qui y sont incluses. Tout ceci se manifeste par le problème des libertés individuelles et des exigences sociales: à laquelle accorde-t-on le plus d'importance, à la liberté ou à la nécessité des exigences sociales ?
Matière : La matière se définit comme étant tout ce qui occupe un espace et possède une masse. Toute matière est composée d'un nombre limité de constituants appelés éléments chimiques. Ces derniers sont des substances que des réactions chimiques ordinaires ne peuvent décomposer en substances plus simples (il existe dans la nature 92 éléments dits naturels). Notons qu'il n'y a pas à proprement parler de matière vivante. En effet, les éléments que l'on retrouve dans un être vivant (C, N, P, S, K, etc.) sont les mêmes que l'on trouve dans l'environnement. Cependant, l'être vivant est capable d'organiser ces éléments de façon différente et plus complexe qu'ils se retrouvent dans l'environnement grâce à l'information génétique qu'il renferme. Notons aussi que les éléments de la matière sont recyclables alors que l'énergie ne l'est pas. Certains organismes vivants se spécialisent dans ce recyclage : ils permettent ce que l'on appelle les cycles géobiochimiques.
Énergie : L'énergie est essentielle pour tous les êtres vivants : elle permet l'organisation, le maintien de la structure, l'activité, la réparation et la reproduction. Au contraire de la matière, elle ne peut pas être recyclée; elle est perdue sous forme de chaleur, d'où obligation aux êtres vivants de continuellement s'approvisionner en nourriture qui apporte cette énergie. Sans cette énergie, l'organisation s'effondrera et la mort s'ensuivra problabement.
Biomasse : Masse de matière vivante par unité de surface, présente à un moment donné, dans un écosystème. On peut l'exprimer en poids frais ou en poids sec par unité de volume ou de surface: g/ha, kg/km2 , etc. Il peut être difficile de la trouver pour certaines catégories d'êtres vivants comme les bactéries dans un sol. Il faut la distinguer de la productivité et des rendements.
Productivité : Ce terme vous l'entendez tous les jours, par exemple il faut augmenter la productivité de telle usine pour être compétitif avec tel pays, ou encore, il faut augmenter la productivité des hôpitaux ou des employés du gouvernement. La productivité est la quantité produite de quelque chose par unité de temps (nombre d'autos par jour dans telle usine, quantité de lettres livrées par jour par un facteur, etc.). La productivité est donc une mesure de la vitesse de réalisation d'un phénomène, une efficacité de faire. Dans un écosystème, elle correspond à la quantité d'énergie lumineuse transformée en énergie chimique. Elle se traduira chez les arbres par exemple, par une augmentation de l'épaisseur d'un cerne donc du diamètre de celui-ci. Chez les animaux, elle pourra correspondre à une augmentation du poids mesurable par jour. La productivité est l'augmentation de la biomasse par unité de temps. La productivité peut être fortement influencée par les différents facteurs de l'environnement, ils deviennent alors des facteurs limitants. C'est pourquoi en agriculture, il est nécessaire de recourir à différentes techniques pour les contrôler.
Rendements : On utilise généralement ce terme pour les cultures. Le rendement est un poids ou un volume mesurable de végétaux pouvant être récoltés. Il ne faut pas le confondre avec la biomasse. Il ne représente qu'une fraction de la biomasse ou de la productivité nette de la culture, multipliée par la durée de la saison de croissance et par la surface cultivée. Par exemple, prenons une récolte de pommes de terre. Premièrement, nous ne récoltons qu'une partie de ce que le plant a produit (le feuillage et les racines sont laissés sur place), deuxièmement, nous laissons de côté toutes les mauvaises herbes qui ont poussé dans ce champ, troisièmement, la culture n'occupe le champ qu'environ quatre mois par année. Tout cela concourt à ne faire du rendement qu'une fraction de la biomasse.
Reproduction: Il
est nécessaire de faire la distinction entre la reproduction sexuée
et la reproduction asexuée ou végétative.
| Reproduction sexuée | Reproduction asexuée |
| Rencontre obligatoire de deux individus de sexe différent (mâle et femelle) | Pas de rencontre nécessaire de deux individus (un seul suffit) |
| Une division cellulaire appelée méiose est nécessaire afin de produire des cellules reproductives spécialisées appelées gamètes (ovules et spermatozoïdes) | Pas de méiose donc pas de spermatozoïdes et d'ovules. Toutes les cellules impliquées vont être produites par mitose. |
| Le nouvel individu issu de la fécondation d'un ovule et d'un spermatozoïde est original (différent de son parent mâle et de son parent femelle et de ses frères et soeurs) | Tous les individus produits vont être complètement identiques entre eux et à l'organisme qui leur a donné naissance. On les appelle des clones. |
| Source de variations donc de changements possibles pour l'espèce. Comme les individus sont tous différents, certains peuvent avoir des caractéristiques plus intéressantes de survie donc ils seront sélectionnés pour la perpétuation de l'espèce aux dépens des autres. | Facteur de sécurité pour l'espèce. Si, à la suite d'une catastrophe, un seul individu est épargné, celui-ci pourra reconstituer la population. |
| Production de nouvelles variétés de plantes et de nouvelles races d'animaux en horticulture, en agriculture et en élevage par un choix judicieux des reproducteurs. | Permet de maintenir et de multiplier à des milliers d'exemplaires des variétés intéressantes obtenues par la reproduction sexuée (en horticulture). On utilise différentes techniques : bouturage, greffage, écussonnage, culture "in vitro", etc. |
| Tous les groupes d'organismes vivants ont recours à cette forme de reproduction à un moment ou l'autre de leur vie. | Tous les groupes sauf les vertébrés (mammifères, oiseaux, reptiles, amphibiens et poissons) et les invertébrés les plus évolués. |
Il faut remarquer qu'une espèce peut utiliser les deux modes de reproduction selon les circonstances. De plus, certaines espèces comme le chiendent par exemple, vont au cours d'un été de croissance, recourir à la fois à la reproduction sexuée (production de fleurs) et à la reproduction asexuée (rhizomes).
Adaptation : Les individus, les populations, et a fortiori les communautés d'êtres vivants ne subissent pas de façon passive l'influence des facteurs de l'environnement. Ils présentent à des degrés variés une plasticité écologique leur permettant de s'adapter aux fluctuations temporelles et (ou) spatiales des facteurs limitants dans les milieux auxquels ils sont inféodés. Ils ont souvent une grande efficacité à faire face aux défis de l'environnement où l'excès ou la déficience d'une ressource donnée exige une variété de réponses à un stress particulier.
Sur la terre, les conditions de vie sont très diversifiées, changeantes (saisons, jour- nuit) et contraignantes. Les êtres vivants doivent à chaque jour vaquer à leurs occupations (se nourrir, se défendre, se reproduire, etc.) et résoudre les problèmes que pose leur environnement. Pour réussir à survivre à ces conditions environnementales souvent hostiles, ils doivent être adaptés à ces conditions. Ils doivent être capables de s'ajuster et même d'innover pour survivre. L'adaptation est le résultat de ce lien étroit entre l'organisme et son milieu.
L'adaptation est cet état d'équilibre dans lequel se trouve un organisme, une population, à un moment précis de son histoire et dans des conditions particulières d'environnement. L'état d'adaptation est donc la réponse d'un être à son milieu. Cette réponse peut cependant varier car tous les problèmes posés par un environnement ne trouvent pas nécessairement une seule solution.
Nous appelons adaptabilité la propriété
qu'ont les êtres vivants de s'ajuster, dans une certaine mesure aux
conditions changeantes de l'environnement abiotique ou biotique. C'est
donc un potentiel d'adaptation qui permet aux individus d'affronter dans
le cours de leur vie, toute une gamme de températures, d'humidité,
de disponibilités alimentaires, etc. Toutefois, ils ne peuvent s'adapter
qu'à l'intérieur de certaines limites pour un facteur donné,
c'est ce que l'on nomme zone de tolérance.
L'adaptation est une notion complexe qui soulève différentes questions. Par exemple, peut-on dire que tous les composants d'un organisme sont le résultat d'une adaptation? Même si cela de prime abord semble vrai, comment décider qu'il y a réellement adaptation et à quoi y a-t-il adaptation? Par exemple, les bois des cervidés constituent-ils une adaptation et à quoi répond-elle? Dans un milieu boisé où se retrouvent plusieurs de ces animaux, la présence de bois est probablement désavantageuse dans le cas où la fuite est nécessaire. Les bois constituent un caractère sexuel secondaire car ils existent seulement chez les mâles.
Vouloir étudier l'adaptation de chacune des parties d'un organisme, c'est lui accorder un rôle particulier, une utilité bien définie qu'il est difficile de dégager d'un certain anthropocentrisme qui veut tout expliquer rationnellement. La queue des félins est-elle adaptative? Le plus souvent ce n'est pas nécessairement une partie d'un organisme qui est adaptée au milieu, mais c'est l'ensemble des éléments qui constitue un organisme qui est en équilibre avec les conditions environnantes. De plus, il ne faut pas voir l'adaptation comme une finalité ou un but à atteindre : la vie n'est possible que parce que l'adaptation est réalisée mais l'adaptation n'est pas réalisée en vue de permettre la vie.
Les adaptations au milieu s'effectuent par l'intermédiaire de trois mécanismes :
1. Morphologiques : touchent la forme et les structures ( épaississement de la fourrure ou changement de couleur en hiver, forme des becs chez les oiseaux, nageoires chez les poissons)
2. Physiologiques : touchent le fonctionnement (maintien du ph sanguin, hibernation de la marmotte, baleine en plongée etc.).
N.B. Les adaptations physiologiques ont pour support des structures anatomiques particulières et ces deux types d'adaptation sont intimement liés, d'où le qualificatif de morphophysiologique qui leur est souvent donné.
3. Comportementales : se rapportent aux réactions ou stratégies utilisées par les êtres vivants (fuir un prédateur, se trouver un abri, etc.).
Généralement, face à un problème,
les trois mécanismes vont être utilisés. Prenons un
exemple, le froid :
Évolution : Le terme « évolution » signifie changements ou transformations, ces changements étant progressifs et graduels. Il s'oppose ainsi à « révolution » dont les changements sont brusques et souvent violents. Ces changements touchent l'ensemble des espèces vivantes qui, ainsi, se modifient progressivement jusqu'à former de nouvelles espèces différentes de celles du départ. Pour que de nouvelles espèces apparaissent il est nécessaire que l'information génétique des êtres vivants soit modifiée, c'est-à-dire que de nouveaux gènes ou de nouvelles combinaisons de gènes se forment.
Caractéristiques
Diversité : La biodiversité peut se définir comme étant la variabilité des organismes vivants de toute origine, que ce soit au niveau du gène, de l'espèce, de l'écosystème, occupant une région particulière ou la terre entière. Elle inclut donc les différents niveaux d'organisation des êtres vivants, mais aussi la grande variabilité de leurs comportements et de leurs interactions. Elle est donc le modèle de base de l'organisation de la vie sur la terre.
Par ailleurs, la biodiversité , dans un territoire donné, ne s'apprécie pas qu'en estimant le nombre d'espèces à un moment particulier. En effet, il faut plutôt considérer le nombre d'espèces qui occupent un territoire donné au cours d'une période de temps donné. Dans le milieu forestier par exemple, cette période de temps correspond à celle pendant laquelle les espèces se succèdent selon un processus appelé succession écologique. Dans une forêt qui subit périodiquement le passage d'un feu, les espèces de milieux ouverts qui occupent le territoire au cours des années qui suivent une perturbation font partie de la diversité des espèces de ce territoire autant que celles qui l'utilisent lorsque le couvert arborescent se reconstitue. De plus, la diversité des espèces d'un territoire donné est intimement liée à celle des territoires adjacents, en vertu d'échanges dynamiques complexes. La diversité des espèces doit donc être abordée à plusieurs échelles de temps et d'espace.
Pour bien saisir toute la complexité et la richesse de la biodiversité, celle-ci peut être abordée en termes de gènes, de populations, d'espèces, d'écosystèmes et de paysages.
Diversité des espèces
La diversité des espèces réfère au nombre et à la variété des espèces présentes dans une zone donnée. Elle correspond à l'élément le plus visible et pratique de la biodiversité. Elle a servi longtemps de seul critère pour déterminer la biodiversité d'un endroit.
La notion d'espèce, comme vous le savez, est l'unité fondamentale de la classification biologique. La taxonomie est la théorie et la pratique de la classification des organismes. Les taxonomistes fournissent des descriptions des espèces et des outils d'identification.
Quarante mille espèces sont actuellement connues et recensées au Québec, ce qui ne correspondrait probablement, qu'à la moitié des espèces existant au Québec. Dans le monde, plus de deux millions d'espèces sont connues, et, là aussi, ce nombre ne reflète qu'une partie des espèces y vivant.
La diversité des espèces d'un endroit traduit en partie la diversité des conditions physico-chimiques de ce lieu : plus les conditions environnementales sont diversifiées, plus nombreuses sont les espèces parce qu'il y a alors plus d'habitats disponibles et plus de niches à occuper. Cela indique aussi la complexité de l'écosystème sous-jacent.
Pour comprendre le pourquoi de la diversité des espèces, il faut se référer à un processus biologique appelé spéciation. La spéciation est un processus par lequel une espèce donne naissance à deux espèces ou plus.
Diversité génétique
La diversité génétique correspond à la variabilité de la composition génétique des individus au sein d'une espèce et entre populations différentes.
Chaque individu d'une espèce est unique s'il origine de la reproduction sexuée. Ce sont les gènes qui distinguent les taxons et les individus les uns des autres. La différence génétique se mesure en terme de distance génétique c'est-à-dire la différence entre les gènes. Cette distance est plus grande entre des familles que des genres, plus faible entre les espèces que les genres, encore plus faible entre des individus d'une même espèce. L'ensemble des gènes des individus d'une espèce constitue le patrimoine génétique de l'espèce.
Un gène constitue l'unité de base de tout le matériel vivant. Il est lui même constitué par une chaîne moléculaire, l'ADN. Son rôle est de renfermé l'information structurale et physiologique qui permettent la vie. Au sein d'une espèce, un gène peut présenter différentes conformations. Ces variations très fines de conformation, appelées allèles, découlent de mutations et peuvent avoir pour effet de produire un matériel différent donc, de donner une caractéristique différente. Les allèles rempliront toujours la même fonction, mais pourront y apporter un subtil changement. Par exemple, l'enzyme produite par l'allèle A sera plus performante autour de 25°C alors que celle de B le sera plutôt vers 28°C. Ainsi, un même gène peut prendre des formes différentes appelées allèles. Chacun d'entre-eux pourront permettre l'expression d'une différence. Ce sont le nombre et la fréquence relative des allèles qui constituent la diversité génétique d'un groupe d'individus d'une population de même espèceCe qui importe en génétique , c'est la diversité du groupe d'individus les plus susceptibles de s'entrecroiser et de produire une nouvelle génération tout aussi diversifiée.
Chaque individu possède une combinaison unique de gènes, qui le rend plus ou moins apte à survivre et à se reproduire dans son environnement. La sélection naturelle agit ainsi depuis des millions d'années; elle tend à ne conserver que les meilleures combinaisons de gènes pour un environnement donné. Ainsi, les diverses populations d'une même espèce développent des particularités génétiques distinctes selon l'environnement dans lequel elles évoluent ou leur degré d'isolement. Mais puisque l'environnement n'est pas immuable, l'adaptation est un processus continuel. La diversité génétique au sein d'une population lui confère la possibilité de s'adapter aux variations environnementales, ce qu'un individu ne peut faire. La diversité génétique représente donc la seule garantie d'adaptation, un genre de passeport pour la survie.
La diversité génétique est donc la base des réponses évolutives et adaptatives. Elle sous-tend et domine la diversité des espèces et des écosystèmes. Elle est essentielle à la survie des espèces lorsque les milieux subissent un changement. Le changement climatique, l'introduction de nouveaux organismes nuisibles, pathogènes ou compétiteurs ainsi que la pollution sont des phénomènes qui condamneraient les espèces à l'extinction en l'absence de la diversité génétique.
Diversité des écosystèmes
Les écosystèmes sont des ensembles fonctionnels, formés d'organismes vivants et de leur milieu physique en interaction constante. Leur diversité est très grande; elle est fonction des conditions biogéophysiques et de leurs macro et micro variations. En milieu forestier, ce sont les arbres qui vont définir le caractère forestier d'un écosystème : ils façonnent des micro-environnements variés dont bénéficient une foule d'autres espèces animales et végétales.
Les écosystèmes sont imbriqués les uns dans les autres à la manière des poupées russes (un tronc d'arbre, un peuplement, un ensemble de peuplements, une région) et forment un continuum d'organisations ou de complexes biologiques.
Pour étudier et maintenir la biodiversité, il faut considérer les écosystèmes à plusieurs échelles de perception. Du point de vue pratique, le choix des échelles de perception et des entités géographiques correspondantes est fonction des objectifs poursuivis et des usages qui en découlent. Pour les besoins de l'étude et de la gestion de la biodiversité, trois échelles de perception ont été retenus: celle du peuplement, celle du paysage forestier et l'échelle régionale.