Histoire
En 1866, le biologiste allemand
Ernst Haeckel a forgé le terme
écologie.
Le concept d'écologie a été introduit en France par les géographes de l'école des
Annales de Géographie, notamment
Paul Vidal de la Blache, qui suivait de près - surtout après 1871 - les travaux allemands, notamment ceux de
Friedrich Ratzel. Les
Annales furent le siège d'une collaboration entre des géographes et des botanistes comme
Gaston Bonnier. Toutefois, l'orientation néolamarckienne prise en France à cette époque fit que le concept se développa beaucoup plus chez les anglo-saxons.
Principes fondamentaux
Différentes disciplines
Pour beaucoup, l'écologie fait partie des sciences
biologiques de base qui concernent l'ensemble des êtres vivants. Il existe en biologie divers niveaux d'organisation, celui de la biologie moléculaire, de la biologie cellulaire, la biologie des organismes (au niveau individu et organisme), l'étude des populations, l'étude des communautés, les écosystèmes et la biosphère.
Le domaine de l'écologie regrouperait les dernières catégories. En effet, elle est une science holistique qui étudie non seulement chaque élément dans ses rapports avec les autres éléments, mais aussi l'évolution de ces rapports selon les modifications que subissent le milieu, les populations animales et végétales. Ces rapports sont décrits du plus petit niveau jusqu'au niveau le plus global. Certaines de ces sous-disciplines sont :
- l'écophysiologie, qui étudie les relations entre un processus physiologique et les facteurs environnementaux ;
- l'auto-écologie (ou autécologie), qui étudie les relations entre un type d'organisme et les facteurs de son environnement ;
- l'écologie des populations (ou démo-écologie), qui étudie les relations entre une population d'individus d'une même espèce et son environnement ;
- la synécologie, qui étudie les relations entre une communauté d'individus d'espèces différentes et son environnement ;
- l'étude des écosystèmes ;
- l'écologie globale, qui étudie l'écologie à l'échelle de l'écosphère ou biosphère (totalité des milieux occupés par des êtres vivants) ;
- l'économie de l'environnement, qui étudie la consommation des ressources naturelles et les incitations économiques pour rationaliser leurs consommations et la pollution.
Ce qui est appelé écologie est donc en réalité un ensemble, les sciences écologiques. Elles rassemblent un assez grand nombre de disciplines, plus ou moins indépendantes, telles que la
géologie, la
biochimie, la
géographie, la
pédologie, la
physique, etc.
Sous-disciplines
L'écologie inclut de nombreuses sous-disciplines:
Agroécologie - biogéographie - Écologie appliquée - Écologie animale - Écologie aquatique - Écologie comportementale - Écologie chimique - Écologie communautaire - Écologie de la conservation - Ecoévolution - Écologie de l'anthropologie - Écologie des écosystèmes - Éco-épidémiologie -Écotoxicologie - Écologie globale - Écologie humaine - Écologie de terrain - Macroécologie - Écologie microbienne - Écologie moléculaire - Paléoécologie - Écologie des populations - Écologie de restauration - Écologie sociale - Écologie des sols - Écologie des systèmes - Écologie théorique - Écologie tropicale - Écologie urbaine - Écologie végétale - Écologie virale - Écologie du paysage
L'écologie joue aussi un rôle important dans des domaines interdisciplinaires tels que l'économie, la santé, le design et l'industrie.
Biosphère et Biodiversité
Pour les écologues modernes, l'écologie peut s'étudier à plusieurs niveaux : la
population (individus de la même espèce), la
biocénose (ou communauté d'espèces), l'écosystème et la
biosphère. Considérons le niveau biosphérique dans un premier temps.
La Terre, vue d'un point de vue écologique, comprend plusieurs compartiments, l'hydrosphère (ou sphère de l'eau), la lithosphère (ou sphère du sol) et l'atmosphère (ou sphère de l'air).
La biosphère, parfois qualifiée de quatrième enveloppe, est la partie de la planète sur laquelle la vie s'est développée. Il s'agit d'une couche superficielle très mince, qui descend jusqu'à 11 000 mètres de profondeur et s'élève jusqu'à 15 000 mètres d'altitude, bien que la majorité des espèces vivantes vivent dans la zone située de -100 mètres à +100 mètres.
La vie s'est tout d'abord développée dans l'hydrosphère, à faible profondeur, dans la zone photique. Des êtres pluricellulaires sont ensuite apparus et ont pu coloniser également les zones benthiques. La vie terrestre s'est développée plus tardivement, après que se soit formée la couche d'ozone protégeant les êtres vivants des rayons Ultraviolet. Les espèces terrestres vont d'autant plus se diversifier que les continents vont se fragmenter, ou au contraire se réunir.
Biosphère et biodiversité sont indissociables, caractéristiques de la planète Terre. On définit la biosphère comme étant la sphère du vivant, alors que la biodiversité en est la diversité. La sphère est le contenant, alors que la diversité en est le contenu. Cette diversité s'exprime à la fois au niveau écologique (écosystème), population (diversité intraspécifique) et espèce (diversité spécifique).
La biosphère contient de grandes quantités d'éléments tels que le carbone, l'azote et l'oxygène. D'autres éléments, tels que le phosphore, le calcium, le potassium sont également indispensables à la vie. Au niveau des écosystèmes et de la biosphère, il existe un recyclage permanent de tous ces éléments, qui alternent l'état minéral et l'état organique (cycles biogéochimiques).
En effet, le fonctionnement des écosystèmes est essentiellement basé sur la conversion de l'énergie solaire en énergie chimique par les organismes autotrophes, grâce à la photosynthèse (il existe aussi une chimiosynthèse sans utilisation de l'énergie solaire) . Cette dernière aboutit à la production de sucres et à la libération d'oxygènes. Ce dernier est utilisé par tous les organismes - autotrophes comme hétérotrophe - pour dégrader les sucres par la respiration cellulaire, libérant ainsi de l'eau, du gaz carbonique et l'énergie nécessaire à leur fonctionnement. Ainsi, l'activité des êtres vivants est à l'origine de la composition spécifique de l'atmosphère terrestre, la circulation des gaz étant assurée par de grands courants aériens.
L'eau s'échange également entre les compartiments. Les océans sont de grands réservoirs, qui stockent l'eau, assurent une stabilité thermique et climatique, ainsi que le transport des éléments chimiques grâce aux grands courants océaniques.
De même, la composition des solss est la résultante de la composition de la roche mère et de l'action des êtres vivants.
Pour mieux comprendre le fonctionnement de la biosphère, et les dysfonctionnements liés à l'activité humaine, des scientifiques américains ont réalisé, sous serre, un modèle réduit de la biosphère, appelée Biosphère II.
Écosystème
Le premier principe de l'écologie est que chaque être vivant est en relation continuelle avec tout ce qui constitue son environnement. On dit qu'il y a un écosystème dès qu'il y a interaction durable entre des organismes et un milieu.
L'écosystème est analytiquement différencié en deux ensembles qui interagissent :
- la biocénose, composée de l'ensemble des êtres vivants
- le milieu (dit biotope). Au sein de l'écosystème, les espèces ont entre elles des liens de dépendance, dont alimentaire. Elles échangent entre elles et avec le milieu qu'elles modifient, de l'énergie et de la matière. La nécromasse en est un des éléments.
La notion d'écosystème est théorique : elle est
multiscalaire (multi-échelle), c’est-à-dire qu'elle peut s'appliquer à des portions de dimensions variables de la biosphère ; un étang, une prairie, ou un arbre mort. Une unité de taille inférieure est appelée un microécosystème. Il peut, par exemple, s'agir des espèces qui ont colonisé une pierre immergée. Un
mésoécosystème pourrait être une
forêt, et un
macro-écosystème une région et son
bassin versant.
Les principales questions se posant à un écologue lors de l'étude des écosystèmes sont :
- comment a pu se réaliser la colonisation d'une terre aride ?
- comment s'est poursuivie cette évolution ?
- l'état actuel est-il stable ?
- quelles sont les relations existant entre les différents éléments du système ?
Les écosystèmes sont souvent classés par référence aux biotopes concernés. On parlera
- d'écosystèmes continentaux (ou terrestres), tels que les écosystèmes forestiers (forêts), les écosystèmes prairiaux (prairies, steppes, savanes), les agro-écosystèmes (systèmes agricoles) ;
- d'écosystèmes des eaux continentales, pour les écosystèmes lenthiques (lacs, étangs) ou écosystèmes lotiques (rivières, fleuves) ;
- d'écosystèmes océaniques (les mers, les océans).
Une autre classification pourra se faire par référence à la biocénose (par exemple, on parlera d'écosystème forestier, ou d'écosystème humain).
Homéostasie
Le
biotope, ou
milieu de vie, est classiquement caractérisé par un ensemble de paramètres géologiques, géographiques et climatologiques, dits
facteurs écologiques abiotiques. En réalité le sol est vivant, et le climat et divers paramètres géographiques écopaysagers sont en permanence rétrocontrolés par le Vivant. Ce ne sont donc pas des compartiments stables ni indépendant des écosystèmes. Cette manière de présenter le biotope est donc simplificatrice et purement théorique, mais elle est acceptée par la Science réductionniste. Les tenants d'une approche plus holistique des écosystèmes considèrent plutôt l'écosystème et le biotope comme un élément de la biosphère, comme un organe est un élément d'un organisme) :
Dans l'approche classique, les éléments dits abiotiques sont :
- l'eau, à la fois élément indispensable à la vie, et parfois milieu de vie ;
- l'air, qui fournit l'oxygène et le gaz carbonique aux espèces vivantes, et qui permet la dissémination du pollens et des spore ;
- le sol, à la fois source de nutriment et support de développement ;
- la température, qui ne doit pas dépasser certains extrêmes, même si les marges de tolérance sont importantes chez certaines espèces ;
- la lumière, permettant la photosynthèse.
La biocénose est un ensemble de populations d'êtres vivants, plantes, animaux, microorganismes. Chaque
population est le résultat des procréations entre individus d'une même
espèce et cohabitant en un lieu et en un temps donné. Lorsqu'une population présente un nombre insuffisant d'individus, l'espèce risque de disparaître, soit par sous-population, soit par
consanguinité. Une population peut se réduire pour plusieurs raisons, par exemple, disparition de son habitat (destruction d'une forêt) ou par prédation excessive (telle que la chasse d'une espèce donnée).
La biocénose se caractérise par des facteurs écologiques biotiques, de deux types : les relations intraspécifiques et interspécifiques.
Les relations intraspécifiques sont celles qui s'établissent entre individus de la même espèce, formant une population. Il s'agit de phénomènes de coopération ou de compétition, avec partage du territoire, et parfois organisation en société hiérarchisée.
Les relations interspécifiques, c'est-à-dire celles entre espèces différentes, sont nombreuses et décrites en fonction de leur effet bénéfique, maléfique ou neutre (par exemple, la symbiose (relation ++) ou la compétition (relation --)). La relation la plus importante est la relation de prédation (manger ou être mangé), laquelle conduit aux notions essentielles en écologie de chaîne alimentaire (par exemple, l'herbe consommée par l'herbivore, lui-même consommé par un carnivore, lui-même consommé par un carnivore de plus grosse taille). La niche écologique est ce que partagent deux espèces quand elles habitent le même milieu et qu'elles ont le même régime alimentaire.
Les interactions existantes entre les différents êtres vivants s'accompagnent d'un brassage permanent de substances minérales et organiques, absorbées par les êtres vivants pour leur croissance, leur entretien et leur reproduction, et rejetées comme déchets. Ces recyclages permanents des éléments (en particulier le carbone, l'oxygène et l'azote) ainsi que l'eau sont appelés cycles biogéochimiques. Ils confèrent à la biosphère une stabilité durable (tout du moins en dehors des interventions humaines et des phénomènes géoclimatiques exceptionnels). Cette autorégulation, en particulier due à des phénomènes de feedback négatif, assure la pérennité des écosystèmes et se manifeste par une très grande constance du taux des divers éléments présents dans chaque milieu. On parle d'homéostasie. L'écosystème tend également à évoluer vers un état théorique d'équilibre idéal, contredit par les aléas externes ou internes, le climax (par exemple un étang peut devenir une tourbière).
Biomes
Les biomes sont des regroupements biogéographique d'écosystèmes par régions climatiques.
Le
biome constitue une formation biogéographique d'aspect homogène sur une vaste surface (par exemple, la
toundra ou la
steppe).
L'ensemble des biomes, ou ensemble des lieux où la vie est possible (depuis les plus hautes montagnes jusqu'aux abysses) constitue la
biosphère.
Les écosystèmes ne sont pas isolés les uns des autres, mais interdépendants. Par exemple, l'eau circule de l'un à l'autre par le biais de la rivière ou du fleuve.
Le milieu liquide lui-même définit des écosystèmes. Certaines espèces, telles les saumons ou les anguilles d'eau douce passent d'un système marin à un système d'eau douce et vice-versa. Ces relations entre les écosystèmes ont amené à proposer la notion de biome.
Les biomes correspondent assez bien à des subdivisions réparties latitudinalement, de l'équateur vers les pôles, en fonction du milieu (aquatique, terrestre, montagnard) et du climat (la répartition est généralement fondue sur les adaptations des espèces au froid et/ou à la sécheresse). Par exemple, on trouve en mer des plantes aquatiques seulement dans la partie photique (où la lumière pénètre), tandis qu'on trouve principalement des conifères en milieu montagnard.
Ces divisions sont assez schématiques mais, globalement, latitude et altitude permettent une bonne représentation de la répartition de la biodiversité au sein de la biosphère. Très généralement, la richesse en biodiversité, tant animale que végétale, est décroissante depuis l'équateur (comme au Brésils) jusqu'aux pôle.
Un autre mode de représentation est la division en écozone, laquelle est aujourd'hui très bien définie et suit essentiellement les bordures continentales. Les écozones sont elles-mêmes divisées en écorégions, quoique la définition de leurs contours soit plus controversée.
Productivité des écosystèmes
Dans un écosystème, les liens qui unissent les espèces sont le plus souvent d'ordre
alimentaire. On distingue trois catégories d'organismes :
- les producteurs (les végétaux chlorophylliens), qui consomment de la matière minérale et produisent de la matière organique: ce sont des autotrophes ;
- les consommateurs (les animaux), qui peuvent être de premier ordre (phytophage), de deuxième ordre ou plus (les carnivores) et qui sont des hétérotrophes ;
- les décomposeurs (les bactéries, champignons) qui dégradent les matières organiques de toutes les catégories, et restituent au milieu les éléments minéraux.
Ces relations forment des séquences, où chaque individu mange le précédent et est mangé par celui qui le suit, on parle de
chaîne alimentaire (en théorie) ou de réseau alimentaire. Dans un réseau alimentaire, on observe que lorsque l'on passe d'une
chaîne trophique à l'autre (maillon du réseau), le nombre d'êtres vivants diminue.
Ces notions ont aussi donné naissance au terme de biomasse (masse totale de matière vivante en un lieu donné), de productivité primaire (accroissement de la masse des végétaux pendant un temps donné) et de productivité secondaire (masse de matière vivante produite par les consommateurs et les décomposeurs en un temps donné).
Ces deux dernières informations sont essentielles, puisqu'elles permettent d'évaluer le nombre d'êtres vivants pouvant être supportés [1] 
par un écosystème donné. En effet, l'observation d'un réseau alimentaire montre que toute l'énergie contenue au niveau des producteurs n'est pas totalement transférée au niveau des consommateurs. Ainsi, d'un point de vue énergétique, est-il plus intéressant pour l'homme de se comporter en consommateur primaire (de se nourrir de grains et de légumes) qu'en consommateur secondaire (de se nourrir de viande bovine), et plus encore qu'en consommateur tertiaire (en se nourrissant de carnivores).
La productivité des écosystèmes est parfois estimée en comparant trois ensembles terrestres et un ensemble continental :
- l'ensemble forêt (1/3 de la surface émergée) représente une forte biomasse et une forte productivité. La production totale des forêts correspond à la moitié de la production primaire.
- les savanes, prairies et marais (1/3 de la surface émergée) représentent une faible biomasse, mais une bonne productivité. Ces écosystèmes représentent la majeure partie de ce qui « nourrit » l'espèce humaine.
- les écosystèmes terrestres extrêmes (déserts, toundra, prairies alpines, steppes) (1/3 de la surface émergée) ont une biomasse et une productivité très faibles.
- enfin, les écosystèmes marins et d'eau douce (3/4 de la surface totale) représentent une très faible biomasse (en dehors des zones côtières).
Les actions humaines des derniers siècles ont porté à réduire notablement la surface forestière (
déforestation) et à augmenter les agroécosystèmes (pratique de l'
agriculture). Ces dernières décennies, une augmentation de la surface occupée par des écosystèmes extrêmes est observée (
désertification).
Crises écologiques
D'une façon générale, une
crise écologique est ce qui se produit lorsque l'
environnement de vie d'une espèce ou d'une population évolue de façon défavorable à sa survie.
Il peut s'agir d'un environnement dont la qualité se dégrade par rapport aux besoins de l'espèce, suite à une évolution des facteurs écologiques abiotiques (par exemple, lors d'une augmentation de la température, de pluies moins importantes).
Il peut aussi s'agir d'un environnement qui devient défavorable à la survie de l'espèce (ou d'une population) suite à une augmentation du nombre de ses prédateurs (par exemple, lors de pêche intensive).
Enfin, il peut aussi s'agir d'une situation qui devient défavorable à la qualité de vie de l'espèce (ou de la population) suite à une trop forte augmentation du nombre d'individus (surpopulation).
On utilise également le concept de crises biologiques.
Écologisme et écologie politique
]]
C'est dès les années soixante, qu'un mouvement écologiste français émergea. Parmi les auteurs des premiers ouvrages et articles publiés sur cette question de la protection de l'environnement, nous pouvons citer Jean Dorst[Avant que nature meure et la nature dé-naturée ] et Pierre Fournier qui profita des colonnes du journal Hara Kiri pour exprimer son talent de polémiste sur le sujet. En 1972, il créa l'hebdomadaire La Gueule ouverte entièrement consacré à l'écologie et à la santé. C’est ensuite à partir des années 1980 que les premiers partis politiques sont créés après la candidature aux présidentielles de 1974 de René Dumont.
Les 30 dernières années du ont vu dans la plupart des pays émerger des environnementalistes et des partis écologistes, (
dits partis Vertsss). Il existe une différence entre ces mouvements et courants
politique et
idéologiques et l'Écologie en tant que
science. On appelle
écologisme, ou encore
environnementalisme le premier objet, et
écologie le second, leurs acteurs respectifs étant qualifiés d
'écologistes et d'
écologues.
Un exemple est l'utilisation de l'adjectif « écologique » : un désherbant écologique, la voiture écologique, les maisons écologiques... Expressions qui ne semblent pas toujours étymologiquement justifiables et rendent l'écologie scientifique plus confuse pour l'opinion publique qui confond souvent écologie et écologisme.
Certains ont souhaité définir l'écologie par rapport à l'humain, comme l'analyse de l'interaction complexe entre l'environnement (compris comme milieu de vie de l'Humanité) et le fonctionnement économique, social, éthique et politique des communautés humaines. Cette définition permet d'aborder le thème de l'écologie politique telle que développée par Alain Lipietz.
D'une façon générale, les États et les citoyens admettent de plus en plus la nécessité de respecter les lois de la nature, même si cela implique une évolution d'un état d'esprit et d'une manière de vivre. L'écologie moderne permet de définir scientifiquement des paramètres qui aident à la décision des mesures à prendre pour la protection de la nature, telle que la création de parcs nationaux et de réserves naturelles, de banques de semencesss et de promouvoir des loi et des conventions internationales destinées à protéger la faune, la flore et les milieux naturels.
L'évaluation des écosystèmes pour le millénaire, la dernière et la plus importante des évaluations de l'État de l'Environnement mondial a estimé que la situation des écosystèmes était devenue globalement critique, nécessitant des changements rapides de comportements si l'on voulait éviter de graves conséquences économiques, sanitaires, sociales suite au déclin des services rendus par les écosystèmes.
Le cas de l'espèce humaine
L'étude de l'influence de l'espèce humaine, espèce cosmopolite et
invasive, sur l'ensemble de la biosphère: cycles biochimiques, flux d'énergie, biodiversité, fait aussi partie de l'objet de la science écologique. L'étude des conséquences des choix humains passés permet d'éclairer ceux dont dépend le futur de la biosphère.
Quelques repères en chiffres
Quelles sont les
données chiffrées de l'écologie, et que représentent-elles ? Cette liste non exhaustive en donne un aperçu.
Industrie
Individus
Mixte
- 6 Gigatonnes/an
[World Carbon Dioxide Emissions by Region, 2001-2025 ] : c'est l'émission de gaz à effet de serre de l'Humanité, sachant que la Terre ne peut recycler que 3 GT/an, donc 3 GT s'accumulent chaque année...
- + 0,5 à 0,7°C
[Le réchauffement en surface à l'échelle de la planète sur www.meteo.fr ] : c'est l'augmentation de la température à la surface de la Terre depuis 1860.
- 12 milliards de Km/jour : c’est le trajet parcouru par tous les Européens en voiture, ceci équivaut à 300 000 fois le tour de la Terre par jour.
- 55% : c'est la part des eaux usagées qui sont dépolluées, en France.
- 40% : c'est la surconsommation d'un 4x4 en ville par rapport à une voiture « classique ».
- 1 : c'est le nombre d'espèce végétale exterminée par l'Homme chaque jour !
- 156
[Au 18 novembre 2005, 156 pays ont ratifié le protocole ]: c'est le nombre de pays qui ont ratifié le protocole de Kyoto. À noter que les États-Unis et l'Australie ne sont pas signataires du protocole.
- -2,9%
[Après deux années de hausse, l'UE des 15 a enregistré un recul des émissions de gaz à effet de serre sur www.eea.europa.eu ] : c'est la baisse d'émission de gaz à effet de serre en Europe en 2003 par rapport à 1990. Nous nous sommes engagés à une baisse de 8% entre 2008 et 2012.
- 5 500 milliards de dollars
[Le Figaro (avec AFP). Publié le 30 octobre 2006 sur www.lefigaro.fr ] : c’est ce que pourrait coûter le réchauffement climatique si l'on ne fait rien. Cela représente environ trois fois le PIB français.
- 62 TWh
[Les énergies renouvelables en France : les principaux résultats en 2006 sur www.industrie.gouv.fr ] : c’est l’énergie électrique produite en 2006 en France grâce aux énergies renouvelables. La France produisait en tout 3177 TWh d’énergie (énergie fossile + énergie renouvelable). Cela équivaut à la production de 130 réacteurs nucléaires de 5 génération.
Notes et références
Voir aussi
Articles connexes
Généralités
Environnement et écologie
Écologie, philosophie et droit
Personnalités :
Informatique
Liens externes
Bibliographie
- Roger Dajoz (2000) Précis d'écologie. Dunod, (Paris) 615 p.
- Paul Duvigneaud La synthèse écologique : populations, communautés, écosystèmes, biosphère, noosphère Doin éditeurs 1984 ISBN 2704003513
- Patrick Matagne Comprendre l'écologie et son histoire. La bibliothèque du naturaliste. Les origines, les fondateurs et l'évolution d'une science..., Delachaux et Niestlé, 2002 ISBN 2-603-01268-1)
- Bernard Fischesser et Marie-France Dupuis Tate Le Guide illustré de l'écologie . Ed. La Martinière (Paris - 2006) (ISBN 2-7324-2246-0)
Økologi
Ekologia
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Ekologi
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