Perturbations et résilience des écosystèmes - Maxicours

Perturbations et résilience des écosystèmes

Objectifs
  • Décrire la régénération des écosystèmes après une perturbation.
  • Observer les niveaux de seuil au-delà desquels les écosystèmes ne peuvent plus se régénérer.
  • Comprendre les paramètres qui renforcent la résilience des écosystèmes.
Points clés
  • Les écosystèmes sont en équilibre dynamique.
  • Les écosystèmes sont soumis à des perturbations, aussi bien naturelles que d’origine humaine.
  • Après une perturbation, les écosystèmes disposent de la capacité de se régénérer et de retrouver leur état antérieur.
  • Le climax est l’état d’équilibre stable des écosystèmes. C’est l’aboutissement de la succession écologique.
  • La capacité de se régénérer à la suite d’une perturbation s’appelle la résilience.
  • Si les perturbations sont trop fortes ou trop régulières, il existe un seuil au-delà duquel les écosystèmes ne peuvent plus retourner à l’état initial. Dans ce cas, ils tendent spontanément vers un équilibre plus simple et pauvre en biodiversité.
  • La biodiversité, en particulier la diversité et la redondance des fonctions écologiques remplies par les espèces de l’écosystème, a un rôle favorable sur la résilience de celui-ci.
Pour bien comprendre
  • Les interactions au sein d’un écosystème
  • Structure et dynamique des écosystèmes
1. Les perturbations et la récupération des écosystèmes
a. Les perturbations naturelles

Les écosystèmes sont soumis à des perturbations.
Celles-ci peuvent avoir des causes aussi bien naturelles que d’origine humaine. Les perturbations naturelles des écosystèmes sont très variées. Elles peuvent avoir des causes extérieures : inondation, sécheresse, incendie, mais aussi des raisons internes à l’écosystème, comme la prolifération d’un insecte ravageur, ou l’apparition d’une espèce invasive.
Dans tous les cas, un grand nombre de populations végétales et animales déclinent sur un laps de temps très court.

Un feu de forêt est un incendie qui se propage sur une étendue boisée. Il peut être d'origine naturelle (dû à la sécheresse, la foudre ou à une éruption volcanique) ou humaine. Les scientifiques évaluent à environ 8 % les feux de forêt d’origine naturelle. Au Canada, leur proportion monte jusqu’à 30 %. Chaque année, plus de 60 000 feux de forêt se déclarent en Europe. Dans le monde, les territoires forestiers touchés par ces incendies couvrent 350 millions d’hectares, soit six fois la superficie de la France.

Exemple : Image satellite de l’incendie Rim Fire, qui a eu lieu en 2013 en Californie, aux États-Unis.

   Source : NASA.

Un incendie violent tue sans distinction la végétation, les champignons et les animaux ne pouvant fuir. Il détruit la litière, cuit le sol en superficie et le recouvre d’une couche de cendres imperméable. Dans une certaine mesure, les incendies participent aussi à la régénération des écosystèmes. Certaines espèces, dites pyrophytes, ont besoin des incendies pour se disperser (eucalyptus, pins, sequoias).

Certaines mesures permettent de limiter les incendies.

Exemple :
En 1992, de nouvelles normes pour lutter contre les incendies ont été mis en place en France. Ces mesures ont eu un impact sur le nombre et l'étendue des incendies, notamment dans le sud-est de la France
 
Source : Fonds de données Prométhée.
Ce graphique permet de constater que le nombre d’incendies dans le sud-est de la France a diminué de 25% et la surface totale brûlée de 60% sur la période de 1995 à 2014 par rapport à la période de 1975 à 1994.
b. Récupération après une perturbation

Après une perturbation, les écosystèmes peuvent récupérer et revenir à l’état antérieur à la perturbation.

Après un incendie, de larges territoires sont dégagés de la présence des arbres, permettant à d’autres espèces de se développer. C’est le phénomène de succession végétale. Des espèces dites pionnières colonisent l’espace libéré. Il s’agit essentiellement de plantes de prairie, des poacées (graminées) et des plantes annuelles, à partir des graines présentes dans le sol ou bien apportées de l’extérieur. Au bout de quelques années, des plantes arbustives font leur apparition. Enfin, les premiers arbres arrivent et recouvrent tout l’espace touché initialement par l’incendie, jusqu’à ce que la forêt retrouve son état stable antérieur. On appelle cet état en équilibre le climax.   

Source : USDA Forest Service.

 

 Suite à la perturbation, tous les types de végétation sont touchés. Ce sont les plantes de prairie qui re-colonisent le milieu en premier, suivies par les plantes arbustives. Enfin les arbres ferment le milieu.

Il est important de noter que les années consécutives à l’incendie, l’écosystème est de type prairie jusqu’à ce que les arbres colonisent entièrement le milieu. Nous avons donc une transition naturelle d’un écosystème de prairie vers un écosystème forestier, ce qui fait de l’écosystème de prairie un écosystème instable qui nécessite des perturbations extérieures pour se maintenir (incendies, pâturages, fauches, etc.). L’écosystème forestier, lui, est stable en absence de perturbation extérieure. Un cycle peut se mettre en place si la perturbation se produit régulièrement.



Source : adapté de Lucas Martin Frey par Lamiot, Creative Commons.

Après une perturbation, on observe une succession de stades où un type de végétation domine. Ces stades représentent la succession végétale et écologique des écosystèmes jusqu’au climax.

Les incendies de forêt, événements dramatiques et destructeurs, peuvent paradoxalement être bénéfiques pour la biodiversité s’ils ne se produisent pas trop souvent ni sur de trop grandes surfaces. En effet, ils ouvrent de nouveaux espaces pour des espèces pionnières comme les graminées, qui elles-mêmes constituent des ressources alimentaires pour la faune, comme les oiseaux et les grands herbivores.

Exemple : évolution d’une forêt boréale sur plusieurs années après un incendie.
Les photographies suivantes ont été prises dans la même forêt boréale sur plusieurs années à la suite d’un incendie qui s’est produit en 2006.
photo 1 : immédiatement après l’incendie
photo 2 : 1 an après
photo 3 : 2 ans après
photo 4 : 10 ans après
Source : Hannu, domaine public.
Nous pouvons voir les différents types de végétation coloniser progressivement le milieu.
2. Résilience et effet de seuil
a. Résilience, effet de seuil et équilibre dynamique

On nomme résilience la capacité d’un écosystème à retourner à son état initial après une perturbation.

Si un écosystème est soumis à une perturbation trop forte ou trop fréquente, il peut perdre sa capacité à retrouver son équilibre initial. On appelle cela l’effet de seuil. Lorsque ce seuil est dépassé, l’écosystème tends vers un nouvel équilibre plus pauvre en biodiversité.

Exemple :
Certaine espèces de végétaux ont besoin d’insectes pollinisateurs ou d’oiseaux pour propager leurs graines. Si ces espèces animales viennent à disparaître de l’écosystème, les espèces végétales qui en dépendent risquent également l’extinction. L’écosystème perdra donc en biodiversité sans possibilité de retrouver la biodiversité existante avant la perturbation. La perte d'organismes clés dans les écosystèmes forestiers, comme les invertébrés, les pollinisateurs et les décomposeurs, peut également ralentir considérablement la régénération l’écosystème.

Les écosystèmes sont donc en équilibre dynamique. Il est important de comprendre le fonctionnement interne des écosystèmes, afin de prévoir leur résilience et leur capacité à résister aux perturbations. Ces observations permettent ensuite d’anticiper les chutes écologiques et la perte des fonctions écologiques de l’écosystème (pollinisation, résistance à l’érosion, recyclage de l’eau, etc.).


Si un écosystème est perturbé au-delà d’un certain seuil, il passe d’un équilibre à un autre plus simple en biodiversité. Il sera ensuite très difficile de rétablir l’état initiale.

Exemple :
Si les feux de forêt sont anormalement fréquents et/ou violents ou répétés, ils freinent la restauration des sols et affectent la capacité de résilience écologique de l'écosystème. Ainsi, en Asie du Sud-Est, en Afrique et localement en Amérique du Sud, de nombreux feux volontaires contribuent à la déforestation et parfois à la désertification et/ou à de graves phénomènes d'érosion.
b. Effet de la biodiversité sur la résilience des écosystèmes

Les liens entre biodiversité et résilience dans un écosystème donné sont complexes et parfois difficiles à établir. Cependant, de nombreuses études montrent que la complexité et la complémentarité des relations entre les espèces de la biocénose permettent à un écosystème de mieux se rétablir après une perturbation. De fait, la disparition d’espèces importantes peut mettre en danger la récupération de l’écosystème.

Exemples :
Les prédateurs permettent de contenir le nombre de phytophages présents dans une forêt, réduisant la probabilité que la pression d’herbivorie qu’ils exercent n’atteigne un niveau critique.
Avec la disparition des pollinisateurs, de nombreuses plantes ne pourraient plus se reproduire.

La diversité et la redondance des fonctions écologiques remplies par les espèces de la biocénose est donc indispensable à la résilience des écosystèmes. Si une espèce disparaît, il est primordial qu’une autre espèce puisse remplir sa fonction écologique à sa place, afin que l’écosystème puisse continuer à se régénérer et se développer après une perturbation.


Dans la plupart des cas les écosystèmes riches en biodiversité sont plus stables et plus résistants.

Dans le cadre du changement climatique, de nombreuses espèces pourraient atteindre leurs limites physiologiques. Cependant, la sélection naturelle pourrait permettre aux populations de s’adapter aux changements abiotiques futurs, comme la hausse des températures, des événements climatiques extrêmes tels que les sécheresses et les inondations, et l’arrivée de nouvelles espèces. La diversité génétique est donc primordiale pour que les espèces disposent d’un pool d’allèles suffisant pour faire face à ces changements.

De même, il est indispensable de lutter contre la fragmentation des habitats et de mettre en place des corridors écologiques, afin que les espèces puissent à l’avenir migrer dans des zones plus propices à leur développement.

Vous avez déjà mis une note à ce cours.

Découvrez les autres cours offerts par Maxicours !

Découvrez Maxicours

Comment as-tu trouvé ce cours ?

Évalue ce cours !

 

quote blanc icon

Découvrez Maxicours

Exerce toi en t’abonnant

Des profs en ligne

  • 6j/7 de 17 h à 20 h
  • Par chat, audio, vidéo
  • Sur les matières principales

Des ressources riches

  • Fiches, vidéos de cours
  • Exercices & corrigés
  • Modules de révisions Bac et Brevet

Des outils ludiques

  • Coach virtuel
  • Quiz interactifs
  • Planning de révision

Des tableaux de bord

  • Suivi de la progression
  • Score d’assiduité
  • Un compte Parent