Biodiversité et interactions : sujet type de devoir corrigé pas à pas

Une communauté est d'autant plus stable qu'elle compte de nombreuses espèces aux rôles variés, reliées par des interactions (compétition, prédation, mutualisme…) qui régulent leurs effectifs : si une espèce disparaît, une autre peut en partie tenir son rôle.

Objectifs

Calculer et comparer la richesse spécifique de deux milieux à partir d'un relevé.
Identifier le rôle fonctionnel d'une espèce : producteur, pollinisateur, décomposeur, prédateur…
Reconnaître le type d'interaction entre deux espèces à partir de ses effets (+, −, 0).
Rédiger une argumentation sur le lien entre biodiversité et stabilité d'une communauté.

Notions clés à mobiliser

1. Biodiversité et richesse spécifique

La biodiversité désigne la diversité du vivant à trois échelles : diversité des écosystèmes, des espèces et des gènes (individus d'une même espèce tous différents). La richesse spécifique est le nombre d'espèces différentes recensées dans un milieu. Pour comparer deux milieux, on tient compte aussi de l'abondance de chaque espèce : un milieu où une seule espèce domine est moins diversifié qu'un milieu où les espèces sont réparties de façon équilibrée.

2. Rôles fonctionnels

Chaque espèce remplit un ou plusieurs rôles dans la communauté : producteur (plantes), consommateur (herbivore, prédateur), pollinisateur, disperseur de graines, décomposeur (termites, champignons, bactéries), fixateur d'azote… Plusieurs espèces peuvent avoir le même rôle : on parle de redondance fonctionnelle.

3. Les interactions entre espèces

Interaction	Effet sur A	Effet sur B	Exemple local
Compétition	−	−	Mil et mauvaises herbes pour l'eau et la lumière
Prédation	+ (prédateur)	− (proie)	Chouette effraie et rats
Parasitisme	+ (parasite)	− (hôte)	Striga, plante parasite des racines du mil et du sorgho
Mutualisme	+	+	Abeilles et fleurs du manguier ; bactéries Rhizobium et racines du niébé
Commensalisme	+	0	Héron garde-bœufs qui mange les insectes dérangés par le troupeau

flowchart TD
A[Interactions entre especes] --> B[Effets negatifs pour les deux : competition]
A --> C[Un gagne, un perd : predation ou parasitisme]
A --> D[Les deux gagnent : mutualisme]
A --> E[Un gagne, l autre neutre : commensalisme]

4. Biodiversité et stabilité

Une communauté stable garde à peu près sa composition et son fonctionnement malgré une perturbation (sécheresse, maladie, invasion de ravageurs), ou retrouve vite son état. Une grande biodiversité y contribue : les prédateurs variés limitent les pullulations, et la redondance fonctionnelle permet qu'une espèce en remplace une autre qui disparaît.

Les bactéries Rhizobium logées dans les nodosités des racines du niébé reçoivent des sucres de la plante et lui fournissent de l'azote. De quelle interaction s'agit-il ?

Parasitisme.
Compétition.
Mutualisme.
Prédation.

Les deux partenaires en tirent un bénéfice (effet + pour chacun) : c'est un mutualisme.

Le sujet

Document 1 : nombre d'individus observés par espèce
Espèce	Rôle	Parcelle A	Parcelle B
Graminées sauvages	producteur	40	0
Plante cultivée	producteur	0	200
Karité (arbres de la haie)	producteur	6	0
Criquets	herbivore	25	60
Abeilles	pollinisateur	18	3
Termites	décomposeur	50	10
Margouillats	prédateur d'insectes	7	0
Araignées	prédateur d'insectes	12	1
Oiseaux insectivores	prédateur d'insectes	5	0

Document 2 : l'année suivante, une forte attaque de criquets touche la région. Dans la parcelle A, la végétation est peu abîmée ; dans la parcelle B, une grande partie de la récolte est perdue.

Calculer la richesse spécifique de chaque parcelle d'après le document 1.
Comparer la répartition des individus entre les espèces dans les deux parcelles.
Nommer l'interaction entre criquets et plante cultivée, entre araignées et criquets, entre abeilles et karité, entre graminées sauvages et plante cultivée si elles poussaient ensemble.
À l'aide des documents, expliquer pourquoi la parcelle A a mieux résisté à l'attaque de criquets.

Exemples résolus : la correction

Question 1 : richesse spécifique

Étape 1 : je compte les espèces dont l'effectif n'est pas nul. Parcelle A : graminées, karité, criquets, abeilles, termites, margouillats, araignées, oiseaux insectivores.

Étape 2 : richesse spécifique de A = 8 espèces (les lignes du tableau regroupent des espèces proches : on raisonne ici sur ces groupes).

Étape 3 : parcelle B : plante cultivée, criquets, abeilles, termites, araignées, soit 5 espèces.

Étape 4 : la parcelle A a une richesse spécifique plus élevée que la parcelle B.

Question 2 : répartition des individus

Voir la solution

Total parcelle A : \(40+6+25+18+50+7+12+5=163\) individus ; l'espèce la plus abondante (termites) représente \(\frac{50}{163}\times100\approx 31\ \%\) des individus. Total parcelle B : \(200+60+3+10+1=274\) individus ; la plante cultivée en représente \(\frac{200}{274}\times100\approx 73\ \%\). Dans B, une espèce domine très largement : la diversité y est encore plus faible que ne le montre la seule richesse spécifique.

Question 3 : types d'interactions

Voir la solution

Criquets et plante cultivée : le criquet mange la plante (+ pour le criquet, − pour la plante). C'est une relation alimentaire de type prédation (on parle aussi d'herbivorie).
Araignées et criquets : prédation (+ pour l'araignée, − pour le criquet).
Abeilles et karité : mutualisme ; l'abeille se nourrit de nectar et de pollen, le karité est pollinisé.
Graminées sauvages et plante cultivée poussant ensemble : compétition pour l'eau, la lumière et les sels minéraux (− pour les deux).

Question 4 : argumentation

Étape 1 (je relève dans le document 1) : la parcelle A compte trois groupes de prédateurs d'insectes (margouillats, araignées, oiseaux), soit 24 individus ; la parcelle B n'en compte qu'un seul individu.

Étape 2 (j'utilise mes connaissances) : la prédation régule les effectifs des proies. Plusieurs prédateurs différents qui mangent des insectes ont le même rôle : c'est une redondance fonctionnelle.

Étape 3 (je relie au document 2) : lors de l'attaque, les prédateurs nombreux et variés de la parcelle A ont limité la multiplication des criquets ; de plus, les criquets avaient le choix entre plusieurs plantes. Dans B, presque sans prédateurs et avec une seule plante abondante, les criquets ont pu pulluler et tout manger.

Étape 4 (je conclus) : la biodiversité plus élevée de la parcelle A (richesse spécifique, rôles variés et interactions de régulation) rend sa communauté plus stable face à une perturbation.

Un relevé compte 6 espèces : 95 individus de l'espèce 1 et un seul individu pour chacune des 5 autres. Que peut-on dire ?

La richesse spécifique vaut 100.
La richesse spécifique vaut 6, mais la diversité est faible car une espèce domine.
La richesse spécifique vaut 1 car une seule espèce compte vraiment.
La diversité est maximale car il y a beaucoup d'individus.

La richesse spécifique est le nombre d'espèces, soit 6. La forte domination d'une espèce rend toutefois la communauté peu diversifiée.

Erreurs fréquentes

Confondre mutualisme (+/+) et commensalisme (+/0), ou parasitisme et prédation : le parasite vit sur ou dans son hôte, en général sans le tuer rapidement.
Croire que la compétition n'a lieu qu'entre espèces différentes : elle existe aussi entre individus d'une même espèce.
Réciter le cours sans utiliser les chiffres des documents.
Penser que les prédateurs sont « nuisibles » : ils régulent les populations et participent à la stabilité.

Le héron garde-bœufs mange les insectes que le troupeau fait s'envoler, sans effet notable pour les vaches. De quelle interaction s'agit-il ?

Commensalisme.
Mutualisme.
Parasitisme.
Compétition.

Le héron en profite (+), le troupeau n'est ni aidé ni gêné (0) : c'est du commensalisme.

Récapitulatif

Biodiversité : diversité des écosystèmes, des espèces et des gènes ; richesse spécifique = nombre d'espèces.
Chaque espèce a un ou plusieurs rôles ; plusieurs espèces au même rôle = redondance fonctionnelle.
Interactions : compétition (−/−), prédation et parasitisme (+/−), mutualisme (+/+), commensalisme (+/0).
Plus d'espèces, de rôles et d'interactions de régulation : communauté plus stable face aux perturbations.
En devoir : je vois, je sais, j'en déduis, avec les chiffres des documents.

Richesse spécifique

Nombre d'espèces différentes dans un milieu.

Compétition

Deux espèces utilisent la même ressource limitée : effet négatif pour les deux.

Prédation

Le prédateur tue et mange sa proie : + pour l'un, − pour l'autre.

Mutualisme

Association bénéfique aux deux espèces, comme l'abeille et la fleur.

Redondance fonctionnelle

Plusieurs espèces remplissent le même rôle : l'une peut compenser la disparition d'une autre.

Stabilité

Capacité d'une communauté à résister à une perturbation ou à retrouver son état.