Peuplement des milieux : dispersion et colonisation

Tolérance et facteur limitant ; compétition et facilitation ; arriver dans un milieu isolé ; successions primaire et secondaire, pionnières et climax ; le rôle de l’être humain.

À propos de cette page

Cinq problèmes à partir de documents : les stations d’un versant alpin, les paramécies de Gause, des îles plus ou moins loin du continent, la succession révélée par le recul du glacier de Glacier Bay en Alaska, et le retour de la vie sur la pierre ponce du mont Saint Helens.

5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : le milieu, l’espèce, ce qui est mesuré (altitude, température, effectif, nombre d’espèces, recouvrement), l’unité et la source.
Je calcule quand il le faut (écart, rapport, vitesse, conversion), en gardant l’unité et l’arrondi demandé.
Je compare à une référence : un témoin, une autre station, une autre île, un terrain plus ancien.
J’explique avec le cours : tolérance et facteur limitant, compétition ou facilitation, arrivée ou installation, succession primaire ou secondaire.
Je conclus avec le mot exact, sans aller au-delà des documents : une absence peut venir de l’arrivée autant que du milieu.

Problème 1 · Monter un versant des Alpes★★★Facile

Document 1 — Quatre stations sur un même versant (températures moyennes annuelles, données imaginées).

Station	A	B	C	D
Altitude	500 m	1 200 m	1 900 m	2 600 m
Température	11,0 °C	6,8 °C	2,6 °C	−1,6 °C

Document 2 — Les étages de végétation des Alpes du Nord : collinéen jusqu’à 900 m environ, montagnard de 900 à 1 600 m, subalpin de 1 600 à 2 200 m, alpin de 2 200 à 3 000 m, nival au-delà (limites moyennes, qui changent avec le versant).

1. Entre la station A et la station C, la température baisse de °C.
11,0 − 2,6 = 8,4 °C.
2. L’écart d’altitude entre A et C est de 1 400 m : la baisse est donc de °C pour 100 m.
8,4 ÷ 14 = 0,6 °C tous les 100 m, la valeur moyenne retenue dans le cours.
3. La station B, entourée de hêtres et de sapins, se trouve à l’étage .
1 200 m est entre 900 et 1 600 m : étage montagnard.
4. La station D n’est entourée que de pelouses : elle se trouve à l’étage .
2 600 m est entre 2 200 et 3 000 m : étage alpin, au-dessus de la limite des arbres.
5. Un randonneur monte de A jusqu’à D. En comptant l’étage de départ et celui d’arrivée, il traverse étages de végétation.
A collinéen, B montagnard, C subalpin, D alpin : 4 étages.

Problème 2 · Les paramécies de Gause★★★Moyen

Document 1 — Le protocole. En 1934, le biologiste russe Georgii Gause élève des paramécies, êtres vivants d’une seule cellule, dans des tubes de culture où il ajoute chaque jour la même nourriture : des bactéries et des levures. Il utilise trois espèces : Paramecium aurelia, P. caudatum et P. bursaria. Certaines cultures ne contiennent qu’une espèce, d’autres deux.

Document 2 — Les résultats. Seule dans son tube, chaque espèce se multiplie puis atteint un effectif stable. Mises ensemble, P. aurelia et P. caudatum se multiplient moins vite que seules, et P. caudatum recule : Gause en conclut qu’elle finit par être éliminée. Mises ensemble, P. caudatum et P. bursaria se maintiennent toutes les deux.

Document 3 — Ce qu’elles mangent. P. aurelia et P. caudatum se nourrissent surtout des bactéries en suspension dans l’eau ; P. bursaria se nourrit surtout des levures.

1. Les cultures où une espèce vit seule servent de : elles montrent ce que devient chaque espèce sans l’autre.
Ce sont des témoins : on compare chaque espèce seule et en présence d’une autre.
2. Mises ensemble, P. aurelia et P. caudatum se disputent une même ressource, les .
Les bactéries en suspension (document 3).
3. L’espèce la plus efficace pour cette ressource est P. .
P. aurelia : c’est elle qui reste.
4. P. caudatum et P. bursaria cohabitent, car elles se partagent les .
Elles se partagent les ressources : l’une mange surtout des bactéries, l’autre surtout des levures.
5. Entre une culture témoin et une culture mixte, un seul élément change : la présence d’une autre .
D’une autre espèce : l’écart d’effectif ne peut venir que d’elle.

Problème 3 · Des îles plus ou moins loin du continent★★★Moyen

Document 1 — Quatre îles de même surface et de même climat, plus ou moins éloignées du continent le plus proche (données imaginées).

Distance au continent	15 km	80 km	300 km	900 km
Espèces de plantes	410	260	120	35

Document 2 — Les plantes de l’île la plus proche et de la plus lointaine, par mode d’arrivée.

Groupe	Île à 15 km	Île à 900 km
fougères et mousses (spores)	70	22
plantes à graines légères à poils ou à ailes	100	0
plantes de plage à graines qui flottent	35	9
plantes à fruits charnus	160	4
arbres à grosses graines	45	0

1. Entre l’île à 15 km et l’île à 900 km, le nombre d’espèces de plantes est divisé par environ (arrondi à l’unité).
410 ÷ 35 ≈ 11,7, soit environ 12.
2. Sur l’île à 900 km, le groupe le plus nombreux est celui des .
Les fougères et mousses : 22 espèces sur 35.
3. Elles dominent parce que leurs , minuscules, sont portées très loin par le vent.
Leurs spores, bien plus légères que des graines.
4. Les plantes à fruits charnus passent de 160 à 4 espèces : leurs graines voyagent dans le tube digestif des , qui franchissent rarement 900 km de mer.
Des oiseaux, qui rejettent les graines dans leurs fientes.
5. Comme les îles ont le même climat, l’absence d’arbres à grosses graines sur l’île lointaine s’explique par la .
Par la dispersion : ils ne sont pas arrivés, même si le milieu leur conviendrait peut-être.

Problème 4 · Glacier Bay : la succession lue sur le terrain★★★Difficile

Document 1 — Un glacier qui recule. En 1794, l’explorateur George Vancouver trouve la baie de Glacier Bay (Alaska) entièrement occupée par un glacier. En 1879, le naturaliste John Muir trouve le front de la glace à environ 77 km de l’entrée de la baie ; en 1916, il est à environ 105 km (Service des parcs nationaux des États-Unis). Le glacier laisse derrière lui des moraines de roches et de graviers.

Document 2 — Ce qui pousse. Des terrains libérés récemment, près du glacier, aux terrains libérés les premiers, près de l’entrée de la baie, on trouve : une croûte noire (un film surtout fait d’algues qui retient le limon), des mousses, de la prêle et de l’épilobe (graines portées par le vent), la dryade, des saules, des aulnes, puis des épicéas qui poussent sous les aulnes, et enfin une vieille forêt d’épicéas et de pruches. La dryade et l’aulne enrichissent le sol en azote. Schéma simplifié : selon les endroits, certaines étapes manquent.

Document 3 — Le sol (étude publiée en 1994). Des terrains jeunes aux terrains anciens, la matière organique du sol est multipliée par 10 ; le sol garde plus d’eau et contient plus d’azote ; la lumière qui arrive aux jeunes plantes diminue.

1. Sur les moraines, la succession est .
Primaire : roches et graviers sans sol, laissés par la glace.
2. Entre 1794 et 1916, le glacier a reculé d’environ 105 km en ans.
1916 − 1794 = 122 ans.
3. Il a donc reculé d’environ km par an (arrondi au dixième).
105 ÷ 122 ≈ 0,86, soit environ 0,9 km par an.
4. Un terrain proche de l’entrée de la baie a été libéré bien avant un terrain proche du glacier : marcher du glacier vers l’entrée revient à remonter le de la succession.
Le temps : les stades côte à côte montrent ceux qui se sont succédé au même endroit.
5. En enrichissant le sol en , la dryade et l’aulne facilitent l’installation des épicéas.
En azote, qui manque dans les graviers.
6. L’épilobe, plante de pleine lumière, disparaît des terrains anciens : la qui arrive au sol y a diminué.
La lumière : les aulnes puis les épicéas font de l’ombre. L’épilobe est éliminé par ceux qu’il a précédés.
7. La vieille forêt d’épicéas et de pruches, dernière étape, est le de cette succession.
Le climax, tant que le climat ne change pas.

Problème 5 · Mont Saint Helens : la vie revient sur la pierre ponce★★★Difficile

Document 1 — Une plaine sans vie. Le 18 mai 1980, l’éruption du mont Saint Helens (États-Unis) couvre une zone au nord du volcan, la « plaine de ponce », d’une épaisse couche de pierre ponce. Il n’y reste aucun être vivant, et la ponce ne contient presque aucun élément nutritif pour les plantes.

Document 2 — Le premier arrivé. La première plante qui s’installe sur la plaine de ponce est le lupin de prairie, une légumineuse. Ses graines sont dures et lourdes, sans adaptation au transport par le vent : on ne sait pas comment la première est arrivée. Les autres plantes s’installent d’abord surtout tout près des lupins (Washington State University).

Document 3 — Des rongeurs jardiniers. Ailleurs, des gaufres, petits rongeurs qui creusent des terriers, ont survécu sous terre. En 1983, des chercheurs en lâchent quelques-uns pendant 24 heures sur des parcelles de ponce. Six ans plus tard, ces parcelles portent plus de 40 000 plantes, alors que la ponce tout autour reste presque sans vie. En creusant, les gaufres ont remonté à la surface l’ancien sol enfoui sous la ponce, avec ses bactéries et ses champignons (université de Californie à Riverside).

1. Sur la plaine de ponce, la succession est .
Primaire : un substrat neuf, sans sol ni reste vivant.
2. D’après le cours, le lupin, une légumineuse, enrichit la ponce en .
En azote, grâce aux bactéries de ses racines, alors que la ponce n’en fournissait pas.
3. Les autres plantes poussent d’abord près des lupins : le lupin joue un rôle de .
De facilitation : il rend la ponce plus favorable aux autres.
4. Le cours prévoit plutôt l’arrivée en premier de plantes aux graines , portées par le vent.
Aux graines légères : l’arrivée du lupin, aux graines lourdes, reste une énigme.
5. Sur les parcelles des gaufres, la succession ne part plus de rien : elle ressemble à une succession .
À une succession secondaire : l’ancien sol remonté apporte bactéries, champignons et matière organique, d’où sa rapidité.

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