Sciences de la Vie et de la Terre1ère

Compétition, prédation et symbioses
Exercices corrigés

Maîtrisez la compétition, prédation et symbioses : relations intra et inter-spécifiques, équilibre des populations, écosystèmes stables grâce à ces 5 exercices détaillés.

Concepts & Exercices
\frac{dN}{dt} = rN\left(1-\frac{N}{K}\right)
Modèle logistique
Compétition intraspécifique
Ressources limitées → Conflit entre individus d'une même espèce
Régulation de la population
Prédation
Prédateur → Proie
Contrôle des populations
Mutualisme
Espèce A ↔ Espèce B
Bénéfice mutuel
⚔️
Compétition : Conflit pour des ressources limitées entre individus.
🦁
Prédation : Relation de chasseur/proie régulant les populations.
🤝
Symbioses : Relations durables entre espèces différentes.
Exercice 1
Analyser la compétition intraspécifique chez les chênes dans une forêt.
Exercice 2
Étudier la relation prédateur/proie entre lynx et lièvres.
Exercice 3
Explorer la symbiose mycorhizienne entre champignons et racines.
Exercice 4
Analyser la relation compétition interspécifique entre deux espèces de fourmis.
Exercice 5
Étudier les conséquences de la disparition d'un prédateur clé.
Corrigé : Exercices 1 à 3
1 Compétition intraspécifique
Définition :

Compétition intraspécifique : Conflit entre individus d'une même espèce pour des ressources limitées (nourriture, espace, eau, lumière).

Méthode d'analyse :
  1. Observer les comportements territoriaux et de dominance
  2. Mesurer les taux de croissance des individus en fonction de la densité
  3. Identifier les ressources limitantes
  4. Quantifier les effets de la densité sur la reproduction
Chêne A : 🌳 → Ressource : soleil
⚔️
Chêne B : 🌳 → Ressource : eau
⚔️
Chêne C : 🌳 → Ressource : nutriments
Étape 1 : Identification des ressources limitantes

Dans une forêt dense, les chênes se disputent la lumière, l'eau et les nutriments du sol.

Étape 2 : Observation des comportements

On observe que les chênes les plus proches ont des croissances plus lentes.

Étape 3 : Mesure de la croissance

La croissance diminue proportionnellement à la densité des chênes dans la parcelle.

Étape 4 : Interprétation

La compétition intraspécifique régule naturellement la densité de la population.

Taux de croissance ↓ avec la densité
Réponse finale :

La compétition intraspécifique entre chênes se manifeste par une diminution de la croissance individuelle en fonction de la densité, régulant ainsi naturellement la population.

Règles appliquées :

• Principe de limitation : Les ressources sont limitées dans un espace donné

• Effet densité-dépendant : La compétition augmente avec la densité

• Régulation naturelle : Autocontrôle de la population

2 Prédation lynx/lièvres
Définition :

Relation prédateur/proie : Interaction où un organisme (prédateur) capture et consomme un autre organisme (proie).

\frac{dH}{dt} = r_H H - aHP
\frac{dP}{dt} = caHP - d_P P
Modèle de Lotka-Volterra
Lièvres : 🐰 → 🐰🐰🐰
➡️
Lynx : 😺 → 😺
➡️
Lièvres : 🐰🐰 → 🐰
⬅️
Lynx : 😺 → 😺
Étape 1 : Augmentation des proies

Quand la population de lièvres augmente, il y a plus de nourriture pour les lynx.

Étape 2 : Augmentation des prédateurs

Les lynx se reproduisent davantage, leur population augmente.

Étape 3 : Diminution des proies

Plus de lynx prélèvent davantage de lièvres, la population de lièvres diminue.

Étape 4 : Diminution des prédateurs

Moins de lièvres signifie moins de nourriture pour les lynx, leur population diminue.

Oscillation des populations (cycle de prédation)
Réponse finale :

La relation entre lynx et lièvres montre un cycle oscillatoire classique : augmentation des proies → augmentation des prédateurs → diminution des proies → diminution des prédateurs.

Règles appliquées :

• Relation cyclique : Les populations oscillent avec un décalage temporel

• Contrôle des populations : La prédation régule les effectifs

• Équilibre dynamique : Les populations fluctuent autour d'un équilibre

3 Symbiose mycorhizienne
Définition :

Mycorrhizes : Association symbiotique entre champignons et racines de plantes, bénéfique aux deux partenaires.

Plante + Champignon → Association\ mycorhizienne
Symbiose mutualiste
Étape 1 : Contact initial

Les hyphes du champignon rencontrent les racines de la plante dans le sol.

Étape 2 : Formation de l'association

Les hyphes pénètrent dans les cellules racinaires ou forment un réseau autour des racines.

Étape 3 : Échanges mutuels

La plante fournit des glucides au champignon, le champignon fournit phosphore et azote à la plante.

Étape 4 : Avantages pour les deux partenaires

La plante accroît son absorption de nutriments, le champignon reçoit des composés organiques.

Mutualisme : +/+ (avantage pour les deux)
Réponse finale :

La symbiose mycorhizienne est un exemple de mutualisme où la plante fournit des glucides au champignon et reçoit en retour des nutriments minéraux.

Règles appliquées :

• Mutualisme : Relation (+/+) bénéfique aux deux partenaires

• Complémentarité : Chaque partenaire apporte ce que l'autre manque

• Évolution : Relations symbiotiques issues de coévolution

Corrigé : Exercices 4 à 5
4 Compétition interspécifique
Définition :

Compétition interspécifique : Conflit entre espèces différentes pour les mêmes ressources limitées.

Fourmi A : 🐜 → Ressource : sucre
⚔️
Fourmi B : 🐜 → Ressource : sucre
➡️
Partitionnement : 🐜 → Ressource : miellat
➡️
Coexistence : 🐜 → Ressource : graines
Étape 1 : Conflit initial

Deux espèces de fourmis explorent la même source de nourriture (sucre).

Étape 2 : Élimination d'une espèce

Si les niches écologiques sont trop similaires, une espèce exclut l'autre.

Étape 3 : Partitionnement des ressources

Les espèces se spécialisent dans l'utilisation de ressources différentes.

Étape 4 : Coexistence

Chaque espèce exploite une niche différente, permettant la coexistence.

Réponse finale :

La compétition interspécifique peut conduire à l'exclusion d'une espèce ou à un partitionnement des ressources permettant la coexistence.

Règles appliquées :

• Principe d'exclusion compétitive : Deux espèces ne peuvent occuper la même niche

• Partitionnement des ressources : Spécialisation pour éviter la concurrence

• Évolution adaptative : Modifications pour réduire la compétition

5 Effet du prédation clé
Définition :

Prédateur clé : Espèce dont la prédation a un effet disproportionné sur la structure de la communauté.

\Delta B = f(P_{clé})
Effet du prédateur clé sur la biodiversité
Étape 1 : Présence du prédateur clé

Un grand prédateur contrôle les populations de proies et de prédateurs intermédiaires.

Étape 2 : Suppression du prédateur

La disparition du prédateur clé entraîne une prolifération des espèces intermédiaires.

Étape 3 : Effet en cascade

Les proies intermédiaires deviennent plus nombreuses, impactant les producteurs.

Étape 4 : Changement de structure

L'écosystème change de structure avec perte de biodiversité.

Réponse finale :

La disparition d'un prédateur clé entraîne un effet de cascade trophique modifiant la structure de l'écosystème et réduisant la biodiversité.

Règles appliquées :

• Effet de cascade : Changement dans une partie du réseau affectant les autres parties

• Contrôle top-down : Les prédateurs contrôlent les proies

• Importance des espèces clés : Impact disproportionné sur l'écosystème

Cours bien détaillé
\frac{dN}{dt} = rN\left(1-\frac{N}{K}\right)
Modèle logistique
🎯
Définition : Les interactions biotiques influencent la structure et la dynamique des populations.
⚔️
Compétition : Relations antagonistes pour des ressources limitées.
🦁
Prédation : Relation de chasseur/proie régulant les populations.
🤝
Symbioses : Relations durables avec effets variés sur les partenaires.
💡
Conseil : Les interactions peuvent être positives, négatives ou neutres
🔍
Attention : Les relations peuvent changer selon les conditions
⚡
Astuce : Les prédateurs clés ont un effet disproportionné
📋
Méthode : Utilisez des tableaux de signes pour classifier les interactions
✅
Vérification : Observez les effets sur les populations
Classification des interactions :
  • Compétition : (-/-) : Nuisible aux deux espèces
  • Prédation : (+/-) : Bénéfique au prédateur, nuisible à la proie
  • Mutualisme : (+/+) : Bénéfique aux deux espèces
  • Commensalisme : (+/0) : Bénéfique à une espèce, neutre pour l'autre
  • Parasitisme : (+/-) : Bénéfique au parasite, nuisible à l'hôte
Règles importantes :
  • La compétition régule les populations et favorise la spécialisation
  • La prédation maintient l'équilibre des populations
  • Les symbioses peuvent être obligatoires ou facultatives
  • Les effets des interactions peuvent se propager dans toute la chaîne trophique
Concepts clés :
  • Niche écologique : Ensemble des conditions nécessaires à la survie d'une espèce
  • Effet Allee : Densité critique en dessous de laquelle la population décroît
  • Équilibre dynamique : Fluctuations autour d'un état stable
  • Effet de prélèvement : Les prédateurs empêchent la domination d'une espèce