Chapitre III- Structure et Organisation des biocénoses
1. Définition :
En écologie, la biocénose (ou biocœnose) est l'ensemble des êtres vivants coexistant dans un espace
écologique donné, plus leur organisation et interactions. Ensemble, lebiotope et la biocénose
forment un écosystème.
Au sein de la biocénose, les écologues distinguent couramment :
la phytocénose, qui regroupe les espèces végétales,
la zoocénose, qui regroupe les espèces animales,
la microcénose, qui regroupe les microorganismes (terme encore rare ;
anglais microcenose ou microcenosis ou microcoenosis).
2. Métabolisme de la Biocénose
La biocénose a une organisation définie en niveaux trophiques: les plantes vertes y sont les
producteurs autotrophes, que l’ont peut classer en consommateurs de premier ordre( herbivores,
phytophages) de deuxième ordre ( carnivores mangeant les herbivores) , de troisième ordre
(carnivores mangeant des carnivores) .Il se forme ainsi des chaines trophiques où le problème est de
savoir qui mange qui. D’autres organismes hétérotrophes font que les chaines se referment en cycles
: bactéries et champignons décomposent et reminéralisent la matières organique des cadavres et
celle des excrément en matière solubles, susceptible d’alimenter à nouveau les producteurs( cycles
biogéochimiques).
On peut donc parler de métabolisme de la communauté. La communauté des êtres vivants ou
biocénoses présente des relations de nature essentiellement alimentaires où les uns mangent les
autres. Cette manifestation s'appelle le métabolismes ( métabolé, transformation , changement)
de la biocénose où l’on distingue les organismes producteurs( plante, algues, phytoplancton,
cyanobactérie), les organismes consommateurs les quels se répartissent entre herbivores ou
phytophages (pucerons, chenilles) carnivores et détritivores (lombric charognards, mouches ) et les
transformateurs ( bactéries et champignons).
Les être vivants peuvent se répartir en trois catégories selon leurs fonctions écologiques dans la
communauté :
1. Les producteurs (autotrophes) pour la plupart des végétaux chlorophylliens qui utilisent
une fraction du flux solaire pour élaborer des matières biochimiques à partir du gaz
carbonique. En ce sens, ils constituent le premier maillon de la chaîne alimentaire.
2. Les consommateurs (hétérotrophes) ne peuvent se nourrir qu'à partir de matières
organiques complexes (glucides, protides, lipides). Ils dépendent donc entièrement des
producteurs qui représentent la seule source d'énergie utilisable par les animaux, soit
directement dans le cas des phytophages (consommateurs primaires) soit indirectement
dans le cas des carnivores (consommateurs secondaires). Un type particulier de
consommateurs secondaires est constitué par les parasites.
3. Les décomposeurs saprophytes : champignons, bactéries, levures et autres
microorganismes hétérotrophes utilisent la matière organique morte (détritus végétaux,
excréta et cadavres d'animaux) dont ils assurent une minéralisation progressive et totale. En
milieu terrestre, les chaînes trophiques de prédateurs comportent en général trois ou quatre
niveaux. En milieu marin, les chaînes trophiques de prédateurs sont toujours plus longues
que dans les écosystèmes terrestres. Les chaînes trophiques de parasites procèdent au
contraire des précédentes, d'organismes de grande taille vers des organismes de petite taille.
Les chaînes saprophytiques jouent un rôle important dans les forêts caducifoliées où la plus
grande partie du feuillage n'est pas consommée mais constitue une litière. En réalité, les
trois types de chaînes coexistent dans un écosystème et sont interconnectées pour
constituer un réseau trophique. Ils sont représentés par les végétaux photosynthétiques. Ces
producteurs produisent des substances organiques simples à partir du dioxyde de carbone et
de l’eau en dégageant du dioxygène. Les sels minéraux à base d’azote permettent d’obtenir
les protides, ceux à base de phosphore permettent d’obtenir les acides nucléiques. L’énergie
est stockée sous forme de liaisons chimiques. Ce sont des producteurs primaires. Ils respirent
aussi pour fonctionner et se développer et produisent donc du dioxyde de carbone et de
l’eau.
3. Expression quantitative et qualitative des biocénoses
L'analyse des communautés biologiques ou biocénoses se fait à travers la quantification de plusieurs
paramètres caractéristiques qui sont : abondance, fréquence, constance, dominance, fidélité,
structure, périodicité et diversité.
La diversité est la richesse d'une biocénose en espèces. Elle peut être appréciée par l'indice de Fisher,
Corbet & Williams (1943) :
S = [[alpha]] log (1+ N/[[alpha]])
où S est le nombre d'espèces, N le nombre d'individus et [[alpha]] l'indice de diversité ; log est le
logarithme népérien.
L'indice de diversité permet de comparer la richesse de deux biocénoses, en particulier lorsque le
nombre d'individus récoltés dans chacune d'entre elles est très différent.
L'indice de diversité est la traduction chiffrée du principe biocénotique ndeg.1 de Thienemann
: lorsque les conditions de milieu sont favorables on trouve de nombreuses espèces et chacune
d'elles est représentée par un petit nombre d'individus. L'indice de diversité est alors élevé. Lorsque
les conditions de milieu sont défavorables, on ne rencontre qu'un petit nombre d'espèces mais
chacune d'elles est en général représentée par de nombreux individus. L'indice de diversité est alors
faible.
Le nombre d'espèces présentes dans une aire déterminée varie beaucoup en fonction de la situation
géographique. L'accroissement du nombre d'espèces est particulièrement net lorsque l'on se déplace
des régions polaires vers l'équateur. Cinq groupes de facteurs conditionnent plus particulièrement la
diversité au niveau des biocénoses : facteurs historiques, climatiques, hétérogénéité spatiale,
compétition-prédation, productivité.
La diversité spécifique prend ainsi en compte aussi bien le nombre d’espèces que la distribution des
individus au sein de ces espèces. L’écologue tient ainsi à sa disposition plusieurs indices de diversité.
Ceux-ci sont le plus souvent accompagnés d’indices d’équitabilité, qui traduisent la répartition des
abondances d’espèces dans le peuplement. Grâce à ces indices, il devient possible de suivre
l’évolution des peuplements au cours du temps, mais également de les comparer entre stations
étudiées.
Indice de Shannon-Weaver
L’indice de Shannon permet d’exprimer la diversité spécifique d’un peuplement étudié. Pour rappel,
la diversité spécifique caractérise le nombre plus ou moins grand d’espèces présentes dans un
peuplement. S’il est homogène (constitué d’une seule et même espèce), alors l’indice H’ = 0.
Indice d’équitabilité de Piélou
Cet indice varie donc entre 0 et 1. S’il tend vers E = 1, alors les espèces présentes dans le peuplement
ont des abondances identiques. S’il tend vers E = 0, alors nous sommes en présence d’un
déséquilibre où une seule espèce domine tout le peuplement.
Indice de Simpson
Cet indice proposé par le statisticien Edward H. Simpson mesure la probabilité que deux individus
pris au hasard appartiennent au même groupe.
Indice de diversité
Sa formule correspond à D = 1- λ ou D = 1 – L (selon la taille de l’échantillon étudié). Lorsque D = 0 ,
alors une seule espèce est présente dans le peuplement. Si toutes les espèces ont la même
probabilité pi = 1/S de présence, alors D = 1-(1/S). Enfin, la valeur D = 1 apparaîtrait dans le cas de
figure où un nombre infini d’espèces sont présentes, mais toutes de probabilité quasi-nulle.
Indice d’équitabilité
L’indice d’équitabilité de Simpson permet de traduire la dominance d’une espèce (ED tend vers 0) ou
la codominance de plusieurs espèces (ED tend vers 1). Comme précédemment, il est prudent
d’examiner plusieurs indices.
Indice de Hill
Cet indice propose une mesure de l’abondance proportionnelle, en comparant entre-eux les indices
de Shannon et de Simpson. L’indice de diversité de Hill ainsi obtenu a pour objectif d’apprécier le
rapport entre d’un côté la prise en compte des espèces abondantes (Simpson) et de l’autre
l’influence des espèces rares (Shannon). L’indice de Hill apparaît donc comme un indice synthétique.
