Écologie évolutive - Evolutionary ecology

Un arbre phylogénétique des êtres vivants

L'écologie évolutive se situe à l'intersection de l' écologie et de la biologie évolutive . Il aborde l'étude de l'écologie d'une manière qui considère explicitement les histoires évolutives des espèces et les interactions entre elles. A l'inverse, il peut être vu comme une approche de l'étude de l'évolution qui intègre une compréhension des interactions entre les espèces considérées. Les principaux sous-domaines de l'écologie évolutive sont l'évolution du cycle de vie , la sociobiologie (l' évolution du comportement social ), l'évolution des interactions interspécifiques (par exemple la coopération , les interactions prédateur-proie , le parasitisme , le mutualisme ) et l'évolution de la biodiversité et des communautés écologiques .

L'écologie évolutive considère principalement deux choses : comment les interactions (à la fois entre les espèces et entre les espèces et leur environnement physique) façonnent les espèces par la sélection et l'adaptation, et les conséquences du changement évolutif qui en résulte.

Modèles évolutifs

Une grande partie de l'écologie évolutive consiste à utiliser des modèles et à trouver des données empiriques comme preuves. Les exemples incluent le modèle de taille d'embrayage Lack conçu par David Lack et son étude des pinsons de Darwin sur les îles Galapagos. L'étude de Lack sur les pinsons de Darwin était importante pour analyser le rôle de différents facteurs écologiques dans la spéciation . Lack a suggéré que les différences entre les espèces étaient adaptatives et produites par la sélection naturelle , sur la base de l'affirmation de GF Gause selon laquelle deux espèces ne peuvent pas occuper la même niche.

Richard Levins a présenté son modèle de spécialisation des espèces en 1968, qui a étudié comment la spécialisation de l'habitat a évolué dans des environnements hétérogènes en utilisant les ensembles de fitness que possède un organisme ou une espèce. Ce modèle a développé le concept d'échelles spatiales dans des environnements spécifiques, définissant des échelles spatiales à grain fin et des échelles spatiales à grain grossier. Les implications de ce modèle incluent une augmentation rapide de la compréhension des écologistes environnementaux de la façon dont les échelles spatiales ont un impact sur la diversité des espèces dans un certain environnement.

Un autre modèle est le modèle de Law et Diekmann de 1996 sur le mutualisme , qui est défini comme une relation entre deux organismes qui profite aux deux individus. Law et Diekmann ont développé un cadre appelé dynamique adaptative, qui suppose que les changements dans les populations végétales ou animales en réponse à une perturbation ou à son absence se produisent à un rythme plus rapide que les mutations. Il vise à simplifier d'autres modèles traitant des relations au sein des communautés.

Modèle nature enchevêtrée

Le modèle de la nature enchevêtrée fournit différentes méthodes pour démontrer et prédire les tendances de l'écologie évolutive. Le modèle analyse un individu sujet aux mutations au sein d'une population ainsi que d'autres facteurs tels que le taux d'extinction. Le modèle a été développé par Simon Laird, Daniel Lawson et Henrik Jeldtoft Jensen de l'Imperial College de Londres en 2002. Le but du modèle est de créer un modèle écologique simple et logique basé sur l'observation. Le modèle est conçu de telle sorte que les effets écologiques puissent être pris en compte lors de la détermination de la forme et de la valeur adaptative d'une population.

Génétique écologique

La génétique écologique est liée à l'écologie évolutive à travers l'étude de l'évolution des traits dans les populations naturelles. Les écologistes s'intéressent à la façon dont l'environnement et le calendrier conduisent à la domination des gènes. Les organismes doivent continuellement s'adapter pour survivre dans les habitats naturels. Les gènes définissent quels organismes survivent et lesquels mourront. Lorsque des organismes développent des variations génétiques différentes, même s'ils proviennent de la même espèce, on parle de polymorphisme. Les organismes qui transmettent des gènes bénéfiques continuent de faire évoluer leur espèce pour avoir un avantage à l'intérieur de leur niche.

Écologistes évolutionnistes

Portrait de Darwin par Julia Margaret Cameron

Charles Darwin

La base des principes centraux de l'écologie évolutive peut être attribuée à Charles Darwin (1809-1882), en particulier en faisant référence à sa théorie de la sélection naturelle et de la dynamique des populations , qui explique comment les populations d'une espèce changent au fil du temps. Selon Ernst Mayr , professeur de zoologie à l'Université Harvard, les contributions les plus distinctes de Darwin à la biologie évolutive et à l'écologie sont les suivantes : « La première est la non-constance des espèces, ou la conception moderne de l' évolution elle-même. La seconde est la notion d'évolution ramifiée, impliquant la descendance commune de toutes les espèces d'êtres vivants sur terre à partir d'une origine unique. De plus, « Darwin a en outre noté que l'évolution doit être progressive, sans ruptures ni discontinuités majeures. Enfin, il a estimé que le mécanisme de l'évolution était la sélection naturelle.

George Evelyn Hutchinson

Les contributions de George Evelyn Hutchinson (1903-1991) au domaine de l'écologie se sont étendues sur plus de 60 ans, au cours desquelles il a eu une influence significative dans l'écologie des systèmes, l'écologie des rayonnements, la limnologie et l' entomologie . Décrit comme le « père de l'écologie moderne » par Stephen Jay Gould , Hutchinson a été l'un des premiers scientifiques à lier les sujets de l'écologie et des mathématiques. Selon Hutchinson, il a construit « des modèles mathématiques de populations, les proportions changeantes d'individus de divers âges, le taux de natalité, la niche écologique et l'interaction des populations dans cette introduction technique à l'écologie des populations ». Il s'intéressait également beaucoup à la limnologie, car il croyait que les lacs pouvaient être étudiés comme un microcosme qui donne un aperçu du comportement du système. Hutchinson est également connu pour son ouvrage Circular Casual Systems in Ecology, dans lequel il déclare que « des groupes d'organismes peuvent subir l'action de leur environnement et réagir en conséquence. Si un ensemble de propriétés dans l'un ou l'autre système change de telle manière que l'action du premier système sur le second change, cela peut entraîner des changements dans les propriétés du second système qui modifient le mode d'action du second système sur le premier.

Robert MacArthur

Robert MacArthur (1930-1972) est surtout connu dans le domaine de l'écologie évolutive pour son ouvrage The Theory of Island Biogeography , dans lequel lui et son co-auteur proposent « que le nombre d'espèces sur n'importe quelle île reflète un équilibre entre le taux à quelles nouvelles espèces le colonisent et la vitesse à laquelle les populations d'espèces établies s'éteignent . »

Eric Pianka

Selon l'Université du Texas, les travaux d' Eric Pianka (1939-présent) en écologie évolutive comprennent les stratégies de recherche de nourriture, les tactiques de reproduction, la théorie de la concurrence et des niches, la structure et l'organisation des communautés, la diversité des espèces et la compréhension de la rareté. Pianka est également connu pour son intérêt pour les lézards pour étudier les occurrences écologiques, car il affirmait qu'ils étaient "souvent abondants, ce qui les rend relativement faciles à localiser, à observer et à capturer".

Michel Rosenzweig

Michael L. Rosenzweig (1941-présent) a créé et popularisé l' écologie de la réconciliation , qui a commencé avec sa théorie selon laquelle les réserves naturelles désignées ne seraient pas assez de terres pour conserver la biodiversité de la Terre, car les humains ont utilisé tellement de terres qu'ils ont eu un impact négatif sur les cycles biogéochimiques. et a eu d'autres impacts écologiques qui ont affecté négativement la composition des espèces.

Autres écologistes évolutionnistes notables

Recherche

L'idée de l' écologie de réconciliation de Michael Rosenzweig a été développée sur la base de recherches existantes, qui ont été menées sur le principe suggéré pour la première fois par Alexander von Humboldt affirmant que de plus grandes superficies terrestres auront une diversité d'espèces accrue par rapport à de plus petites superficies. Cette recherche s'est concentrée sur les relations espèces-zone (SPAR) et les différentes échelles auxquelles elles existent, allant de la zone d'échantillonnage aux SPAR interprovinciales. La dynamique d'équilibre de la diversité a donné naissance à ces SPAR, qui sont maintenant utilisés pour mesurer la réduction de la diversité des espèces sur Terre. En réponse à ce déclin de la diversité, l'écologie de la réconciliation de Rosenzweig est née.

L'écologie évolutive a été étudiée en utilisant des relations symbiotiques entre les organismes pour déterminer les forces évolutives par lesquelles ces relations se développent. Dans les relations symbiotiques, le symbiote doit conférer un certain avantage à son hôte afin de persister et de continuer à être évolutivement viable. Des recherches ont été menées sur les pucerons et les bactéries symbiotiques avec lesquelles ils coévoluent. Ces bactéries sont le plus souvent conservées de génération en génération, affichant des niveaux élevés de transmission verticale . Les résultats ont montré que ces bactéries symbiotiques confèrent finalement une certaine résistance aux parasites à leurs pucerons hôtes, ce qui à la fois augmente la valeur adaptative des pucerons et conduit à une coévolution induite par les symbiotes entre les espèces.

Variation de couleur chez les poissons cichlidés

Les effets de l'écologie évolutive et ses conséquences peuvent être observés dans le cas de la variation de couleur chez les cichlidés africains . Avec plus de 2 000 espèces, les cichlidés sont très riches en espèces et capables d'interactions sociales complexes. Le polychromatisme, la variation des motifs de couleur au sein d'une population, se produit chez les poissons cichlidés en raison des adaptations environnementales et pour augmenter les chances de reproduction sexuée.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • Fox, CW, Roff, DA et Fairbairn, DJ 2001. Écologie évolutionnaire : Concepts et études de cas. Presses de l'Université d'Oxford.
  • Mayhew, PJ 2006. Découvrir l'Écologie Évolutive : Réunir l'Écologie et l'Évolution. Presses de l'Université d'Oxford.
  • Pianka, ER 2000. Ecologie évolutive, 6e éd. Benjamin Cummings.

Liens externes