Différenciation de niche - Niche differentiation

En écologie , la différenciation de niche (également connue sous le nom de ségrégation de niche , la séparation de niche et le partitionnement de niche ) se réfère au processus par lequel les espèces concurrentes utilisent l'environnement différemment d'une manière qui les aide à coexister. Le principe d'exclusion compétitive stipule que si deux espèces ayant des niches identiques (rôles écologiques) se font concurrence , alors l'une entraînera inévitablement l'extinction de l'autre. Cette règle stipule également que deux espèces ne peuvent pas occuper exactement la même niche dans un habitat et coexister ensemble, au moins de manière stable. Lorsque deux espèces différencient leurs niches, elles ont tendance à se concurrencer moins fortement et sont donc plus susceptibles de coexister. Les espèces peuvent différencier leurs niches de plusieurs manières, par exemple en consommant différents aliments ou en utilisant différentes zones de l'environnement.

À titre d'exemple de partition de niche, plusieurs lézards anoles des îles des Caraïbes partagent des régimes alimentaires communs, principalement des insectes. Ils évitent la concurrence en occupant des emplacements physiques différents. Bien que ces lézards puissent occuper des emplacements différents, certaines espèces peuvent être trouvées dans la même aire de répartition, avec jusqu'à 15 dans certaines zones. Par exemple, certains vivent au sol tandis que d'autres sont arboricoles. Les espèces qui vivent dans des zones différentes se disputent moins la nourriture et les autres ressources, ce qui minimise la compétition entre les espèces. Cependant, les espèces qui vivent dans des zones similaires se font généralement concurrence.

Détection et quantification

L' équation de Lotka-Volterra indique que deux espèces concurrentes peuvent coexister lorsque la compétition intraspécifique (au sein des espèces) est supérieure à la compétition interspécifique (entre les espèces) (Armstrong et McGehee 1981). Étant donné que la différenciation de niche concentre la concurrence au sein des espèces, en raison d'une diminution de la concurrence entre les espèces, le modèle de Lotka-Volterra prédit que la différenciation de niche de n'importe quel degré entraînera la coexistence.

En réalité, cela laisse encore la question de savoir combien de différenciation est nécessaire pour la coexistence (Hutchinson 1959). Une réponse vague à cette question est que plus deux espèces sont similaires, plus l'adéquation de leur environnement doit être finement équilibrée afin de permettre la coexistence. Il y a des limites à la quantité de différenciation de niche requise pour la coexistence, et cela peut varier avec le type de ressource, la nature de l'environnement et la quantité de variation à la fois au sein et entre les espèces.

Pour répondre aux questions sur la différenciation des niches, il est nécessaire que les écologistes soient capables de détecter, mesurer et quantifier les niches de différentes espèces coexistantes et concurrentes. Cela se fait souvent par une combinaison d' études écologiques détaillées , d'expériences contrôlées (pour déterminer la force de la concurrence) et de modèles mathématiques (Strong 1982, Leibold 1995). Pour comprendre les mécanismes de différenciation et de compétition des niches, de nombreuses données doivent être recueillies sur la façon dont les deux espèces interagissent, comment elles utilisent leurs ressources et le type d'écosystème dans lequel elles existent, entre autres facteurs. De plus, plusieurs modèles mathématiques existent pour quantifier l'étendue des niches, la concurrence et la coexistence (Bastolla et al. 2005). Cependant, quelles que soient les méthodes utilisées, les niches et la concurrence peuvent être nettement difficiles à mesurer quantitativement, ce qui rend la détection et la démonstration de la différenciation des niches difficiles et complexes.

Développement

Au fil du temps, deux espèces concurrentes peuvent soit coexister, à travers la différenciation de niche ou d' autres moyens, ou jusqu'à concurrence d' une espèce devient localement éteinte . Plusieurs théories existent sur la façon dont la différenciation de niche apparaît ou évolue compte tenu de ces deux résultats possibles.

Concours en cours (The Ghost of Competition Present)

La différenciation de niche peut résulter de la concurrence actuelle. Par exemple, l'espèce X a une niche fondamentale de toute la pente d'un versant, mais sa niche réalisée n'est que la partie supérieure de la pente parce que l'espèce Y, qui est un meilleur compétiteur mais ne peut pas survivre sur la partie supérieure de la pente, a l'exclut de la partie inférieure de la pente. Avec ce scénario, la compétition se poursuivra indéfiniment au milieu de la pente entre ces deux espèces. De ce fait, la détection de la présence d'une différenciation de niche (par la concurrence) sera relativement facile. Il est important de noter qu'il n'y a pas de changement évolutif des espèces individuelles dans ce cas ; il s'agit plutôt d'un effet écologique de l'espèce Y qui rivalise avec l'espèce X dans les limites de la niche fondamentale de l'espèce Y.

Via les extinctions passées (The Ghost of Competition Past)

Une autre manière par laquelle la différenciation des niches peut survenir est l'élimination préalable d'espèces sans niches réalisées. Cela affirme qu'à un moment donné dans le passé, plusieurs espèces habitaient une zone, et toutes ces espèces avaient des niches fondamentales qui se chevauchaient. Cependant, par exclusion compétitive, les espèces les moins compétitives ont été éliminées, ne laissant que les espèces capables de coexister (c'est-à-dire les espèces les plus compétitives dont les niches réalisées ne se chevauchaient pas). Encore une fois, ce processus n'inclut aucun changement évolutif des espèces individuelles, mais il est simplement le produit du principe d'exclusion compétitive. De plus, étant donné qu'aucune espèce ne rivalise avec les autres espèces dans la communauté finale, la présence d'une différenciation de niche sera difficile ou impossible à détecter.

Évolution des différences

Enfin, la différenciation de niche peut survenir comme un effet évolutif de la concurrence. Dans ce cas, deux espèces concurrentes évolueront selon des schémas différents d'utilisation des ressources afin d'éviter la compétition. Ici aussi, la concurrence actuelle est absente ou faible, et donc la détection de différenciation de niche est difficile voire impossible.

Les types

Vous trouverez ci-dessous une liste des façons dont les espèces peuvent diviser leur niche . Cette liste n'est pas exhaustive, mais illustre plusieurs exemples classiques.

Partitionnement des ressources

La partition des ressources est le phénomène où deux espèces ou plus divisent des ressources comme la nourriture, l'espace, les sites de repos, etc. pour coexister. Par exemple, certaines espèces de lézards semblent coexister car elles consomment des insectes de tailles différentes. Alternativement, les espèces peuvent coexister sur les mêmes ressources si chaque espèce est limitée par des ressources différentes, ou différemment capable de capturer des ressources. Différents types de phytoplancton peuvent coexister lorsque différentes espèces sont différemment limitées par l'azote, le phosphore, le silicium et la lumière. Aux îles Galapagos , les pinsons à petit bec sont plus capables de consommer de petites graines, et les pinsons à gros bec sont plus capables de consommer de grosses graines. Si la densité d'une espèce diminue, alors la nourriture dont elle dépend le plus deviendra plus abondante (puisqu'il y a si peu d'individus pour la consommer). En conséquence, les individus restants connaîtront moins de concurrence pour la nourriture.

Bien que "ressource" se réfère généralement à la nourriture, les espèces peuvent diviser d'autres objets non consommables, tels que des parties de l'habitat. Par exemple, on pense que les parulines coexistent parce qu'elles nichent dans différentes parties des arbres. Les espèces peuvent également diviser l'habitat d'une manière qui leur donne accès à différents types de ressources. Comme indiqué dans l'introduction, les lézards anole semblent coexister parce que chacun utilise différentes parties de la forêt comme emplacements de perchoir. Cela leur donne probablement accès à différentes espèces d'insectes.

Partitionnement des prédateurs

La partition des prédateurs se produit lorsque les espèces sont attaquées différemment par différents prédateurs (ou ennemis naturels plus généralement). Par exemple, les arbres pourraient différencier leur niche s'ils sont consommés par différentes espèces d' herbivores spécialisés , comme les insectes herbivores. Si la densité d'une espèce diminue, la densité de ses ennemis naturels diminuera également, ce qui lui donnera un avantage. Ainsi, si chaque espèce est contrainte par des ennemis naturels différents, elles pourront coexister. Les premiers travaux se sont concentrés sur les prédateurs spécialisés ; cependant, des études plus récentes ont montré que les prédateurs n'ont pas besoin d'être de purs spécialistes, ils ont simplement besoin d'affecter différemment chaque espèce de proie. L' hypothèse de Janzen-Connell représente une forme de partition des prédateurs.

Différenciation conditionnelle

La différenciation conditionnelle (parfois appelée partition temporelle de niche ) se produit lorsque les espèces diffèrent dans leurs capacités compétitives en fonction des conditions environnementales variables. Par exemple, dans le désert de Sonora , certaines plantes annuelles réussissent mieux pendant les années humides, tandis que d'autres réussissent mieux pendant les années sèches. En conséquence, chaque espèce aura un avantage certaines années, mais pas d'autres. Lorsque les conditions environnementales sont les plus favorables, les individus auront tendance à rivaliser plus fortement avec les membres de la même espèce. Par exemple, au cours d'une année sèche, les plantes adaptées à la sécheresse auront tendance à être plus limitées par les autres plantes adaptées à la sécheresse. Cela peut les aider à coexister grâce à un effet de stockage .

Compromis compétition-prédation

Les espèces peuvent différencier leur niche via un compromis compétition-prédation si une espèce est une meilleure compétitrice lorsque les prédateurs sont absents, et l'autre est meilleure lorsque les prédateurs sont présents. Les défenses contre les prédateurs, telles que les composés toxiques ou les carapaces dures, sont souvent métaboliquement coûteuses. En conséquence, les espèces qui produisent de telles défenses sont souvent de piètres compétiteurs lorsque les prédateurs sont absents. Les espèces peuvent coexister grâce à un compromis compétition-prédation si les prédateurs sont plus abondants lorsque l'espèce la moins défendue est commune, et moins abondantes si l'espèce bien défendue est commune. Cet effet a été critiqué comme étant faible, car les modèles théoriques suggèrent que seules deux espèces au sein d'une communauté peuvent coexister à cause de ce mécanisme.

Coexistence sans différenciation de niche : des exceptions à la règle

Il a été démontré que certaines espèces concurrentes coexistent sur la même ressource sans preuve observable de différenciation de niche et en « violation » du principe d'exclusion concurrentielle. Un cas se trouve dans un groupe d' espèces de coléoptères hispines (Strong 1982). Ces espèces de coléoptères, qui mangent la même nourriture et occupent le même habitat, coexistent sans aucune preuve de ségrégation ou d'exclusion. Les coléoptères ne montrent aucune agression ni intra- ni interspécifique. La coexistence peut être possible grâce à une combinaison de ressources alimentaires et d'habitats non limitatifs et de taux élevés de prédation et de parasitisme , bien que cela n'ait pas été démontré.

Cet exemple montre que les preuves d'une différenciation de niche ne sont en aucun cas universelles. La différenciation de niche n'est pas non plus le seul moyen par lequel la coexistence est possible entre deux espèces concurrentes (voir Shmida et Ellner 1984). Cependant, la différenciation des niches est une idée écologique d'une importance critique qui explique la coexistence des espèces, favorisant ainsi la biodiversité élevée souvent observée dans de nombreux biomes du monde .

Les recherches utilisant la modélisation mathématique démontrent en effet que la prédation peut en effet stabiliser des morceaux d'espèces très similaires. La paruline des saules et le poussin et d'autres parulines très similaires peuvent servir d'exemple. L'idée est que c'est aussi une bonne stratégie d'être très similaire à une espèce réussie ou d'avoir suffisamment de dissemblance. De même, les arbres de la forêt tropicale peuvent servir d'exemple pour toutes les espèces à haute canopée suivant fondamentalement la même stratégie. D'autres exemples de groupes d'espèces presque identiques occupant la même niche étaient les coléoptères aquatiques, les oiseaux des prairies et les algues. L'idée de base est qu'il peut y avoir des groupes d'espèces très similaires appliquant toutes la même stratégie réussie et entre elles des espaces ouverts. Ici, le groupe d'espèces prend la place d'une seule espèce dans les modèles écologiques classiques.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes

Département d'entomologie, Université du Queensland, Australie.