Sauter à un chapitre clé
Bien d'autres choses nous attendent à mesure que nous développons de nouvelles techniques et technologies pour explorer le monde qui nous entoure, des analyses en laboratoire aux caméras de vision nocturne. Découvrons combien il existe de types d'études écologiques et lesquelles tu pourrais mener toi-même !
Définition de l'étude écologique
L'écologie est la branche qui étudie les organismes et leur environnement ! Pour étudier ces organismes sans les perturber, il faut employer des méthodes spécifiques.
Une étude écologique désigne les efforts entrepris pour élucider l'interaction des facteurs biotiques et abiotiques dans un environnement naturel.
Ces études comprennent généralement des analyses combinées de plusieurs facteurs. Ceux-ci peuvent inclure :
Letype de sol, la teneur en matières organiques et le pH. Par exemple, les sols podzoliques, à faible teneur en matière organique, acides.
Ladensité et la taille de la population d'espèces. Par exemple, la propagation d'espèces de conifères telles que les cèdres et les pins dans les podzols canadiens.
Effets de la pollution sonore et lumineuse sur l'environnement. Par exemple, l'exploitation forestière et le tourisme dans la forêt de Sayward, sur l'île de Vancouver, au Canada.
Il est nécessaire qu'une étude écologique soit menée dans un environnement dynamique, que le plein air peut fournir, afin d'observer la nature des relations entre les communautés animales, bactériennes, etc.
Un environnement extérieur dynamique diffère d'un environnement de laboratoire en ce sens qu'il est autonome et ouvert, ce qui signifie que les espèces résidentes peuvent faire des choix libres dont les ramifications évolutives sont inconnues dans le futur. Dans un environnement créé en laboratoire, le choix de la nourriture, des activités, etc. est limité.
L'abiotique fait référence aux éléments non vivants d'un environnement, tels que le pH et la température, tandis que le biotique fait référence aux cellules vivantes.
Le travail sur le terrain permet d'obtenir des données directes et indirectes essentielles sur l'état de l'environnement.
Directe signifie observer les espèces de visu (ou à l'aide de pièges photographiques), tandis qu'indirecte signifie analyser les déchets des animaux ou d'autres signes indiquant leur présence (brindilles cassées, marques d'urine, etc.).
Exemples d'études écologiques
Il existe de nombreux exemples d'études écologiques célèbres menées dans le monde entier. La dynamique des populations d'espèces peut être extrapolée à partir de l'analyse du territoire, de la disponibilité de la nourriture, de la couverture végétale et des types de sol, des conditions climatiques générales, de l'empiètement de l'homme ou de la probabilité d'apparition de maladies émergentes.
Extrapoler signifie extraire le facteur inconnu d'une séquence ou d'une chaîne étendue de valeurs ou de faits connus.
Charles Darwin sur les îles Galápagos, en Équateur.
Charles Darwin était un naturaliste anglais qui a mené des recherches sur différentes îles de l'archipel des Galápagos. Les observations d'espèces endémiques (par exemple, les tortues géantes de Flore mangées par les marins et les prisonniers) ont été associées à des dissections (par exemple, d'iguanes marins, pour comprendre leur alimentation), à des notes de journal, à des croquis approximatifs et à la collecte de spécimens.
Une espèce endémique est une espèce que l'on trouve dans une zone géographique limitée et définie.
Les théories et les découvertes qu'il a faites aux îles Galápagos ont considérablement fait progresser les connaissances du public et des scientifiques en matière de biologie de l'évolution.
Plus de 75 % des notes de Darwin sur le voyage du Beagle consistent en des observationsgéologiques1.
L'environnement des Galápagosse caractérise par des paysages volcaniques (avec des roches telles que le basalte), et est soumis aux phénomènes El Niño (puissants courants océaniques et éoliens). Il bénéficie de terrains côtiers et d'altitude dominés par des arbustes soumis à un climat aride. Certaines îles possèdent des sols fertiles en raison de leur passé volcanique récent, qui sont cultivés par l'homme.
Les études écologiques de Darwin comprenaient :
- Les adaptations morphologiques (forme et fonctions du corps) générationnelles.
- La ramification de différentes sous-espèces à partir d'une seule espèce sur des îles éloignées.
- L'évolution des organismes par sélection naturelle
- Les interactions entre la faune et la flore
Le tourisme et l'explosion de la population humaine sont les principales causes de la disparition d'espèces animales à l'heure actuelle sur et autour des îles Galápagos.
Dian Fossey sur les gorilles de montagne, Rwanda
Dian Fossey était une primatologue américaine (l'étude scientifique des primates) qui a contribué à jeter les bases du plus ancien site de recherche (appelé Karioske) sur les gorilles dans le monde. Elle a voyagé depuis les États-Unis pour ses recherches et a établi un camp permanent au Congo puis au Rwanda. Les informations obtenues grâce à ses études sur les gorilles comprennent :
Naissances et décès
Le déplacement des femelles entre les groupes
L'alimentation et les espèces végétales dans les forêts tropicales africaines
Les démonstrations de dominance, les dépassements et les interactions de groupe2.
D'autres données importantes qui peuvent être collectées et analysées de nos jours, comprennent :
la diversité génétique (technologie de génotypage)
observations à faible luminosité ou de nuit (caméras infrarouges à déclenchement de mouvement)
observations du braconnage et du commerce illégal (drones).
Latechnologie de génotypage représente tout matériel, substance chimique, ordinateur, base de données, etc. utilisé dans le traitement et la compréhension du matériel génétique obtenu à partir d'une espèce.
Le parc national des volcans dans lequel Dian a mené ses activités bénéficie d'un climat tempéré tropical humide, rafraîchi par l'élévation générale du parc. Il se caractérise par des forêts de bambous et des forêts alpines, ainsi que des prairies afro-alpines.
Simona Kossak dans la forêt de Białowieża, en Pologne.
Simona Kossak était une biologiste polonaise qui s'est concentrée sur l'écologie comportementale des mammifères dans la forêt de Bialowieza, où elle a passé la plupart de son temps, vivant dans une cabane en rondins. Ses recherches ont permis de préserver ce qui est aujourd'hui la plus grande et la plus ancienne forêt vierge d'Europe.
Lesforêts v ierges sont celles qui contiennent un grand nombre d'arbres vivants, vieux ou anciens, généralement âgés de plus de 300 ans, ainsi qu'un volume important de bois mort, jusqu'à la moitié du volume total de bois de la forêt.
La forêt de Bialowieza est un mélange de feuillus(érables, chênes, charmes...) et de conifères (épicéas, pins...). Elle bénéficie d'un climat tempéré-continental humide. Les informations étudiées par Simona comprenaient :
- La réhabilitation et l'apprivoisement des animaux sauvages.
- Relations trophiques (réseau alimentaire) dans les forêts mixtes à feuilles caduques.
- Les effets anthropogéniques sur les écosystèmes forestiers (exploitation forestière, gestion forestière, etc.).
En outre, elle a étudié les mécanismes de réponse à la peur des animaux dans la nature, en particulier des ongulés (grands mammifères avec des sabots) comme le chevreuil, et a participé à la conception des répulseurs UOZ-1 .
Les répulseursUOZ-1 sont des dispositifs sonores montés près des voies ferrées qui apprennent aux animaux à craindre et à éviter les voies à l'approche des trains, grâce aux signaux auditifs produits. Le fait d'éviter les voies ferrées forestières est une chose que les animaux risquent de ne pas faire car les trains modernes sont de plus en plus rapides et de moins en moins bruyants.
Conception de l'étude écologique
La conception d'une étude écologique est le processus de planification et de réalisation d'une recherche écologique de manière à minimiser les biais et à maximiser les chances d'identifier avec précision les relations entre les différents éléments d'un écosystème.
Ces études peuvent se faire par l'observation, la modélisation et l'expérimentation.
Étape 1 :
La première étape de la conception d'une étude écologique consiste à identifier les objectifs de la recherche et les questions auxquelles il faut répondre.
Étape 2 :
Une fois que ceux-ci ont été décidés, l'étape suivante consiste à choisir un site d'étude approprié. Le site choisi doit être suffisamment grand pour permettre la reproduction et la variabilité écologique, mais aussi suffisamment petit pour être identifiable.
Étape 3 :
Une fois le site choisi, l'étape suivante consiste à concevoir des techniques d'échantillonnage qui permettront de saisir avec précision les données souhaitées. À ce stade, l'observation permet aux écologistes de recueillir des données sur le comportement et la répartition des organismes dans la nature.
Enfin, une fois que toutes les données ont été recueillies, il est important d'analyser et d'interpréter soigneusement les résultats afin de tirer des conclusions sur les relations entre les différents éléments de l'écosystème.
Ces données peuvent ensuite être utilisées pour développer des modèles qui permettent d'expliquer comment ces organismes interagissent avec leur environnement.
L'expérimentation peut être une étape facultative, qui permet aux écologistes de tester ces modèles en manipulant les conditions environnementales et en observant les effets sur le comportement des organismes, par exemple dans une serre.
De nos jours, il est devenu plus difficile de trouver des communautés écologiques intactes ou de les séparer des effets des activités anthropogéniques.
Leshumains sont également pris en compte dans les études écologiques.
Étude écologique de l'épidémiologie
Les études écologiques qui portent sur l'épidémiologie se concentrent spécifiquement sur les aspects liés aux maladies et sur les interactions au sein des populations d'animaux sauvages. Diverses comparaisons sont effectuées, portant sur :
Lesfacteurs géographiques: la mortalité ou le nombre d'infections sont corrélés à certaines zones géographiques.
Tendances temporelles: taux d'infection variant selon l'année, la saison, etc.
L'influence du climat: les taux d'infection sont associés aux schémas de précipitations, aux changements du pH de l'eau ou du sol, à la survenue de catastrophes naturelles, etc.
Lorsqu'ils mènent des études écologiques, les élèves doivent être conscients du risque de maladies zoonotiques et anthroponotiques.
Les maladies zoonotiques, également appelées zoonoses, désignent les agents pathogènes qui passent d'un hôte non humain à un hôte humain, souvent par l'intermédiaire d'individus immunodéprimés ou affaiblis, ou par le biais de l'évolution naturelle.
L'anthrax, le cowpox ou le monkeypox peuvent se propager des animaux à l'homme.3
Lazoonose inversée désigne le fait que les réservoirs pathogènes humains constituent un risque pour les animaux.
Les gorilles et les autres primates sont particulièrement sensibles aux souches du virus de l'influenza (grippe) et au virus SARS-CoV-2 (qui provoque le Covid). La giardia et la tuberculose peuvent également être transmises de l'homme au chien et même au castor.
Avantages de l'étude écologique
L'avantage de certaines communautés écologiques, comme les agroécosystèmes, est qu'elles ont évolué en même temps que les établissements humains, aussi bien sur les plaines européennes que dans les jungles amazoniennes. Dans ces cas-là, les humains peuvent être plus "à l'aise" dans les études écologiques.
Les études écologiques nous en apprennent plus sur :
Effets de la dynamique naturelle sur les communautés humaines
Effets des communautés humaines sur l'environnement naturel
Les études écologiques peuvent avoir un effet positif :
Tendances démographiques des espèces: grâce à une meilleure compréhension de ce qui fait chuter les populations, en particulier si l'animal est en voie de disparition (par exemple, l'impact des recherches de Diane Fossey sur la conservation des gorilles et le taux de braconnage).
La protection d'un habitat plus vaste: étudier une seule espèce signifie étudier les éléments qui l'aident à survivre, comme les sites de nidification et la nourriture préférée. Cela permet de mieux comprendre toutes les espèces en interaction ou même les formations géologiques de l'habitat (par exemple les grottes et les falaises), et de les inclure dans tous les efforts de conservation.
Aggravation du changement climatique : une conservation efficace permet d'atténuer le changement climatique, par la prévention des incendies accidentels ou l'élimination d'organismes clés de la chaîne du carbone (espèces spécifiques de plancton).
Sensibilisation du public: à mesure que la société prend conscience de ses propres actions et de leurs effets, les gens comprennent quelles mesures ils peuvent prendre pour préserver l'environnement naturel et en profiter plus longtemps.
Les études écologiques menées sur le terrain sont importantes car elles permettent de tester et d'appliquer lesthéories écologiques (scientifiques) de .
Lathéorie écologique fait référence à la variété d'hypothèses qui sont testées ou ont été prouvées, sur la nature et l'influence des interactions naturelles, desinteractions chimiques aux interactions sociales.
Les effets de facteurs abiotiques, tels que la lumière et la nutrition, sur facteurs biotiques, tels que le taux et la qualité de la croissance des tissus.
Les modèles conceptuels et mathématiques sont créés sur ordinateur ou sur papier. Ils sont ensuite visualisés ou simulés. Différents scénarios peuvent passer par différents réglages de paramètres, chacun avec des résultats différents, jusqu'à ce que des modèles soient reconnus, et que le résultat puisse être reproduit indéfiniment par d'autres testeurs également.
Types d'études écologiques
Il existe de nombreux types d'études écologiques, chacune étant conçue pour répondre à des questions spécifiques sur le monde naturel. Les méthodes utilisées pour mener ces études comprennent les observations sur le terrain, la collecte de données à renvoyer à un laboratoire, les expériences et la modélisation .
Les écologistes peuvent étudier :
l'interaction entre une espèce particulière et son environnement
la répartition des plantes et des animaux dans un paysage
l'impact de l'activité humaine sur un écosystème.
Les espèces qui font l'objet de ces recherches peuvent être photographiées, marquées avec des étiquettes ou des bagues, munies de colliers émetteurs (qui envoient des signaux radio à des satellites ou à des appareils qui peuvent suivre leurs mouvements), ou on peut leur prélever du sang ou des tissus.
Enfin, ces études peuvent être menées sur des surfaces aussi petites qu'un pied carré, ou aussi grandes que 10 terrains de football ou plus, mis ensemble.
Le photographe David Liittschwager a fabriqué un cube métallique d'un mètre carré et l'a placé dans différents écosystèmes : terre et eau, tropical et tempéré, eau douce et eau de mer. Pendant plusieurs semaines, Liittschwager et une équipe de biologistes ont trouvé, identifié et photographié les petites créatures qui traversaient le cube.4
En comprenant comment ces différents éléments interagissent, grâce aux études écologiques, les écologistes peuvent mieux comprendre les processus complexes qui façonnent les écosystèmes. À leur tour, ces connaissances peuvent être utilisées pour contribuer à la conservation de la biodiversité et à la gestion durable des ressources environnementales.
Étude écologique - Principaux enseignements
- Une étude écologique comprend différents types d'informations biotiques et abiotiques extraites des données recueillies sur le terrain.
- Le pH de l'eau et les sols, les populations animales, la couverture végétale ou les influences anthropogéniques, et d'autres éléments similaires, peuvent tous faire partie des études écologiques.
- Les recherches et les études écologiques menées dans le monde entier contribuent à faire progresser nos connaissances sur le monde naturel et ont permis de développer les théories de l'évolution, le maintien des forêts vierges, la transmission des maladies de l'homme aux animaux sauvages, etc.
- Les théories scientifiques peuvent être testées avec plus de précision dans des environnements ouverts et autonomes.
- Les études écologiques jouent un rôle incontestable dans l'atténuation du changement climatique et dans l'évolution de la conscience et de la compréhension du public.
Références
- Géoscientifique, Un premier colon - Darwin le géologue aux Galápagos, 2009
- Gorillafund, La recherche scientifique essentielle à la stratégie de conservation, 2022.
- Ekaterine Khmaladze et al, Distribution géographique et caractérisation génétique des poxvirus provenant d'infections humaines en Géorgie, 2009-2014, 2021.
- National Geographic (Jeff Hunt et al.), Travail de terrain, 2022.
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