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Post on 15-Sep-2018
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Importance du compartiment BIODIVERSITE
(McCauley & al., 2005)
Phase gazeuse
Organismes
vivants
Phase solide
Phase liquide
PEDOSPHERE
Les solides du sol
Espace des pores
Le SOL, un système hétérogène
Gaz carboniqueOxygène
Azote
Bio
sphè
re
Atmosphère
Lithosphère
Hydrosphère
3
ImportanceDe la biologie!!!
Particularité du milieu sol
Très grande variabilité temporelle
Emboîtement des structuresHétérogénéité
Difficulté de déplacement pour lesmacroorganismes
Particularité de l’écologie des sols
Interactions micro-macroorganismes
Interactions très fortes Physique/chimie-biologie
Importance fondamentale de larelation sol-plante et belowground-aboveground
The Role of Biota
There is a reciprocal relationship between the soil flora and fauna and organic debris (litter) on and in the soil.
The type and quality of the litter determine the composition of the biological community.
that in turn influence the development of distinctive O horizon types called:
• mull (dry acidic habitats – matted • moder & • mor.
Types of humus (organic matter) formation in temperate forests
ROLE OF BIOTA
Quels sont les organismes du sol?
Classification générale par taille
20 < <100 mMicrofaune : Protistes et nématodes
<20 m Microflore : Bactéries et champignons
100 m < <2 mmMésofaune : Microarthropodes et enchytréides
2 mm< Macrofaune : Termites, vers de terre, myriapodes, fourmis
Les racines !!!
Les bactériesDes procaryotes
Eubactéries
Archées (bactéries extrémophiles, mais aussi du sol…)
Actinobactéries:bactéries filamenteuses(dont des bactéries symbiotiques fixatrices d’azote)
Les bactéries
Mobilité extrêmement réduite
Concept d’espèce difficile à utiliser àcause de la plasticité génétique
Organismes aquatiques Dépendent de ressources (MO,
nutriments minéraux) réparties d’unemanière extrêmement hétérogènes
La plupart des bactéries du sol sontinactives (formes de résistance)
Les bactéries
Métabolisme très variéSource d’énergie / source de carbone
A l’origine de très nombreusesfonctions écologiques du sol
Photoautotrophe (comme les plantes) PhotohétérotropheChimioautotrophe
Chimiohétérotrophe
Les bactéries
Participent au recyclage desnutriments minéraux (azote,phosphore… )Fixation symbiotique (Rhizobium) et non-symbiotique (Azotobacter) de l’azoteNitrification (chimiotrophe)Dénitrification
Participent à la décomposition de lamatière organique morte des sols:Pour se procurer du carbone et desnutriments minéraux
Les champignons
Structure végétative filamenteuse :mycélium
Eucaryote
Classification selon le mode dereproduction et selon la structure dumycélium (Zygomycète, Ascomycète,Basidiomycètes, Deutéromycète)
Les champignons
Participent à la décomposition de lamatière organique morte
Métabolisme : fondamentalementhétérotrophe pour le carbone et l’énergie
Capable de dégrader la lignine et lescomplexes phénol-protéine
FeuilleBois
Les champignons
Le mycélium apporte des selsminéraux aux plantes
Les symbioses mycorhisiennes
La plante apporte de la matière organiqueaux champignons
Ectomycorhises
Les champignons
La structure filamenteuse leur confèreune certaine ‘‘mobilité’’ (pour acquérirl’eau, les nutriments minéraux et laMO)
Comparaison avec les bactéries
Translocation du protoplasme vivantvers les parties vivantes du mycélium
Pénètre ‘‘de force’’ à l’intérieur descellules à décomposer
Les protozoaires
Restent dans les pores en dehors des microagrégats
Dépendent de l’eau du sol (sinon enkystement)
Se nourrissent essentiellement de bactéries
Les rotifères
Embranchement à part de métazoaires
2 couronnes de cils permettant de filtrerl’eau pour manger des particules ensuspension
Dépend de l’eau du sol
Les nématodes
Classe de l’embranchement des némathelminthe
Se déplacent dans l’espace poral rempli d’eau et à la surface des films d’eau sur les agrégats
Forme juvéniles dormantes et résistantes à la dessiccation + cryptobiose chez les adultes
Les nématodesRégime alimentaire très varié
Bactérivores
Phytoparasites
Prédateurs (nématodes…)
Omnivores
Champignons
Les nématodes phytoparasites
Nématodes à kystes
Dégâts énormes sur lescultures
Des tonnes de nématicides
Nématodes à gales
Les collemboles Hexapodes aptères
Ordre de la classe des Entognathes(≠Insectes)
Vivent dans la litière ou l’espace poralde la surface du sol
Les collemboles Se nourrissent de mycélium, bactéries,
algues qui poussent eux-mêmes surla litière en décomposition
Certains sont géophages et mangentdirectement la matière organique du sol
Certains mangent directement la litière
Participation importante à ladécomposition de la MO du sol
Les acarien du sol Microarthropode, ordre de la classe
des arachnides
Vivent dans la litière et l’espace poralà la surface du sol
Oribate
Les acarien du sol Certains se nourrissent directement de
la litière Certains se nourrissent de bactéries,
algues, champignons (comme lecollemboles) Certains sont
prédateurs demicroarthropodes etEnchytréides
Autres microarthropodes
Les diploures: hexapodesaptères. Ordre de laclasse des Entognathes
(saprophage et herbivores)
Thysanoure: hexapodesaptères. Ordre desInsectes
Les protoure: hexapodesaptères. Ordre de la classedes Entognathes (prédateurs et
herbivores)
Enchytréides Embranchement des Annélides, classe
des Oligochètes Vivent dans la litière et
dans l’horizonorganique du sol
Mangent la litière,mycélium, fèces
Les vers de terre Embranchement des Annélides, classe
des Oligochètes Généralement
hermaphrodites, avecfertilisation croisée.Certains sont parthénogénétiques Production d’œufs
enfermés dans des‘‘cocons’’
Les vers de terre Taille très variables (de un cm à plusieurs mètres)
Vivent dans tous lesécosystèmes nondésertiques
Probablement plus de 6000 espècesdont seulement la moitié a étédécrite
Les vers de terreDes ingénieurs des écosystèmes
Décomposition de la matière organique Structure du sol Infiltration de l’eau
Les myriapodes (Sous-embranchement)Embranchement des arthropodes Classe des
Diplopodes
Structure du sol Infiltration de l’eau
Classe des Chilopodes
Iule: Consomme la litière ou le mycélium
Scolopendre: Prédateur
Les Isopodes (Classe)Embranchement des arthropodes, Sous embranchement des Crustacés
Détritivore
Rôle dans la décomposition de la litière
Cloportes
Les Insectes (Classe)Embranchement des arthropodes
Lépidoptère
Nombreuses larves
Coléoptère
Diptère
Hyménoptères (ordre) Fourmis
Aspect ingénieur Récolte de matière organique Très grande diversité de régime
alimentaire
Isoptères (Ordre) Termites
Très nombreuses surtoutdans les régions tropicales
Mode de viesocial comme lesfourmisExistence dedifférentescastes
Termites Aspect ingénieurGalerie PlacageTermitièresButtesRécolte d’argile
TermitesEffet sur le recyclage de la MOConsomment essentiellement de lamatière organique végétale morte
Termites humivores Termites lignivores Termites récoltant des restes
d’herbacées
Comment digérer la cellulose et la lignine?
TermitesAssimilation de la MO Symbioses avec des protozoaires
intestinaux (qui contiennent desbactéries!)
Termites champignonnistes
Recyclage des nutrimentsCréation de taches de fertilité
Quels autres organismes?Les racines!!!
Modifient l’environnement physico-chimique
Apporte de la MO (racines morte) Apporte de petites molécules
(déchets? énergie? signaux?)
Interactions avec la microflore, lesprotozoaires…
Photos mystèreMycélium ‘‘attrape nématode’’
Gloméris : diplopode
Collembole géant NZ Cannibalisme entre acariens
Roots help build andmaintain structure bygrowing in weakerzones between peds
Primary roots in large pores
Secondary roots in peds
Fauna (Animals)create large pores
Earthworm Burrow
TermitesAntsPotwormsSnailsNematodesMillipedesSpringtailsMites….
Large pores & cracks in soil arecalled macropores.
Water & nutrients stored
in small pores in ped interior.
Macropores drainexcess water quicklyand provide path for transport of air to organisms.
MACROPORES are channels of life
in the soil.
Compaction can destroy them!
La typologie est construite en tenant compte de :
1) l’origine du processus dominant
«Création d’une typologie qui formalise des critères morphologiques renseignant de propriétés du sol qui soient potentiellement distinctes »
‐ Faciès d’origine Anthropique
‐ Faciès de Sol dont l’origine est indéfinie
‐ Faciès d’origine Biologique
2) la variabilité morphologique au sein de ces grandes classes
Définition de 11 patterns individualisés de structure du sol(= soil‐structure pattern)
Caractérisation des faciès de bioturbation
Structuration d’origine anthropique (A)
Faciès AcStructure massive, compactéePeu de pore visible à l’œil nuFaible rugosité de surface
Résultat d’une compaction(=Semelle de labour, mottes ∆)
Faciès AgStructure grumeleuseAssemblage d’agrégats de tailles
et formes variéesPorosité importanteForte rugosité de surface
Résultat du travail mécanique du sol
Identification des faciès de bioturbation
Structuration d’origine biologique (B)
= les « Faciès de bioturbation »
2 origines :
‐ Racines Faciès RAgrégats anguleux rattachés
au système racinaire
‐ Faune lombricienne
Identification des faciès de bioturbation
Structuration d’origine biologique
Faciès BURGaleries
Faciès BUR/CASTComplexe (galeries +
déjections)
Faciès CASTDéjections
Les faciès de bioturbation lombricienne
Finesse des traits morphologiques à identifier
1cm
Identification des faciès de bioturbation
Structuration d’origine biologique (B)
Les faciès de bioturbation lombricienne BUR
Faciès BURe : (empty)paroi de galerie sans cutane
Faciès BURb : (brown)paroi de galerie avec cutane
Faciès BURf : (filled)Lumière de la galerie est remplied’agrégats fécaux
Cutane
Identification des faciès de bioturbation
Faciès CASTg:‐ Aspect grumeleux‐ Agrégats de taille, de formehomogène, individualisés‐ Rugosité et porosité élevées
Faciès CASTw: (welded)‐ Agrégats dégradés, coalescents‐ Rugosité assez élevée
Faciès CASTc:‐ Aspect compacté‐ Agrégats très dégradés
(stade ultime de détection)‐ Rugosité moyenne
Structuration d’origine biologique (B)
Les faciès de bioturbation lombricienne CAST
Finesse des traits morphologiquesà identifier
Assemblage d’agrégats fécaux
Identification des faciès de bioturbation
Structuration d’origine indéfinie (S)
Faciès S‐ Pas de trace de bioturbation visible‐ Pas de trace de perturbation anthropique
Pas de traits morphologiques marquants‐ Porosité visible à l’œil nu mais de taille réduite‐ Pas d’agrégat‐ Rugosité moyenne à faible
Structuration (pédo) climatique ?
Identification des faciès de bioturbation
Carte scannéed’un profil
Conversion en
données vectorielles
Couche de polygoneLogiciel SIGIdentification
Délimitation des surfaces de faciès Représentation schématique à l’aide d’une grille de maille régulière
MéthodesCartographie des profils pédologiques
Organisation spatiale des faciès de bioturbation
Altering Soil Structure
• Unlike texture, structure can be altered by tillage or traffic.
• Tilling soils that are too wet, or compacting soils with heavy equipment can break down the natural structural units. http://www.ny.nrcs.usda.gov/progra
ms/images/tractor-tillin.jpg
Effect of recreational use on bulk density
Db = 1.44
Db = 1.32
Db = 1.28
Fig 4.16 p.111 Sulzman
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