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Ecosystmes et altrations

Trouvez les erreurs entre ces deux paysages !!!

Ecosystmes et altrations 1


Ecosystme = association entre la biocnose (lensemble des espces vivantes au sein lcosystme) et le biotope (lensemble des facteurs abiotiques - non vivants),

des interactions unissent biotope et biocnose

-> cosystme = Biotope Biocnose

=produit tensoriel vu que des interactions existent



Au dpart Premire tape : statique Les espces ne sont pas rparties au hasard. Il existe des regroupements despces animales et despces vgtales en fonction des paramtres abiotiques (non vivants ) du milieu. Deuxime tape : succession Ces regroupements ne sont pas fixes et immuables dans le temps, ils voluent et correspondent des stades diffrents, aboutissant thoriquement un climax. Troisime tape : interactions Les espces vgtales et animales ne sont pas juxtaposes au sein dune association, des interactions (nombreuses) existent entre- elles : chanes alimentaires, interactions abiotiques ,biotiques.



Le climax est ltat final de lcosystme



Lherbier posidonies est considr comme le climax



Quelques dfinitions Population : L'ensemble des individus d'une mme espce vivant dans un espace

particulier a un moment prcis. Communaut : L'ensemble des populations de diffrentes espces. On regarde ici

les effets de la prdation et de la comptition. cosystme : Un systme form par les relations entre les lments biotiques et

abiotiques d'une communaut. C'est vraiment un petit monde . L'ensemble des tres vivants du milieu dans lequel ils vivent et des relations entre les deux. ex. un tang. On tudie ce niveau les flux gochimiques.

L'cologie complte l'tude de la biologie. On voit finalement le comportement et les interactions entre les divers organismes que nous avons tudi jusqu' date.

Atomes - molcules - macromolcules - cellules - tissus - organes -systmes - organismes - populations cologie.

Biosphre : La fine couche du globe terrestre o se retrouvent les tres vivants. C'est l'ensemble de tous les cosystmes.

Biome : cosystmes terrestres ou aquatiques soumis un climat particulier. Par exemple, la savane, le dsert, la fort tropicales, la toundra, les rcifs de corail,.



Actuellement

Premire tape : statique

Deuxime tape : succession

Troisime tape : interactions

Quatrime tape: thermodynamique (+ information actuellement) .

Tous les liens entre abiotique et biotique sont quantifiables sur une base nergtique

Flux dnergie dans un cosystme (v. plus loin)



Carte des biomes terrestres



La toundra



Toundra (pas prsente hemisphre S car pas de terres merges)

Grand Nord

Biome ss arbre et plaines marcageuses

Lichens et mousses

Hivers trs froids et ts courts



La Taga



Taga (fort borale non prsente ds lhmisphre S)

Rgion situe au S de la toundra

Forts de conifres

Hivers + courts que toundra

Prcipitations de lordre de 500 mm/an



La Fort sempervirente tempre



Fort sempervirente tempre

Conifres (avec piphytes)

Climat frais, brouillards pais, prcipitations abondantes

NO des USA, SE Australie , Chili

Hivers doux , ts frais



La Fort dcidue tempre



Fort dcidue tempre Climat tempr et prcipitations modres( 750 1500 mm/an)

Surtout compose de feuilles tels que les chnes (Quercus sp.) et les htres (Fagus sp.) (dans nos rgions : chnaie-htraie)

Sol riche en humus

Cette fort a t exploite dans le pass par lhomme elle a subi une altration , elle est souvent maintenant entretenue par lhomme et subi de nos jours les problmes lies au rchauffement climatique (attention en Belgique , les forts de rsineux ne sont pas indignes ) (v jeu des erreurs cologiques)



La prairie tempre



Prairie tempre

Hivers froids, ts chauds

Prcipitations comprises entre 250 et 750 mm

Ex . Pampa, pustza hongroise, steppe russe, prairie nord-amricaine

Zones sujettes aux incendies.

Biomes convenant aux cultures de crales ou llevage > biome naturel en voie de rarfaction.



Biome mditerranen



Biome mditerranen

Hivers doux et humides, ts chauds et secs

Maquis (sols acides) et garrigue (sols calcaires)

Vgtation sclrophylle

Chaparral = biome mditerranen en Californie



Biome dsertique



Biome dsertique

Manque de prcipitations limite la croissance des vgtaux

la fois dans rgions tempres et rgions subtropicales

Forte amplitude thermique

Parfois pas de vgtation si le sol est trop sal

Cactes aux tats-Unis

Faune adapte aux dserts : inactive la journe



La savane



La savane

Prcipitations faibles ou saisonnires

Longue saison sche (varie en fonction de la latitude)

Prcipitations entre 760 et 1500 mm

Sol riche en aluminium

Gramines et arbres rsistants aux feux

Faune: onguls + prdateurs (lions,)

Sont converties en pturages pour le btail > intensification et abattage des arbres -> dsertification



La fort ombrophile (= humide) tropicale



La fort ombrophile (= humide) tropicale

Tempratures chaudes

Prcipitations quasi journalires (2000 4500 mm)

Biomasse prsente en lair et non dans le sol

Biodiversit leve

Productivit leve (v tableau ci-aprs)



Etagement des cosystmes



Les cycles de la matire


Le cycle du carbone


Le cycle du carbone (suite)


Le cycle de leau


Le cycle de lazote


Le cycle de lazote

Raction de nitrification Transformation de lazote atmosphrique en ammoniaque en nitrites puis en nitrates

1) Bactrie 1 : Nitrosomonas (NH4 en NO2- )


Le cycle de lazote

Raction de nitrification

Bactrie 2 : Nitrobacter NO2- en NO3

-


Le cycle de lazote


Le cycle du phosphore


Rendements nergtiques

Quelques dfinitions


Rendements nergtiques

Rendement dexploitation = efficacit avec laquelle la production biologique dun niveau trophique dans son ensemble est consomme.

Rendement dexploitation des proies = proportions de la biomasse totale de proies qui est mange ou exploite par les prdateurs.

Rendement dassimilation = proportions dnergie consomme qui est assimile.

Rendement de production nette = efficacit de lincorporation de lnergie assimile dans la croissance, la mise en rserve et la reproduction.

Exemple : pour les vgtaux de rendement de production nette est dfini par le rapport de la production nette la production brute. Il varie de 30 85 % en fonction des habitats et des formes de croissance.


Flux dnergie ds les cosystmes

1) Les pyramides

= Diagramme qui reprsente la productivit de chaque niveau trophique dun cosystme.

Base: producteurs

Premier niveau: consommateurs de premier ordre (primaires)

Deuxime niveau : consommateurs de deuxime ordre (secondaires)



Types de pyramides

1. Pyramide des nombres

Nombre dindividus qui occupent chaque niveau trophique et disponible pour le niveau suivant.

2. Pyramide de biomasse

Masse des organismes prsents aux divers niveaux trophiques et disponible pour le niveau suivant.

3. Pyramide de la productivit (dnergie)

Quantit dnergie disponible de chaque niveau trophique et disponible pour le niveau suivant.




Pyramide des nombres



Pyramide de biomasse

Manche

Tourbire (Floride)



Pyramide de la productivit (dnergie)


Rendement ou efficacit cologique

-> Productivit nette dun niveau trophique donn sur celle du niveau infrieur.

Sur 100% dnergie disponible dans un niveau trophique, on estime que 10%, en moyenne, est effectivement converti en biomasse au niveau suivant.


. nergie dun niveau trophique (KJ) X 100 nergie du niveau trophique prcdent (KJ)


GROUPE EFFICACIT COLOGIQUE

Insectivores

0,9 %

Les moins efficaces car ils contrlent mal leur

temprature et doivent manger beaucoup

Oiseaux 1,3 %

Grands mammifres 3,1 %

Invertbrs herbivores "pas des insectes"

Par exemple, une daphnie

21 %

Invertbrs carnivores "pas des insectes"

Par exemple, un coppode

28 %

Invertbrs dtritivores "pas des insectes"

Par exemple, un lombric 36 %

Invertbrs dtritivores "insectes non sociaux"

Par exemple, une larve de Hanneton 47 %



Les producteurs

= Des organismes qui se nourrissent partir de la matire minrale (autotrophes).

Matire minrale(MM) Matire organique (MO)

Transforment les molcules minrales simples et les transforment en matire organique labore (ex vgtaux, algues,)



Types de producteurs

1. Les photosynthtiseurs

Les vgtaux infrieurs et suprieurs, certaines bactries ..

2. Les chimio-synthtiseurs

Ex bactries vivant sur des sulfures, vers,..



Les consommateurs

Des organismes qui se nourrissent de matire organique donc ils dpendent des producteurs.

Matire organique (MO) Matire minrale (MM)

Le catabolisme brise les liaisons chimiques entre les molcules organiques complexes les transformant ainsi en matire minrale simple .



Types de consommateurs

1. Ceux qui se nourrissent par respiration cellulaire.

2. Ceux qui se nourrissent par fermentation uniquement.



Les consommateurs dtritivores

= Des organismes qui consomment de la matire organique morte : des excrments, des feuilles mortes, des dchets danimaux et des carcasses.

Matire organique (MO) Matire Minrale (MM)



Niveau trophique

= Ensemble des organismes de lcosystme qui obtiennent leur nergie partir du mme tage alimentaire



Premier niveau:

producteurs

Second niveau:

consommateurs primaires

ou consommateurs herbivores

Troisime niveau:

consommateurs secondaires ou

consommateurs carnivores primaires

Quatrime niveau:

consommateurs tertiaires ou

consommateurs carnivores secondaires


Dtritivores


Les omnivores et les consommateurs dtritivores font partie de plusieurs niveaux trophiques la fois.

Ils se nourrissent divers tages alimentaires .



Chane alimentaire

Transfert de la nourriture dun niveau trophique lautre; transfert dnergie et de matire en ligne droite .




Ver

s d

e t

erre

, bac

tri

es, m

yct

es

Dtritivores

Sapin baumier

Livre dAmrique

Lynx

Loup



Phytoplancton

Zooplancton

Harengs

Thons

Dauphins

Cra

bes

Chane alimentaire marine


Rseau alimentaire

Ensemble de chanes alimentaires relies entre-elles : transfert dnergie et de matire en zigzag .

=> rseau trophique = structure trophique




Herbivores (Lignes beiges)

Carnivores primaires (Lignes bleues)

Carnivores secondaires (Lignes mauves)


Les pertes en nergie (Bilan radiatif terrestre (en 100 %)



< 1% de la lumire visible est

capte par les chloroplastes.

170 milliards de tonnes

de matire organique / an



Les Causes fondamentales des pertes dnergie

1) Ce qui est mang

Seule une fraction de la proie vgtale ou animale est effectivement prleve et dvore par le niveau suprieur



2) Ce qui est assimil

Seule une partie des aliments ingrs est digre puis assimile, le reste est limin dans les dchets (solides, liquides,..)



3) Lnergie pour maintenir la vie

Une part de lnergie des molcules dATP (Adnosine TriPhosphate : molcule dont lhydrolyse fournit de lnergie) sert maintenir le mtabolisme basal de lanimal (et le vgtal) et procurer de lnergie pour ses activits


GROUPE EFFICACIT COLOGIQUE

Insectivores

0,9 %

Les moins efficaces car ils contrlent mal

leur temprature et doivent manger

beaucoup

Oiseaux 1,3 %

Grands mammifres 3,1 %

Invertbrs herbivores "pas des insectes"

Par exemple, une daphnie

21 %

T

Invertbrs carnivores "pas des insectes"

Par exemple, un coppode

28 %

La viande se digre plus facilement que

Invertbrs dtritivores "pas des insectes"

Par exemple, un lombric 36 %

Invertbrs dtritivores "insectes non sociaux"

Par exemple, une larve de Hanneton 47 %


Rendement cologique et pertes dnergie sont intimement lis.


La productivit primaire

Productivit primaire brute (PPB)

Quantit totale dnergie lumineuse que les plantes transforment en nergie chimique.

Correspond la photosynthse.


1% de lnergie lumineuse sous

forme de

lumire bleu-

violet et rouge

Chloroplaste dune

cellule vgtale

Grana contenant de la

chlorophylle, molcule qui

capte lnergie lumineuse
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PMGifs/Genomes/chloroplast.gif


Productivit primaire nette (PPN)

= La photosynthse cot pour maintenir la plante en vie ( en gnral la respiration)

Units de mesure :

En quantit d'nergie (J/ m2/ an)

En quantit de matire (g de masse sche/ m2/ an)


Les relations entre individus

Ces relations peuvent avoir lieu au sein de la mme espce (entre individus diffrents) ou entre individus appartenant des espces diffrentes.

Relations intraspcifiques

Relation interspcifiques



1) Interactions intraspcifiques peuvent tre caractrises comme :

ngatives, dfense du territoire, lutte pour la nourriture = comptition intraspcifique avec slection des individus les plus adapts.

positives, associations de 2 partenaires pour la reproduction (utilisation de phromones chez les Arthropodes, danse nuptiale, comptition des mles), - associations de plus de 2 individus, socits puis colonies

entre eux par des liens obligatoires grce une organisation hirarchique prdtermine travers un systme complexe de castes fonctionnellement et souvent morphologiquement distinctes.



issus mme femelle fondatrice et constituant une mme unit fonctionnelle.

Ex . : colonies dhydraires ou dAnthozoaires



2) Interactions interspcifiques peuvent tre caractrises comme :

ngatives, existence de conflits

positives.



2.a) Interactions positives

Commensalisme,

Inquilinisme,

Phorsie,

Mutualisme,

Symbiose.



Commensalisme : exploitation non parasitaire dune espce vivante par une autre espce.

colonies : de nombreuses espces commensales vivent souvent des rsidus de la nourriture de ces derniers (nids de gupes avec des larves de diverses espces de Diptres Syrphides se nourrissant en saprophage des dtritus)

certaines espces de crabes vivant la base de la couronne de tentacules des anmones de mer : Inachus et Anemonia.

associations requins et poissons pilotes



Inquilinisme : type de commensalisme pour lequel une espce ne demande son hte quun abri sans prlever ses dpens aucun aliment

ex: crustacs et salpes



Phorsie: phnomne par lequel un invertbr peut se faire transporter par une espce dpourvue de toute affinit systmatique avec son passager.

Ex : La phorsie est trs rpandue chez les Acariens mais existe aussi chez les Insectes, les Nmatodes..



La phorsie est donc un processus actif qui s'oppose la

zoochorie (transport de vgtaux par les animaux) et

l'anmochorie (transport par le vent de graines et semences) qui sont des modes passifs de transport, tributaires du hasard .



Zoochorie : un cas particulier de relations animaux-vgtaux

Pris dans son sens le plus large, la zoochorie peut intresser des Bactries , des Champignons des vertbrs

Vertbrs :

consommation de fruits et rejet des ppins avec les excrments (ex : la grive et le gui),

collecte de fruits secs perdus en cours de transport ou oublis dans des cachettes (ex : cureuils et nombreuses graines),

transports involontaires de semences qui adhrent aux pattes, au

pelage ou aux plumes (on parle d'pizoochorie).



Mutualisme :phnomne d'association bnfique mais non obligatoire entre deux espces vivantes



Symbiose : forme la plus volue des associations entre espces, la symbiose constitue un phnomne d'association obligatoire pour les organismes qui la

pratique et se traduit par un bnfice rciproque. Les exemples de relations ci-dessous relvent soit de la symbiose, soit du mutualisme



Type Association Sparation

A B A B

neutralisme 0 0 0 0

comptition - - 0 0

mutualisme + + - -

commensalisme A vers B

+ 0 - 0

coopration + + 0 0

phorsie + 0 (-) 0

parasitisme/prdation

+ - - 0

inquilinisme + (+) - (-)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Neutralismehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Comp%C3%A9titionhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mutualismehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Commensalismehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Commensalismehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Coop%C3%A9rationhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Phor%C3%A9siehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Inquilinisme


Entre algues et champignons : les lichens sont des cryptogames qui constituent un exemple de

symbiose d'importance cologique considrable.



Orchides et champignons : habituellement les orchides sont associes des champignons Rhizoctonias. Organe mixte form, la mycorhizze, apporte leau et minraux prlevs par le champignon



Relations Interspcifiques

Les Interactions interspcifiques peuvent tre caractrises comme :

ngatives, cest dire quil existe des conflits ou positives.

Interactions positives

Commensalisme, Inquilinisme, Phorsie, Mutualisme, Symbiose



Existence de conflits : Interactions ngatives Conflits pour lespace Conflits pour la nourriture = Comptition pour laccs une ressource exploite de faon

simultane Ce sont les relations proies-prdateurs dans le sens le plus large. Trois niveaux : 1) Prdation sur espces vivantes 2) Rgimes saprophages (animal se nourrissant sur du matriel mort) et saprophytes (vgtal qui tire des nutriments de sols riches en matires organiques). 3) Parasitisme Les relations interspcifiques sont lune des cls de la rgulation des peuplements ou populations habitat nourriture prdation Une espce, quelle soit un prdateur en bout de chane alimentaire ou non, sera toujours limite par la quantit dhabitat disponible, la quantit de nourriture laquelle elle peut accder et lexistence de prdateurs ! Ex mrou protg par moratoire depuis 1993 : certains craignent quil ne devienne envahissant et plaident pour une rgulation des effectifs



RELATIONS PROIES-PRDATEURS

On dsignera ici sous le terme de prdateurs, toute espce qui se nourrit aux dpens dune autre. Les phytophages et les parasites sont des cas particuliers de prdateurs.

Un prdateur peut se dfinir en fonction du nombre de proies quil consomme :

monophagie : une seule proie (beaucoup dinsectes parasites; le panda gant et les feuilles de bambous; le koala et les feuilles deucalyptus; certaines limaces marines Opisthobranches Elysiidae)

oligophagie : vie aux dpens de quelques espces proches (doryphore)

polyphagie : nombreuses espces de proies ingres



Dans les relations proies-prdateurs, il convient de distinguer :

les rponses du prdateur vis vis dune proie,

les effets de la prdation sur les populations de proies

et les rles de la prdation



Rponses dun prdateur aux variations dabondance dune proie

On peut distinguer 2 types de rponses :

rponse fonctionnelle : augmentation du nombre de proies consommes lorsque la densit de la proie augmente;

rponse(s) numrique(s) : changement de densit des prdateurs lorsque le nombre de proies augmente.



Le modle le plus classique : modle de Alfred Lotka (un biophysicien amricain, n en Ukraine; 1880-1949) et Vito Volterra(un mathmaticien italien; 1860-1940)

Systme deux quations diffrentielles dcrivant lvolution dans temps de la densit de proie et de la densit de prdateurs.

Plus simple : il sagit en fait de deux sinusodes dcales ds le temps !! Voir cours



Simplification Environnementale

Constance dans le temps

Espace uniforme

Simplification Biologique

Individus identiques et constants dans le temps

Croissance exponentielle des proies

Proies limites uniquement par la prdation

Croissance des prdateurs ne dpend que de la prdation

Simplification cologique

Proies et Prdateurs se rencontrent au hasard, proportionnellement la densit

Pas de saturation pour les prdateurs

Rgime alimentaire unique et invariable

Modle de Lotka-Volterra : des conditions initiales non ralistes mais cest un modle


Impact charbon nuclaire

Consommation d'espace 6800 ha 1900 ha

Besoins quotidiens en

combustible

9900 t par jour 3 kg par jour

Rserve en combustible, en se

basant sur l'conomie actuelle

Quelques centaines d'annes 100 ans, plus si surgnration

Pollution de l'air Moyenne grave suivant le

traitement des polluants

Faible

Impact sur le changement

climatique (missions de CO2)

Trs important Pas d'impact

missions radioactives en

fonctionnement normal

1 Gigabecquerel (109 Bq) ou

une curie

1036 Trabecquerel (10 12) ou

28.000 curies

Pollution de l'eau Souvent grave Potentiellement graves sur les

sites d'entreposage des dchets

radioactifs

Risques d'accidents

catastrophiques

Risques court terme est

localement limits

Risques gographiquement

tendus et persistant sur une

longue priode de temps

Lien avec les armes nuclaires Non Oui

Nombre annuel de dcs par

an dus la profession

0.5 cinq 0,1 1

Certitude sur les risques Bien connu Fort incertaine


Comparaison des impacts environnementaux d'une centrale nuclaire et d'une centrale au charbon de 1000 MWE

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