l'herbivorie jérôme mathieu module lv 396 fonctionnement des écosystèmes
TRANSCRIPT
L'herbivorie
Jérôme Mathieu
http://www.jerome-mathieu.com
Module LV 396 Fonctionnement des écosystèmes
Questions
L’herbivorie peut -elle être favorable pour les plantes?
Comment les plantes se défendent?
Quel rôle joue t’elle dans les flux de matière?
Les herbivores mangent ils tous les memes (partie de) plantes?
Plan du cours
I Contexte du cycle des nutrimentsII Types d'herbivorieIII Conséquences de l'herbivorieIV Adaptations des plantesV Contraintes et adaptations des herbivores
I Contexte du cycle des nutriments
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I Contexte du cycle des nutriments
plantes
Roche mère
NutrimentsProductivitéprimaire
6
I Contexte du cycle des nutriments
plantes
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
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I Contexte du cycle des nutriments
plantes herbivores carnivores
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
pertes?
8
II Les types d'herbivorie
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Définition formelle de l'herbivorie
Herbivory : The consumption of all or parts of living plants.
“Predation” is sometimes used to indicate that the herbivore consumes the entire plant.
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II Les types d'herbivorie
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II.1Nectarivores, piqueurs suceurs
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II.2 les frugivores
Frugivores – consume fruits, often without damaging the seeds within; when the seeds are dispersed to more favorable sites than would result from lack of visits by the frugivores, the relationship is likely to be mutualistic
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II.3 Les granivores
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II.3 attention au terme granivore !
Finalement qu'est ce qu'une graine ??
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II.3 graine ou fruit sec akène ?
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Fruits/index.htm
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II.3 graine ou fruit sec akène ?
fruit akène= " graine "
fleur
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Fruits/index.htm
"Akenivorie "à la place de"granivorie"!
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II.4 Le browsing
Browsers – consume plant parts (mostly green) well above the substrate, e.g., deer browse the leaves of shrubs and saplings
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II.5 Le broutage
Grazers – consume plant parts (mostly green) near the substrate, e.g., snails graze algae, antelope graze grass; including roots
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II.6 Herbivorie des racines
consommation ou déterioration des racines
Nématodes
fléau agricole
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II.6 Herbivorie des racines
consommation ou déterioration des racines
Nématodes
lutte biologique
champignon "chasseur"
fléau agricole
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II.6 Herbivorie des racines
le hanneton communfléau d'antantprotégé maintenant
III Conséquences de l'herbivorie
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III Conséquences de l'herbivorie
III.1 Perte de tissus et nutriments III.2 Nutrient dislocation III.3 Création d'hétérogénéité III.4 Dispersion des graines III.5 Equilibres compétitifs III.6 Biodiversité des plantes
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III.1 perte de tissus et nutriments
plantes
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
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plantes
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
résorption
sans herbivorie
III.1 perte de tissus et nutriments
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plantes herbivores
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
Herbivorie
III.1 perte de tissus et nutriments
27
plantes herbivores
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
Herbivorie
peu de résorption
perte importante
perte en nutrimentsélevée
III.1 perte de tissus et nutriments
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diminution de la quantité de N
III.1 perte de tissus et nutriments
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15% des pertes des culturessont dues aux insectes
http://asae.frymulti.com/abstract.asp?aid=8398&t=2
http://www1.agric.gov.ab.ca/$department/deptdocs.nsf/all/prm11949
III.1 perte de tissus et nutriments
30
III.1 perte de tissus et nutriments
31
III.2 nutrient dislocation
plantes herbivores
Matière Organiquedu sol
Roche mère
Nutriments
Herbivorie
sortie de nutriments
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III.2 nutrient dislocation
33
III.3 création d'hétérogénéité
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III.4 dispersion des graines
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III.5 équilibres compétitifs entre espèces
favorise les herbacées
équilibre ligneux - herbacées
témoin
- herbivores
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Projet BIOFUN
herbivorie
?
III.5 équilibres compétitifs entre espèces
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III.6 biodiversité et productivité
Augmentation de la diversité
colonisation extinction
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Grazing Optimization Hypothesis (cf td)
III.6 biodiversité et productivité
IV Adaptation des plantes
40
IV Adaptation des plantes
IV.1 compensation IV.2 défenses des plantes
Physiques Chimiques
IV.3 inductibilité des défenses IV.4 aspects évolutifs
41
IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !
plantesherbivores
Herbivorie
McNaughton (1983) & Belsky et al. (1993)
théorie de la compensation
42
??
IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !
herbivorieexclue
herbivorieautorisée
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Seed p
roduct
ion (
g)
IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !
herbivorieexclue
herbivorieautorisée
44
Seed p
roduct
ion (
g)
grazed
ungrazed
herbivorieexclue
herbivorieautorisée
IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !
45
Seed p
roduct
ion (
g)
= true herbivory effect
http://www3.imperial.ac.uk/naturalsciences/research/statisticsusingr
IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !
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Conclusion données souvent ambiguës théorie de la compensation très
controversée plutôt rejetée actuellement
IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus ?
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IV Adaptation des plantes IV.2 défenses
production d'organes ou de molécules de défense
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réponse physique chimique
constitutive inductible
IV Adaptation des plantes IV.2 défenses
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épines
trichomes
coques
IV Adaptation des plantes IV.2 défenses physiques
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Photosynthèse
métabolitesprimaires
métabolitessecondaires
terpènescomp.phénol.
composésazotés
IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques
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IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques
composés métaboliques secondaires terpènes composés phénoliques composés azotés
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IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques - terpènes
molécule de base
exemples
isopentane (=hydrocarbures)
menthol
gibbereline
caroténoides
huiles essentielles (anti oxydant)
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IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques - terpènes
pyréthroides
résine, épines de pin
Bifen IT--1 Pt.* Active Ingredient:Bifenthrin- 7.9% synthetic pyrethroid; low odor chemical. Talstar One and Bifen IT have the exact same label. Long residual control over termites and 75 other pests.
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IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques – composés phénoliques
lignine
tanins
flavonoides
structure
antimicrobienscouleurs
toxines
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IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques – composés azotés
alcaloïdes nicotine codéine cocaïne morphine
acides aminés non protéiques
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IV Adaptation des plantes IV.3 inductibilité des défenses
défenses constitutives vs défenses inductibles
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IV Adaptation des plantes IV.3 défenses constitutives – paroi des cellules
cellulose
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IV Adaptation des plantes IV.3 défenses constitutives – association avec défenseurs
Cecropia sp.
gîte + couvert -> défense
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IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites - molécules de défense
Raphanus sativus L.Brassicaceae
Pieris rapae
Myzus persicae Forficula sp.)
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IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites – recrutement de défenseurs
Cecropia sp.
61
IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites – recrutement de défenseurs
Tetranchus urticaeherbivore
Phytoseiluspersimilisprédateur
attraction
Phaseolus lunatus(haricot de Lima)
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IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites molécules de défense + communication entre plantes
éthylène volatile
Koudou
réponseinduite
= signal d'alarme
Tannins
Tannins
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IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
tout ça c'est bien, mais ça coût cher… et y a aussi compétition avec les
autres plantes
64Coley et al. (1985)
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
Tradeoff défense – croissance
les tissus coutent pas cher les défenses coutent cher
• soit investissement dans les défenses mais croissance lente
-> mortalité faible, plantes d'ombre
• soit investissement dans la croissance plus que dans les défenses
-> mortalité forte, plantes de soleil
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IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs - coût des défenses
Cecropia peltata
Coley 1986, Oecologia
66Coley et al. (1985)
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
Tradeoff défense – croissance
les tissus coutent pas cher les défenses coutent cher
• si peu de nutriments -> croissance lente -> défenses élevées
• si beaucoup de nutriments -> croissance rapide -> peu de défenses
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Pachira brevipes Pachira insiginis
Nutriments Nutriments<
croissance lente
croissance rapide
DéfensesDéfenses >
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
68
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs - La question
Dans quels type de défenses investir ?
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Durée de vie de la feuille
Coû
t cu
mul
é de
s dé
fens
es
Coley et al. (1985)
Défenses immobiles(lignines, tannins…) durent longtemps (faible turnover) donc les couts s'amortissent dans le temps
défenses i
mmobiles
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
70
Coût
cum
ulé
des
défe
nse
s
Défenses m
obiles
Coley et al. (1985)
Défenses mobiles
coût constant dans le temps
donc cumulatif, du fait du turnover défense
s immobile
s
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
Durée de vie de la feuille
71
Coût
cum
ulé
des
défe
nse
s
Défensesmobiles
avantageuses
Défensesimmobiles
avantageuses
Coley et al. (1985)
défenses i
mmobiles
Défenses m
obiles
si croissance lenteles tissus coutent cher et doivent durer, interêt à investir dans les défenses immobiles qui sont moins coûteuses à long terme
si croissance rapideles tissus coutent pas cher peu d'interêt à investir dans les défenses immobiles
IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs
Durée de vie de la feuille
V Adaptations des herbivores
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V Adaptations des herbivores
les plantes ont défenses physiques défenses chimiques Communication
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V Adaptations des herbivores
V.1 sélectivité V.2 sous traitance V.3 entraide V.2 foraging V.3 co –évolution V.4 détournement
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V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité
sélection selon palabilité goût quantité de nutriment partie de la plante
avancé comme mécanisme de coexistence
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V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité
sélectivité
< < <
espèce, stade de développement, taille, disponibilité
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V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité
< < <
~ taille/rythme métabolique
sélectivité
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V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité
< < <
~ stratégies collectives d'évitement des prédateurs?
sélectivité
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V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité
sélection sur la taille des graines (des akènes…)
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V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance
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V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance
interne
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V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance
interne
panse
bonnet
feuillet
Rumination
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V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance
externe
fourmisAm. du sud
TermitesAfrique
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V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance
externe
fourmisAm. du sud
TermitesAfrique
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V Adaptations des herbivoresV.3 stratégies de foraging
problème : communication des plantes induction des défenses
réponse : choix de plantes isolées ou rares consommation d'individus entiers rare tradeoff qualité nourriture – temps de
prise alimentaire contrainte de vigilance
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V Adaptations des herbivoresV.4 co-évolution plante-herbivores
nsns
***
***
Lepidium virginicum
Pierisrapae
Noctuidae
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V Adaptations des herbivoresV.5 détournement
Chrysomela populi
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V Adaptations des herbivoresV.5 détournement
idem chezcertaines grenouilles
Bilan du cours
I Contexte du cycle des nutrimentsII Types d'herbivorieIII Conséquences de l'herbivorieIV Adaptations des plantesV Contraintes et adaptations des herbivores