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Interactions entre processus
écosystémiques et populationnels
IRD, UMR 7618S. Barot
http://millsonia.free.fr/
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L3 ENS, Introduction, Barot
Idée générale
Ecologie fonctionnelle Ecologie des populations
P
MO
N min
Exemple du recyclage des nutriments
Nombre d’individusFécondité, survie
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Plan
Principe général
Exemple des plantes légumineuses
Effets des vers de terre sur les plantes
Conclusion
Exemple des savanes
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Principe général
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Comment prédire la composition de la communauté?
Comment prédire la production végétale totale?
Comment prédire la nombre d’espèces?
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Répartition des ressources
Lumière
Eau
Nutriments
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Répartition des biomassesLumière
EauNutriments
Biomasses
Quels mécanismes déterminent la répartition des ressources?
Problème de la coexistence?
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Stratégie d’acquisition des ressourcesExemple des systèmes racinaires
Taille
Densité
Profondeur
% de la ressourceaccaparé
Notion de stratégie d’allocation des ressources
Ressource totaleRépartition de la ressource
Physico-chimie
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Passage à la seconde génération? Biomasses t
Pas de prédiction directe!
Biomasses t+1
???
Passage par la démographie
Biomasses t Biomasses t+1FéconditéXgermination
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Déterminants de la fécondité
Un cas extrême
Biomasse ou qut de ressource accaparée
Féc
ondi
té
Notion de stratégie d’allocation des ressources
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Schéma général
Disponibilité des ressources
Stratégie pour accaparer Les ressources
Biomasse relativede chaque espèce
Stratégie d’allocation des ressources
Fécondité
Nombre relatif d’individus dans la communauté à la génération suivante
Survie des adultes
Stratégie globale d’allocation
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Exemple des savanes
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Définition?
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Répartition des ressources?
Coexistence?
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Répartition des ressources a priori inéquitable
Lumière
Système aérien
Système racinaire
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La répartition des ressources semble favoriser les arbres
Pourquoi les arbres n’envahissent ils pas la savane?
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Comment expliquer le maintient de l’herbe? 2 stratégies démographiques différentes
Pérenne
Pérenne
Reproduction végétative et sexuéeReproduction plus précoce
Reproduction sexuée
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Réaction aux perturbations
Feu Herbivores
Les herbes repoussent chaque année à partir du système racinaire
Le arbres peuvent rejeter et développer de nouvelles branches
Mais …
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Réaction aux perturbations
Le feu et les herbivores augmentent la mortalité des plantules
Le feu et les herbivores maintiennent les arbres au stade ‘‘rejet’’, les empêchent de se reproduire
Limitent la démographie des arbres
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Exemple des plantes légumineuses
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Limitation de la production primaire par l’azote
Ajouter de l’azote minéral augmente presque toujours la croissance végétale
Quelles sont les sources d’azote minéral pour les écosystèmes naturels?
Azote atmosphérique
Fixation par des bactéries
Azote de la MO du sol?
Azote minéral du sol?
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Cas des légumineuses
Fixation symbiotique
Indépendant pour l’azote Dépend de l’azote du sol
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Cas des légumineuses
Fixation symbiotique
Indépendant pour l’azote Dépend de l’azote du sol
Mauvais compétiteur pour l’azote du sol
Bon compétiteur pour l’azote du sol
Gagne la compétition quand le sol est pauvre en azote
Gagne la compétition quand le sol est riche en azote
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Pourquoi les légumineuses perdent la compétition quand le sol est riche?
Coût à la fixation symbiotique ?
Échelle écologique Nourrir les bactéries symbiotiques
Échelle évolutive Coût d’entretient du système permettant la symbiose Spécialisation symbiose/absorption racinaire
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Notion de rétroaction
Effet des légumineuses sur le sol?
Production d’une litière riche en azote
Enrichissement du sol en azote
Conséquences à long terme?
Temps
Cycles
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Règles de transition
Les plantes fixatrices ne dépendent pas de la disponibilité en azote locale pour leur survie et leur recrutement
Les non- fixatrices peuvent coloniser les fixatrices mais pas l’inverse
Mécanisme démographique
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Création d’hétérogénéité spatiale : répartition des plantes, disponibilité de l’azote
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Effet d’une augmentation des dépôts azotés (ou apport d’engrais)
Plus il y a d’apports d’azote plus les plantes non-fixatrices se développent
Passer un certain seuil les apports d’azote augmentent la production primaire
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Conclusion
Un processus démographique interagit avec la répartition des ressources
Détermine les propriétés globales de l’écosystème
Cause ultime? =Cause évolutive Pourquoi toutes les plantes n’ont pas évolué la fixation symbiotique?
Coût de la fixation? Symbiose difficile à stabiliser?
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Conclusion
Densité relative en légumineuseset graminées
Stratégie d’acquisition des ressources
Richesse du sol en azote
Démographie
Evolution
PPPropriétés des écosystèmes
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Effet des vers de terre sur les plantes
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Importance écologique des vers
Vers comme ingénieurs des écosystèmes
Effets sur la croissance des plantes?
Effet généralement positif
Accélère la minéralisation
Production de phytohormones?
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De très nombreuses études
Microcosmes
Production de biomasse
Est-ce suffisant?
Long terme?
Démographie des plantes?
Cours terme
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Mécanismes
Influencent la répartition des ressources entre les espèces végétales
Influencent la fécondité
Influencent potentiellement la survie relative des espèces végétales
Influencent la germination Ingestion des graines Enterrent les graines
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Cerastium glomeratum Veronica persicae
Trifolium dubium
Poa annua
Effet de 2 groupes fonctionnels de vers sur la démographie de 4 annuelles
Thèse de Kam-Rigne Laossi
Aporrectodea caliginosa (ver endogé) Lombricus terrestris (ver anécique)
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Pourquoi peut on penser que différentes plantes répondent différemment aux vers?
Pourquoi peut on penser que différents vers auront des effets différents?
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Résultats
B
iom
asse
aér
ienn
e
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Résultats
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Résultats
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Bilan: Surtout effet de LT
-20
-15
-10
-5
0
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10
15
20
TD PA CG VP
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Démographie
Ressources
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Interprétation
Effet principal des vers = minéralisation Peu d’effet sur la biomasse des légumineuses
Effet démographique positif Surtout sur la fécondité
Mécanismes?
Autres mécanismes d’action des vers? Stratégie d’allocation?
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Interprétation
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Conséquences sur les cycles légumineuses-graminées?
Temps
Temps
Sans vers de terre
Avec vers de terre
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Conclucion
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L3 ENS, Introduction, Barot
Interaction constante entre processus fonctionnels et démographie
L’évolution façonne ces interactions en aboutissant à des stratégies d’allocation Notion de trade-off Pas de démon darwinien Pas de stratégie parfaite en toute circonstance Diversification des stratégies
L’évolution façonne les propriétés des écosystèmes