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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

5

10

15

20

TD PA CG VP

% o

f va

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ion

in

sh

oo

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iom

ass a

-6

-4

-2

0

2

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10

TD PA CG VP

% o

f va

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in

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mb

er o

f se

edli

ng

s b

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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L3 ENS, Introduction, Barot

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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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