Que nous disent les lichens sur la qualité de l’air? · absence, son abondance ou sa rareté,...

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Que nous disent les lichens sur la qualité de l’air?

Anne Bauwens et Sandrine Kivits

Table des Matières

1. Mise en situation

2. Introduction: Les polluants et leurs sources

3. Evolution de la qualité de l’air

4. Les bio-indicateurs

5. Exemple: Les Lichens et la qualité de l’air

6. Sortie terrain

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Mise en situation

Observez pendant 5 minutes les 2 stations représentées sur les tables

Formulez des hypothèses quant à la qualité de l’air de chacune de ces stations

Mise en situation

A l’aide des documents d’une des stations, confirmez ou infirmez une des hypothèses formulées (argumenter) – 15 min

Mise en commun

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Mise en situation

Qu’entend-on par pollution? D’après le Larousse:

Dégradation de l'environnement par des substances (naturelles, chimiques ou radioactives), des déchets (ménagers ou industriels) ou des nuisances diverses (sonores, lumineuses, thermiques, biologiques, etc.). [Bien qu'elle puisse avoir une origine entièrement naturelle (éruption volcanique, par exemple), elle est principalement liée aux activités humaines.]

Mise en situation

Qu’entend-on par pollution? D’après le Conseil de l’Europe, 1967:

On parlera de pollution de l’air lorsque « la présence d’une substance étrangère ou une variation importante dans la proportion de constituants de l’air est susceptible de créer une gêne ou de provoquer un effet nuisible, compte tenu des connaissances scientifiques du moment »

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Table des Matières

1. Mise en situation 2. Introduction: Les polluants et leurs sources 3. Evolution de la qualité de l’air 4. Les bio-indicateurs 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de l’air 6. Sortie Terrain

Les polluants et leurs sources

Evolution du % d’émission des substances acidifiantes (SO2, NOX et NH3) dans l’air en Wallonie par secteur d’activité:

05

10152025303540

1996

1998

2002

2005

2010

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SO2: Combustion d'énergies fossiles (charbon,

fioul, pétrole...)

Industries : métallurgie, raffineries63% en Wallonie Centrales thermiques 17% en Wallonie Chauffage 15% en Wallonie


Composés azotés (NOx + NH3):

Combustion E fossiles + composés présents dans l’atmosphère

Trafic routier 45 % en Wallonie

Industries 37% en Wallonie : production engrais, ac. Nitrique, …

Chauffage

Agriculture

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Les polluants et leur sourcesPolluants Sources principales

Particules en suspensiondont PM10 (µm) et PM2.5 (µm)

Combustion d'énergies fossiles Activités industrielles diverses : sidérurgie, métallurgie, incinération, cimenteries, carrières, hauts fourneaux,

verreries, céramique, chaux,… Trafic routier (usure, gaz d'échappement, frottements...) Agriculture (érosion sol => PM 2,5)

Ammoniac NH3 Agriculture

Monoxyde de carbone CO

Combustion carbonée incomplète Trafic Industries : sidérurgie (acier) + incinération Chauffage mal réglé

Dioxyde de Carbone CO2

CombustionChauffageTraficCentrales thermiquesTertiaire = fournir des services (marchands ou non)

Composés Organiques Volatils COV (hydrocarbures, exemple : CH4, butane éthanol, …)

Industries (raffinerie, chimie : imprimerie, solvants - peintures, cosmétiques, produits entretien ...) Trafic Agriculture (érosion sol) Nature (biomasse)

COV: Benzène C6H6

Industries (activités liées à la chimie, à la raffinerie, ...) Trafic Fumée de tabac

Les polluants et leur sources

Métaux Lourds :Plomb Pb, Arsenic As, Nickel Ni, Cadmium Cd

Associés aux particules fines en suspension, ils sont analysés sur la fraction PM10.De manière générale : Combustion énergies fossiles + Métallurgie + Incinérateurs + RésidentielPb : Trafic aérien, papier/cartonZn : Acier, papier cartonAs : Industrie chimique, cigarette, fonderies métaux & minerais, pesticides, herbicides, verreries, …Ni : raffinage, chimie, agro-alim, matériaux constructionCd : cigarette, fonderies, peintures, matériaux construction

Hydrocarbures Industries en particulier de la chimie et du pétrole (raffineries)Trafic Chauffage

Ozone O3 Photochimie entre COV et NOx : Azote + 02 + rayonnement solaire + polluant primaire = 03

Sonore

Trafic aérien et aéroportsUsines, chantiersTransportsManifestations, événements publics, voisinageTéléphone mobile, baladeur numérique, musique électronique

Electromagnétique

Lignes à haute et moyenne tension Câbles à haute, moyenne et basse tension enterrés proches des habitationsCabines de transformationStation d’antennes relais de GSMWI-FI, GSM, téléphone mobile, appareils électroménagers

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Facteurs influençant la qualité de l’airConditions météorologiques (brume, pluie,

ensoleillement…)Nos modes de production et de

consommation : chauffage, transports, industries…

Processus naturels (érosion, éruptions, émissions par la végétation…)

Variations saisonnières et journalières

Formation :NO2 -> O + NO

en présence de radiations

solaires

O + O2 -> O3

Destruction:NO + O3 -> O2 + NO2

Cas de l’ozone troposphérique

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Table des Matières


2. Introduction : Les polluants et leurs sources




6. Sortie terrain

Evolution de la qualité de l’air

L’air ambiant est de plus en plus contrôlé - 182 points de mesure en Wallonie

Diminution générale des rejets de polluants en Région wallonne

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Evolution de la qualité de l’air

2 bêtes noires : ozone et particules

Adresses utiles :

Pour la Wallonie:http://airquality.issep.be/WebAirQuality/Accueil.aspx

http://etat.environnement.wallonie.be/

Cellule interrégionale de l’Environnementhttp://www.irceline.be/~celinair/french/homefr_java.html

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Table des Matières

1. Mise en situation 2. Introduction : Les polluants et leurs sources 3. Evolution de la qualité de l’air 4. Les bio-indicateurs 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de l’air 6. Sortie terrain

Les bio-indicateurs

Le passage des polluants dans la biomasseLes polluants existant dans un milieu vont contaminer les êtres vivants. Si le polluant est stable, la chaîne alimentaire sera contaminée. Exemple Rennes - Tchernobyl.

Bioaccumulation = phénomène par lequel une substance, présente dans un biotope, s’accumule en surface et/ou pénètre dans un organisme même si elle n’a aucun rôle métabolique, voire si elle est toxique à ce dernier. (Ramade 1993)

Chez les plantes = absorption par les stomates + assimilation par les racinesChez les animaux = inhalation (respiration) + absorption par la peau + ingestion

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Les bio-indicateurs

Définition :D’après le Larousse:

Espèce vivante qui, par sa présence ou son absence, son abondance ou sa rareté, permet d'apprécier le degré de pollution de l'eau ou de l'air.

Bio-indicateur = relais faisant référence à des effets observables au niveau de l’individu se traduisant par des altérations morphologiques, tissulaires ou physiologiques (croissance et reproduction). Observable à l’œil

Les bio-indicateurs

Définition (suite)Bio-intégrateur = variations spécifique dans des populations et/ou des écosystèmes

Lichen = Bio-indicateur + Bio-intégrateur + Bio-accumulateur

Définition CNRS:

Organisme (ou partie d'un organisme ou communauté d'organismes) qui renseigne sur l'état et le fonctionnement d'un écosystème

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Les bio-indicateursUn bio-indicateur doit:

-être scientifiquement connu : sa biologie et son écologie doivent être maîtrisées : alimentation, voies d'exposition aux polluants, reproduction, place dans la chaîne alimentaire..., -être lié ou corrélé à des fonctions de l'écosystème, -être sensible aux nuisances et aux modifications du milieu/de l’écosystème-être facile à mesurer et à interpréter, -être compatible avec des indicateurs physiques et chimiques de la qualité de l’air,-être robuste pour ne pas être affecté par des variations naturelles à court terme, -avoir un faible coût.

Les bio-indicateurs

Avantages 1. Les organismes vivants sont de précieux révélateurs des

perturbations de l'environnement car ils intègrent l'ensemble des stress environnementaux (pollution chimique, état physique du biotope, variations climatiques, modifications biologiques...) et renseignent ainsi sur l'état global d’un écosystème/environnement.

2. Les mesures physico-chimiques: prennent en compte les polluants que l’on choisit de mesurer et ne peuvent rendre compte du devenir et de la toxicité des polluants dans les systèmes biologiques.

3. Méthodes simples, faciles et pas chères = ++ pour pays en voie de développement

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Les bio-indicateurs: Avantages et limites Avantages:4. Les micropolluants (composés qui expriment une nocivité

élevée à de très faibles concentrations) ne sont pas analysables directement. Bio-accumulateurs oui. (p. 16).

5. Suivi pollution dans l’espace et dans le temps: modification de la pollution atmosphérique en fonction des activités humaines (cf. Evolution qualité air) => nature, dispersion, concentrations, interactions, identification…

6. Détection de nouveaux polluants non pris en compte par les capteurs mis en place

Les bio-indicateurs

Les Limites1. Il existe tellement de paramètres biologiques =>

comment savoir si les modifications sont d’origine anthropique ou d’origine « naturelle »?

2. « Demandeurs » veulent des réponses précises3. Maîtriser la biologie et l’écologie des êtres vivants

choisis4. Présence des bio-indicateurs dans le milieu étudié5. Temps de réponse et seuil parfois élevés6. Certains pics de pollution auront un impact plus

important que de faibles niveaux de pollution

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Table des Matières


2. Introduction : Les polluants et leurs sources




6. Pollution chimique

7. Pollution sonore

8. Pollution électromagnétique

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Table des Matières

Qu’est-ce qu’un lichen?

Les lichens et la pollution atmosphérique

L’écologie des lichens

La morphologie des lichens

Le matériel

Le protocole expérimental


•Une algue

= SYMBIOSE

LichenIl y a échange:

Champignon protection + eau, sels minéraux et antibiotiques

Algue sucres obtenus par la photosynthèse,

CO2 + H2O sucres + O2

+•Un champignon et...ou une cyanobactérie

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Table des Matières


Les lichens et la pollution, pourquoi eux?



Le matériel


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Végétaux Lichens

Feuilles recouvertes d’une cuticule protectrice et imperméable

Pas de cuticule, contact direct avec l’atmosphère

Pas d’activité l’hiver Actif toute l’année

Stomates Absence de système de régulation

Reproduction par graines protégées d’une enveloppe

Reproduction par des structures aériennes en contact direct avec les polluants de l’air

Croissance rapide Croissance lente

Nutrition par les feuilles et les racines (sol)

Nutrition uniquement dans l’air

Impact pollution sur lichens:Ratio surface/volume très élevé => absorption élevée des polluants gazeux et/ou

dissous dans l’eau de pluie.

- Diminution activité photosynthétique,- Dégénérescence des mitochondries,- Altération de la synthèse des protéines,- Perturbation des systèmes enzymatiques,- Modification rapide des voies métaboliques => nécroses- Etc. De nombreuses espèces disparaissent lorsque la qualité de

l’air se dégrade L’étude des associations permet d’étudier la progression

ou la régression de la qualité de l’air


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Table des Matières





Le matériel


Caractéristiques des lichens:

Pouvoir LITHOGENE = permet de s’installer en pionnier sur des substrats difficiles

RESISTANCE aux températures extrêmes

REVIVISCENCE = capacité de vivre à l’état sec

vie au ralenti


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Ils sont partout!Dans les déserts froids et

chaudsA la limite des neiges

éternelles dans les montagnes

Sur les côtes (sel)Dans les boisDans votre jardin: sur les

arbres, les murs, les vieilles tôles, des vieux pneus, ...


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Chaque espèce a besoin pour survivre de conditions écologiques très strictes!

luminosité nature du substrat (roche, arbre, arbres morts, ...) pH substrat (acide, neutre, basique) présence de certaines substances: azote (rochers

fréquentés par les oiseaux), fer ou autres métaux, etc. etc.Et....


la qualité de l’air !

Table des Matières





Le matériel


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Le Thalle = le corps du lichen

Les principaux types de thalles:

1. Thalle crustacé


3. Thalle fruticuleux2. Thalle foliacé

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Les organes:

Les apothécies Les rhizines, les cils, les poils

Les soralies et les isidies

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Foliacés: Physcia adscendens

Physcia


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Foliacés: Phaeophyscia orbicularis

Foliacés: Hypogymnia physodes

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Foliacés: Parmelia sulcata

Foliacés: Flavoparmelia caperata

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Foliacés: Parmelia sp.

Fruticuleux: Evernia prunasti

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Fruticuleux

Table des Matières





Le matériel


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Le matériel

Carte I.G.N (1/25 000)

Livret de détermination des arbres et des lichens

loupes

Grille de relevé

Fiches terrain

Fascicule enseignants

Table des Matières





Le matériel


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Protocole expérimental

1. Choix de 2-3 stations: il faut 6 arbres de même espèce et de diamètre > à 20 cm

2. Dénombrement et/ou identification des lichens sur chacun de ces 6 arbres

3. Compléter les fiches terrain

4. Évaluer la qualité de l’air

Protocole expérimental

Disposition de la grille de relevés:

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Station 1 : Arbre 2 : Chêne pédonculé

espèces identifiées ou non carré 1 carré 2 carré 3 carré 4 carré 5 carré 6 carré 7 carré 8 carré 9 carré 10 fréquence

Physcia = 5

Xanthoria parietina = 3

Parmelia sulcata = 0

Evernia prunasti = 0

Espèce A = 2

………………..

Les Fiches Terrain

Cadre 2 Cadre 3

Station n° … Localisation: Ville/village/Lieu dit/etc. : Nom et numéro de la carte : Longitude : Latitude :

Espèces de lichens Arbre 1:............................

Arbre 2:............................

Arbre 3:............................

Arbre 4:............................

Arbre 5:............................

Arbre 6:............................

Fréquence moyenne

Espèce :…………………………….

Espèce : ………… …………………...

Espèce : ………… …………………..

Espèce : ………… …………………..

Espèce : ………… …………………..

Espèce : ………… …………………..

Espèce : ………… …………………..

Espèce : ………… …………………..

Indice local de la qualité de l'air (somme des fréquences)

Cadre 1

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Echelle des indices de pollution :

Conclusion:

Le temps

Choix de la station:

fait par l’enseignant

fait par les élèves

Sur le terrain (avec la classe):

vérification des critères de choix de la station

dénombrement et identification des lichens (fiche arbre)

(fiche station)

Environ 1h

et/ou

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