Biodiversité et pollution : Les lichens et la qualité de l’air

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1 Biodiversité et pollution : Les lichens et la qualité de l’air
FORFOR 2011 Anne Bauwens et Sandrine Kivits

2 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

3 Les polluants et leur sources
Sources principales Dioxyde de soufre SO2 Combustion d'énergies fossiles (charbon, fioul, pétrole...) Industries : métallurgie, raffineries – 63% en Wallonie Centrales thermiques 17% en Wallonie Chauffage 15% en Wallonie Particules en suspension dont 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) Oxydes d'azote NO et NO2  Combustion E fossiles Trafic routier 45 % en Wallonie Industries 37% en Wallonie : production engrais, ac. Nitrique, … Chauffage Ammoniac NH3 Agriculture Monoxyde de carbone CO Combustion carbonée incomplète Trafic Industries : sidérurgie (acier) + incinération Chauffage mal réglé Dioxyde de Carbone CO2 Combustion Centrales thermiques Tertiaire = fournir des services (marchands ou non) Composés Organiques Volatils COV (hydrocarbures, exemple : CH4, butane éthanol, …) Industries (raffinerie, chimie : imprimerie, solvants - peintures, cosmétiques, produits entretien ...) Agriculture (érosion sol) Nature (biomasse) Benzène C6H6 Industries (activités liées à la chimie, à la raffinerie, ...) Fumée de tabac

4 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 + Résidentiel Pb : Trafic aérien, papier/carton  Zn : Acier, papier carton As : Industrie chimique, cigarette, fonderies métaux & minerais, pesticides, herbicides, verreries, … Ni : raffinage, chimie, agro-alim, matériaux construction Cd : 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 rayonnement solaire + polluant primaire = 03 Sonore Trafic aérien et aéroports Usines, chantiers Transports Manifestations, événements publics, voisinage Téléphone mobile, baladeur numérique, musique électronique Electromagnétique Lignes à haute et moyenne tension Câbles à haute, moyenne et basse tension enterrés proches des habitations Cabines de transformation Station d’antennes relais de GSM WI-FI, GSM, téléphone mobile, appareils électroménagers

5 Les polluants et leur sources
En résumé, les sources de pollution proviennent essentiellement : Des combustions (trafic routier, aérien, chauffage, industries, …) De l’agriculture intensive (pesticides, insecticides, herbicides, engrais, …)

6 Facteurs influençant la qualité de l’air
Conditions météorologiques (vent, pluie, ensoleillement…) Nos modes de production et de consommation : chauffage, transports, industries… Processus naturels (érosion, éruptions, émissions par la végétation…) Variations saisonnières et journalières

7 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

8 Evolution de la qualité de l’air
L’air ambiant est de plus en plus contrôlé points de mesure en Wallonie Diminution générale des rejets de polluants en Région wallonne

9 Evolution de la qualité de l’air
2 bêtes noires : ozone et particules

10 Adresses utiles : Pour la Wallonie:
Cellule interrégionale de l’Environnement

11 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

12 Les bio-indicateurs Le passage des polluants dans la biomasse
Les 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 racines Chez les animaux = inhalation (respiration) + absorption par la peau + ingestion

13 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

14 Les bio-indicateurs Définition (suite)
Lichen = Bio-indicateur + 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

15 Les bio-indicateurs Avantages
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. 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. Méthodes simples, faciles et pas chères = ++ pour pays en voie de développement

16 Les bio-indicateurs: Avantages et limites
4. Les micropolluants (composés qui expriment une nocivité élevée à de très faibles concentrations) ne sont pas analysables directement. Bio-accumulateurs oui. 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 Modification de la pollution atmosphérique en fonction des activités humaines (cf. Evolution qualité air): Modifications nature Modification concentrations Modification modalités de dispersion Modification interactions (entre eux + avec environnement, climat, occupation territoire, …) Tous les polluants ne sont pas identifiés

17 Les bio-indicateurs Les Limites
Il existe tellement de paramètres biologiques => comment savoir si les modifications sont d’origine anthropique ou d’origine « naturelle »? Ou autre? « Demandeurs » veulent des réponses précises Maîtriser la biologie et l’écologie des êtres vivants choisis Présence des bio-indicateurs dans le milieu étudié Temps de réponse et seuil parfois élevés Certains pics de pollution auront un impact plus important que de faibles niveaux de pollution

18 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

19 Qu’est-ce qu’un lichen?
+ Un champignon et... ou une cyanobactérie Une algue Il y a échange: Champignon protection + eau, sels minéraux et antibiotiques Algue sucres obtenus par la photosynthèse, CO2 + H2O sucres + O2 Lichen = SYMBIOSE

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21 Les lichens bio-indicateurs, pourquoi eux?
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

22 Les lichens et la pollution atmosphérique
Impact pollution sur lichens: Ratio surface/volume très élevé => absorption élevée des polluants gazeux et/ou dissous dans l’eau de pluie. 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

23 L’écologie des lichens

24 L’écologie des lichens
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

25 L’écologie des lichens
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 !

26 L’écologie des lichens
Ils sont partout! Dans les déserts froids et chauds A la limite des neiges éternelles dans les montagnes Sur les côtes (sel) Dans les bois Dans votre jardin: sur les arbres, les murs, les vieilles tôles, des vieux pneus, ...

27 La morphologie des lichens
Le Thalle = le corps du lichen Les principaux types de thalles: 1. Thalle crustacé

28 La morphologie des lichens
3. Thalle fruticuleux 2. Thalle foliacé

29 La morphologie des lichens
Les organes: Les apothécies Les rhizines, les cils Les soralies et les isidies

30 La morphologie des lichens
Physcia

31 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

32 Protocole expérimental
Choix de 2-3 stations: il faut 6 arbres de même espèce et de diamètre > à 20 cm Dénombrement et/ou identification des lichens sur chacun de ces 6 arbres Compléter les fiches terrain Évaluer la qualité de l’air

33 Protocole expérimental
Disposition de la grille de relevés:

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35 Les Fiches Terrain Fiche Station

36 Conclusion:

37 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) et/ou Environ 1h