Introduction à l’écologie

Présentation au sujet: "Introduction à l’écologie"— Transcription de la présentation:

1 Introduction à l’écologie
des sols S. Barot IRD, UMR 137

2 Faire un catalogue rapide des organismes et mécanismes intervenant
Donner des éléments permettant de comprendre l’intérêt de l’écologie des sols Faire un catalogue rapide des organismes et mécanismes intervenant E des sols, Barot

3 Plan  Pourquoi faire de l’écologie des sols?  Qu’est ce qu’un sol?
 Quels sont les organismes du sol? E des sols, Barot

4 Pourquoi faire de l’écologie des sols?
E des sols, Barot

5 Les sols sont le support de toutes la biosphère continentale
 Ils supportent les plantes qui effectuent toute la production primaire terrestre, qui sert de base à tous les réseaux trophiques terrestre Sols Plantes Herbivores Prédateurs E des sols, Barot

6 Les sols sont le support de toutes l’alimentation humaine
 Il y a finalement peu d’agriculture hors sol!  Les sols posent de nombreux problèmes quand à la durabilité de leur utilisation E des sols, Barot

7 Une utilisation des sols trop intensive
 La plupart des sols cultivables sont cultivés E des sols, Barot

8 Quels problèmes cela pose-t-il?
 Une partie des systèmes de culture ne permet qu’une production faible Problème pour les pays en voie de développement E des sols, Barot

9 Quels problèmes cela pose-t-il?
 Une partie des systèmes de culture permet une production élevée mais n’est probablement pas durable Problème pour l’agriculture industrielle des pays développés E des sols, Barot

10 Quels problèmes cela pose-t-il?
 On estime que 40 % des sols cultivés (cultures et prairies cultivées) sont dégradés (Lal 2007)  Érosion par l’eau  Érosion par le vent  Dégradation chimique  Dégradation physique  Perte de matière organique (5 % de la MO totale des sols, bcp plus/MO sol cultivés) E des sols, Barot

11 Quels problèmes cela pose-t-il?
 Perte de matière organique (5 % de la MO totale des sols)  La fixation industrielle d’azote minéral (engrais) est deux fois plus importante que la fixation par les plantes légumineuses Pollution + Coup énergétique E des sols, Barot

12  Interactions entre le sol et les plantes
Rôle de l’écologie?  Elle étudie les relations entre organismes et entre organismes et milieu physique  Interactions entre le sol et les plantes  Interactions entre les organismes du sol et les plantes  Effet des pratiques culturales sur ces interactions Interactions entre le biologique et le physico-chimique E des sols, Barot

13 Et particularités de l’écologie des sols…
Qu’est ce qu’un sol? Et particularités de l’écologie des sols… E des sols, Barot

14 E des sols, Barot

15 Le sol est l’interface entre la lithosphère et la biosphère!!!
Qu’apporte le sol à la biosphère? E des sols, Barot

16  Support physique pour les plantes
 Nutriments minéraux (Ca, Mg, P …)  Réserve d’eau E des sols, Barot

17 Formation du sol E des sols, Barot

18 Facteurs de formation du sol
 La roche mère  Facteurs physiques Le climat: l’eau, l’alternance de gel et dégel… La dissolution de certains composants chimiques La transformation de certains composants chimiques  Facteurs biologiques Action physique des racines Apport de matière organique Changements chimique du sol (pH…) E des sols, Barot

19 Importance des facteurs biologiques
E des sols, Barot

20 Formation des horizons
E des sols, Barot

21 Description des horizons
Humus Encore riche en matière organique, horizon appauvri Encore pauvre en matière organique, horizon d’accumulation Horizon d’altération de la roche E des sols, Barot

22 Facteurs de formation du sol  Orientation verticale du sol
La matière organique arrive par le haut  Lixiviation Entraînement d’ions et molécules en solution  Lessivage Entraînement de particules en profondeur  Piégeage/fixation des molécules/ions  Réactions chimiques  Bioturbation E des sols, Barot

23 La texture La structure Sable d>0.02 mm Limon 0.02>d>0.002 mm
Argile 0.002>d La structure 50 mm E des sols, Barot

24 En outre rôle important des organismes ingénieurs!!!
Importance De la biologie!!! En outre rôle important des organismes ingénieurs!!! E des sols, Barot

25 Rôle de l’eau 3 phases! E des sols, Barot

26 Particularité du milieu sol
 Emboîtement des structures Hétérogénéité  Très grande variabilité temporelle  Difficulté de déplacement pour les macroorganismes E des sols, Barot

27  Climat laissant pousser les plantes
A-t-on toujours un sol?  Climat laissant pousser les plantes  Topographie permettant la stabilité du sol et de la couverture végétale E des sols, Barot

28 Particularité de l’écologie des sols
 Interactions très fortes Physique/chimie-biologie  Interactions micro-macroorganismes  Importance fondamentale de la relation sol-plante et belowground- aboveground E des sols, Barot

29 Quels sont les organismes du sol?
E des sols, Barot

30 Classification générale par taille
 <20 mm Microflore : Bactéries et champignons  20 < <100 mm Microfaune : Protistes et nématodes  100 mm < <2 mm Mésofaune : Microarthropodes et enchytréides  2 mm< Macrofaune : Termites, vers de terre, myriapodes, fourmis  Les racines !!! E des sols, Barot

31 E des sols, Barot

32  Archées (bactéries extrémophiles, mais aussi du sol…)
Les bactéries Des procaryotes  Eubactéries  Archées (bactéries extrémophiles, mais aussi du sol…)  Actinobactéries: bactéries filamenteuses (dont des bactéries symbiotiques fixatrices d’azote) E des sols, Barot

33  Mobilité extrêmement réduite
Les bactéries  Concept d’espèce difficile à utiliser à cause de la plasticité génétique  Mobilité extrêmement réduite  Organismes aquatiques  Dépendent de ressources (MO, nutriments minéraux) réparties d’une manière extrêmement hétérogènes  La plupart des bactéries du sol sont inactives (formes de résistance) E des sols, Barot

34  A l’origine de très nombreuses fonctions écologiques du sol
Les bactéries  A l’origine de très nombreuses fonctions écologiques du sol  Métabolisme très varié Source d’énergie / source de carbone Photoautotrophe (comme les plantes) Photohétérotrophe Chimioautotrophe Chimiohétérotrophe E des sols, Barot

35 Pour se procurer du carbone et des nutriments minéraux
Les bactéries  Participent à la décomposition de la matière organique morte des sols: Pour se procurer du carbone et des nutriments minéraux  Participent au recyclage des nutriments minéraux (azote, phosphore… ) Fixation symbiotique (Rhizobium) et non symbiotique (Azotobacter) de l’azote Nitrification (chimiotrophe) Dénitrification E des sols, Barot

36  Structure végétative filamenteuse : mycélium
Les champignons  Eucaryote  Structure végétative filamenteuse : mycélium  Classification selon le mode de reproduction et selon la structure du mycélium (Zygomycète, Ascomycète, Basidiomycètes, Deutéromycète) E des sols, Barot

37  Participent à la décomposition de la matière organique morte
Les champignons  Métabolisme : fondamentalement hétérotrophe pour le carbone et l’énergie  Participent à la décomposition de la matière organique morte Feuille Bois  Capable de dégrader la lignine et les complexes phénol-protéine E des sols, Barot

38 Les symbioses mycorhisiennes
Les champignons Les symbioses mycorhisiennes  Le mycélium apporte des sels minéraux aux plantes Ectomycorhises  La plante apporte de la matière organique aux champignons E des sols, Barot

39 Comparaison avec les bactéries
Les champignons Comparaison avec les bactéries  La structure filamenteuse leur confère une certaine ‘‘mobilité’’ (pour acquérir l’eau, les nutriments minéraux et la MO)  Translocation du protoplasme vivant vers les parties vivantes du mycélium  Pénètre ‘‘de force’’ à l’intérieur des cellules à décomposer E des sols, Barot

40  Classe de l’embranchement des némathelminthe
Les nématodes  Classe de l’embranchement des némathelminthe  Se déplacent dans l’espace poral rempli d’eau et à la surface des films d’eau sur les agrégats  Forme juvéniles dormantes et résistantes à la dessiccation + cryptobiose chez les adultes E des sols, Barot

41  Prédateurs (nématodes…)
Les nématodes Régime alimentaire très varié  Bactérivores  Champignons  Prédateurs (nématodes…)  Phytoparasites  Omnivores E des sols, Barot

42 Régime alimentaire très varié
C. Villenave Lien structure-fonction très clair E des sols, Barot

43 Les nématodes phytoparasites
Nématodes à gales Nématodes à kystes  Dégâts énormes sur les cultures  Des tonnes de nématicides E des sols, Barot

44  Restent dans les pores en dehors des microagrégats
Les protozoaires  Restent dans les pores en dehors des microagrégats  Dépendent de l’eau du sol (sinon enkystement)  Se nourrissent essentiellement de bactéries E des sols, Barot

45  Embranchement à part de métazoaires
Les rotifères  Embranchement à part de métazoaires  Dépend de l’eau du sol  2 couronnes de cils permettant de filtrer l’eau pour manger des particules en suspension E des sols, Barot

46 Ordre de la classe des Entognathes (≠Insectes)
Les collemboles  Hexapodes aptères Ordre de la classe des Entognathes (≠Insectes)  Vivent dans la litière ou l’espace poral de la surface du sol E des sols, Barot

47  Certains mangent directement la litière
Les collemboles  Se nourrissent de mycélium, bactéries, algues qui poussent eux-mêmes sur la litière en décomposition  Certains mangent directement la litière  Certains sont géophages et mangent directement la matière organique du sol  Participation importante à la décomposition de la MO du sol E des sols, Barot

48  Microarthropode, ordre de la classe des arachnides
Les acarien du sol  Microarthropode, ordre de la classe des arachnides  Vivent dans la litière et l’espace poral à la surface du sol Oribate E des sols, Barot

49  Certains se nourrissent directement de la litière
Les acarien du sol  Certains se nourrissent directement de la litière  Certains se nourrissent de bactéries, algues, champignons (comme le collemboles)  Certains sont prédateurs de microarthropodes et Enchytréides E des sols, Barot

50 Autres microarthropodes
 Thysanoure: hexapodes aptères. Ordre des Insectes  Les diploures: hexapodes aptères. Ordre de la classe des Entognathes (saprophage et herbivores)  Les protoure: hexapodes aptères. Ordre de la classe des Entognathes (prédateurs et herbivores) E des sols, Barot

51  Embranchement des Annélides, classe des Oligochètes
Enchytréides  Embranchement des Annélides, classe des Oligochètes  Vivent dans la litière et dans l’horizon organique du sol  Mangent la litière, mycélium, fèces E des sols, Barot

52  Embranchement des Annélides, classe des Oligochètes
Les vers de terre  Embranchement des Annélides, classe des Oligochètes  Généralement hermaphrodites, avec fertilisation croisée. Certains sont parthégnogénétiques  Production d’œufs enfermés dans des ‘‘cocons’’ E des sols, Barot

53  Taille très variables (de un cm à plusieurs mètres)
Les vers de terre  Taille très variables (de un cm à plusieurs mètres)  Vivent dans tous les écosystèmes non désertiques  Probablement plus de 6000 espèces dont seulement la moitié a été décrite E des sols, Barot

54 Les vers de terre 5 groupes écologiques E des sols, Barot

55 Des ingénieurs des écosystèmes
Les vers de terre Des ingénieurs des écosystèmes  Décomposition de la matière organique  Structure du sol  Infiltration de l’eau E des sols, Barot

56 Les myriapodes (Sous-embranchement)
Embranchement des arthropodes  Classe des Diplopodes Iule: Consomme la litière ou le mycélium  Classe des Chilopodes Scolopendre: Prédateur  Structure du sol  Infiltration de l’eau E des sols, Barot

57  Rôle dans la décomposition de la litière
Les Isopodes (Classe) Embranchement des arthropodes, Sous embranchement des Crustacés  Cloportes  Détritivore  Rôle dans la décomposition de la litière E des sols, Barot

58 Les Insectes (Classe) Nombreuses larves Lépidoptère Coléoptère Diptère
Embranchement des arthropodes Nombreuses larves Lépidoptère Coléoptère Diptère E des sols, Barot

59  Récolte de matière organique
Hyménoptères (ordre) Fourmis  Aspect ingénieur  Récolte de matière organique  Très grande diversité de régime alimentaire E des sols, Barot

60  Très nombreuses surtout dans les régions tropicales
Isoptères (Ordre) Termites  Très nombreuses surtout dans les régions tropicales  Mode de vie social comme les fourmis Existence de différentes castes E des sols, Barot

61 Galerie Placage Termitières Buttes Récolte d’argile
Termites Aspect ingénieur Galerie Placage Termitières Buttes Récolte d’argile E des sols, Barot

62 Effet sur le recyclage de la MO
Termites Effet sur le recyclage de la MO Consomment essentiellement de la matière organique végétale morte  Termites humivores  Termites lignivores  Termites récoltant des restes d’herbacées Comment digérer la cellulose et la lignine? E des sols, Barot

63  Termites champignonnistes
Assimilation de la MO  Symbioses avec des protozoaires intestinaux (qui contiennent des bactéries!)  Termites champignonnistes Recyclage des nutriments Création de taches de fertilité E des sols, Barot

64 Quels autres organismes? Les racines!!!
 Modifient l’environnement physico- chimique  Apporte de la MO (racines morte)  Apporte de petites molécules (déchets? énergie? signaux?)  Interactions avec la microflore, les protozoaires… E des sols, Barot

65 Photos mystère Gloméris : diplopode Mycélium ‘‘attrape nématode’’
Collembole géant NZ Cannibalisme entre acariens E des sols, Barot