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Biodiversité et pollution : Les lichens et la qualité de lair FORFOR 2011 Anne Bauwens et Sandrine Kivits.

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2 Biodiversité et pollution : Les lichens et la qualité de lair FORFOR 2011 Anne Bauwens et Sandrine Kivits

3 Table des Matières 4 1. Mise en situation Introduction: 4 2. Introduction: Les polluants et leurs sources 4 3. Evolution de la qualité de lair 4 4. Les bio-indicateurs 4 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de lair

4 Les polluants et leur sources PolluantsSources principales Dioxyde de soufre SO 2 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 NO 2 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 Chauffage Trafic 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...) Trafic Agriculture (érosion sol) Nature (biomasse) Benzène C 6 H 6 Industries (activités liées à la chimie, à la raffinerie,...) Trafic Fumée de tabac

5 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 O 3 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 dantennes relais de GSM WI-FI, GSM, téléphone mobile, appareils électroménagers

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

7 Facteurs influençant la qualité de lair 4 Conditions météorologiques (vent, pluie, ensoleillement…) 4 Nos modes de production et de consommation : chauffage, transports, industries… 4 Processus naturels (érosion, éruptions, émissions par la végétation…) 4 Variations saisonnières et journalières

8 Table des Matières 4 1. Mise en situation 4 2. Introduction : Les polluants et leurs sources 4 3. Evolution de la qualité de lair 4 4. Les bio-indicateurs 4 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de lair

9 Evolution de la qualité de lair 4 Lair ambiant est de plus en plus contrôlé points de mesure en Wallonie 4 Diminution générale des rejets de polluants en Région wallonne

10 Evolution de la qualité de lair 4 2 bêtes noires : ozone et particules

11 4 Adresses utiles : 4 Pour la Wallonie: 4 Cellule interrégionale de lEnvironnement

12 Table des Matières 4 1. Mise en situation 4 2. Introduction : Les polluants et leurs sources 4 3. Evolution de la qualité de lair 4 4. Les bio-indicateurs 4 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de lair

13 Les bio-indicateurs 4 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, saccumule en surface et/ou pénètre dans un organisme même si elle na 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

14 Les bio-indicateurs 4 Définition : Daprès 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 lindividu se traduisant par des altérations morphologiques, tissulaires ou physiologiques (croissance et reproduction). Observable à lœil

15 Les bio-indicateurs 4 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

16 Les bio-indicateurs 4 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 dun écosystème/environnement. 2. Les mesures physico-chimiques: prennent en compte les polluants que lon 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

17 Les bio-indicateurs: Avantages et limites 4 Avantages: 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 lespace 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

18 Les bio-indicateurs 4 Les Limites 1. Il existe tellement de paramètres biologiques => comment savoir si les modifications sont dorigine anthropique ou dorigine « naturelle »? Ou autre? 2. « Demandeurs » veulent des réponses précises 3. Maîtriser la biologie et lécologie des êtres vivants choisis 4. Présence des bio-indicateurs dans le milieu étudié 5. Temps de réponse et seuil parfois élevés 6. Certains pics de pollution auront un impact plus important que de faibles niveaux de pollution

19 Table des Matières 4 1. Mise en situation 4 2. Introduction : Les polluants et leurs sources 4 3. Evolution de la qualité de lair 4 4. Les bio-indicateurs Exemple: Les Lichens et la qualité de lair 4 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de lair

20 Quest-ce quun lichen? Une algue = SYMBIOSE Lichen Il y a échange: Champignon protection + eau, sels minéraux et antibiotiques Algue sucres obtenus par la photosynthèse, CO 2 + H 2 O sucres + O 2 +Un champignon et... ou une cyanobactérie

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22 Les lichens bio-indicateurs, pourquoi eux? VégétauxLichens Feuilles recouvertes dune cuticule protectrice et imperméable Pas de cuticule, contact direct avec latmosphère Pas dactivité lhiverActif toute lannée StomatesAbsence de système de régulation Reproduction par graines protégées dune enveloppe Reproduction par des structures aériennes en contact direct avec les polluants de lair Croissance rapideCroissance lente Nutrition par les feuilles et les racines (sol) Nutrition uniquement dans lair

23 Les lichens et la pollution atmosphérique 4 Impact pollution sur lichens: Ratio surface/volume très élevé => absorption élevée des polluants gazeux et/ou dissous dans leau de pluie. De nombreuses espèces disparaissent lorsque la qualité de lair se dégrade Létude des associations permet détudier la progression ou la régression de la qualité de lair

24 Lécologie des lichens

25 Caractéristiques des lichens: 4 Pouvoir LITHOGENE = permet de sinstaller en pionnier sur des substrats difficiles 4 RESISTANCE aux températures extrêmes 4 REVIVISCENCE = capacité de vivre à létat sec vie au ralenti Lécologie des lichens

26 Chaque espèce a besoin pour survivre de conditions écologiques très strictes! 4 luminosité 4 nature du substrat (roche, arbre, arbres morts,...) 4 pH substrat (acide, neutre, basique) 4 présence de certaines substances: azote (rochers fréquentés par les oiseaux), fer ou autres métaux, etc. 4 etc. Et.... Lécologie des lichens la qualité de lair !

27 Ils sont partout! 4 Dans les déserts froids et chauds 4 A la limite des neiges éternelles dans les montagnes 4 Sur les côtes (sel) 4 Dans les bois 4 Dans votre jardin: sur les arbres, les murs, les vieilles tôles, des vieux pneus,... Lécologie des lichens

28 La morphologie des lichens 4 Le Thalle = le corps du lichen Les principaux types de thalles: 1. Thalle crustacé

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

30 La morphologie des lichens 4 Les organes: Les apothécies Les rhizines, les cils Les soralies et les isidies

31 4 Physcia La morphologie des lichens

32 Le matériel 4 Carte I.G.N (1/25 000) 4 Livret de détermination des arbres et des lichens 4 loupes 4 Grille de relevé 4 Fiches terrain 4 Fascicule enseignants

33 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 lair

34 Protocole expérimental 4 Disposition de la grille de relevés:

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36 Les Fiches Terrain

37 Conclusion:

38 Le temps 4 Choix de la station: fait par lenseignant fait par les élèves 4 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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