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L'herbivorie Jérôme Mathieu Module LV 396 Fonctionnement des écosystèmes.

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1 L'herbivorie Jérôme Mathieu Module LV 396 Fonctionnement des écosystèmes

2 Questions Lherbivorie peut -elle être favorable pour les plantes? Comment les plantes se défendent? Quel rôle joue telle dans les flux de matière? Les herbivores mangent ils tous les memes (partie de) plantes?

3 Plan du cours IContexte du cycle des nutriments II Types d'herbivorie IIIConséquences de l'herbivorie IVAdaptations des plantes V Contraintes et adaptations des herbivores

4 I Contexte du cycle des nutriments

5 5 plantes Roche mère Nutriments Productivité primaire

6 6 I Contexte du cycle des nutriments plantes Matière Organique du sol Roche mère Nutriments

7 7 I Contexte du cycle des nutriments plantes herbivores carnivores Matière Organique du sol Roche mère Nutriments pertes?

8 8 II Les types d'herbivorie

9 9 Définition formelle de l'herbivorie Herbivory : The consumption of all or parts of living plants. Predation is sometimes used to indicate that the herbivore consumes the entire plant.

10 10 II Les types d'herbivorie

11 11 II.1Nectarivores, piqueurs suceurs

12 12 II.2 les frugivores Frugivores – consume fruits, often without damaging the seeds within; when the seeds are dispersed to more favorable sites than would result from lack of visits by the frugivores, the relationship is likely to be mutualistic

13 13 II.3 Les granivores

14 14 II.3 attention au terme granivore ! Finalement qu'est ce qu'une graine ??

15 15 II.3 graine ou fruit sec akène ?

16 16 II.3 graine ou fruit sec akène ? fruit akène = " graine " fleur "Akenivorie " à la place de "granivorie"!

17 17 II.4 Le browsing Browsers – consume plant parts (mostly green) well above the substrate, e.g., deer browse the leaves of shrubs and saplings

18 18 II.5 Le broutage Grazers – consume plant parts (mostly green) near the substrate, e.g., snails graze algae, antelope graze grass; including roots

19 19 II.6 Herbivorie des racines consommation ou déterioration des racines Nématodes fléau agricole

20 20 II.6 Herbivorie des racines consommation ou déterioration des racines Nématodes lutte biologique champignon "chasseur" fléau agricole

21 21 II.6 Herbivorie des racines le hanneton commun fléau d'antant protégé maintenant

22 III Conséquences de l'herbivorie

23 23 III Conséquences de l'herbivorie III.1 Perte de tissus et nutriments III.2Nutrient dislocation III.3 Création d'hétérogénéité III.4 Dispersion des graines III.5 Equilibres compétitifs III.6 Biodiversité des plantes

24 24 III.1 perte de tissus et nutriments plantes Matière Organique du sol Roche mère Nutriments

25 25 plantes Matière Organique du sol Roche mère Nutriments résorption sans herbivorie III.1 perte de tissus et nutriments

26 26 plantes herbivores Matière Organique du sol Roche mère Nutriments Herbivorie III.1 perte de tissus et nutriments

27 27 plantes herbivores Matière Organique du sol Roche mère Nutriments Herbivorie peu de résorption perte importante perte en nutriments élevée III.1 perte de tissus et nutriments

28 28 diminution de la quantité de N III.1 perte de tissus et nutriments

29 29 15% des pertes des cultures sont dues aux insectes III.1 perte de tissus et nutriments

30 30 III.1 perte de tissus et nutriments

31 31 III.2 nutrient dislocation plantes herbivores Matière Organique du sol Roche mère Nutriments Herbivorie sortie de nutriments

32 32 III.2 nutrient dislocation

33 33 III.3 création d'hétérogénéité

34 34 III.4 dispersion des graines

35 35 III.5 équilibres compétitifs entre espèces favorise les herbacées équilibre ligneux - herbacées témoin - herbivores

36 36 Projet BIOFUN herbivorie ? III.5 équilibres compétitifs entre espèces

37 37 III.6 biodiversité et productivité Augmentation de la diversité colonisation extinction

38 38 Grazing Optimization Hypothesis (cf td) III.6 biodiversité et productivité

39 IV Adaptation des plantes

40 40 IV Adaptation des plantes IV.1 compensation IV.2 défenses des plantes Physiques Chimiques IV.3 inductibilité des défenses IV.4 aspects évolutifs

41 41 IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus ! plantes herbivores Herbivorie McNaughton (1983) & Belsky et al. (1993) théorie de la compensation

42 42 ?? IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus ! herbivorie exclue herbivorie autorisée

43 43 Seed production (g) IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus ! herbivorie exclue herbivorie autorisée

44 44 Seed production (g) grazed ungrazed herbivorie exclue herbivorie autorisée IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !

45 45 Seed production (g) = true herbivory effect IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus !

46 46 Conclusion données souvent ambiguës théorie de la compensation très controversée plutôt rejetée actuellement IV Adaptation des plantes IV.1 compensation : pousser plus ?

47 47 IV Adaptation des plantes IV.2 défenses production d'organes ou de molécules de défense

48 48 réponse physique chimique constitutive inductible IV Adaptation des plantes IV.2 défenses

49 49 épines trichomes coques IV Adaptation des plantes IV.2 défenses physiques

50 50 Photosynthèse métabolites primaires métabolites secondaires terpènes comp. phénol. composés azotés IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques

51 51 IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques composés métaboliques secondaires terpènes composés phénoliques composés azotés

52 52 IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques - terpènes molécule de base exemples isopentane (=hydrocarbures) menthol gibbereline caroténoides huiles essentielles (anti oxydant)

53 53 IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques - terpènes pyréthroides résine, épines de pin Bifen IT--1 Pt.* Bifen IT--1 Pt.* Active Ingredient:Bifenthrin- 7.9% synthetic pyrethroid; low odor chemical. Talstar One and Bifen IT have the exact same label. Long residual control over termites and 75 other pests.

54 54 IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques – composés phénoliques lignine tanins flavonoides structure antimicrobiens couleurs toxines

55 55 IV Adaptation des plantes IV.2 défenses Chimiques – composés azotés alcaloïdes nicotine codéine cocaïne morphine acides aminés non protéiques

56 56 IV Adaptation des plantes IV.3 inductibilité des défenses défenses constitutives vs défenses inductibles

57 57 IV Adaptation des plantes IV.3 défenses constitutives – paroi des cellules cellulose

58 58 IV Adaptation des plantes IV.3 défenses constitutives – association avec défenseurs Cecropia sp. gîte + couvert -> défense

59 59 IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites - molécules de défense Raphanus sativus L. Brassicaceae Pieris rapae Myzus persicaeForficula sp.)

60 60 IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites – recrutement de défenseurs Cecropia sp.

61 61 IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites – recrutement de défenseurs Tetranchus urticae herbivore Phytoseilus persimilis prédateur attraction Phaseolus lunatus (haricot de Lima)

62 62 IV Adaptation des plantes IV.3 défenses induites molécules de défense + communication entre plantes éthylène volatile Koudou réponse induite = signal d'alarme Tannins

63 63 IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs tout ça c'est bien, mais ça coût cher… et y a aussi compétition avec les autres plantes

64 64 Coley et al. (1985) IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs Tradeoff défense – croissance les tissus coutent pas cher les défenses coutent cher soit investissement dans les défenses mais croissance lente -> mortalité faible, plantes d'ombre soit investissement dans la croissance plus que dans les défenses -> mortalité forte, plantes de soleil

65 65 IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs - coût des défenses Cecropia peltata Coley 1986, Oecologia

66 66 Coley et al. (1985) IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs Tradeoff défense – croissance les tissus coutent pas cher les défenses coutent cher si peu de nutriments -> croissance lente -> défenses élevées si beaucoup de nutriments -> croissance rapide -> peu de défenses

67 67 Pachira brevipes Pachira insiginis Nutriments < croissance lente croissance rapide Défenses > IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs

68 68 IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs - La question Dans quels type de défenses investir ?

69 69 Durée de vie de la feuille Coût cumulé des défenses Coley et al. (1985) Défenses immobiles (lignines, tannins…) durent longtemps (faible turnover) donc les couts s'amortissent dans le temps défenses immobiles IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs

70 70 Coût cumulé des défenses Défenses mobiles Coley et al. (1985) Défenses mobiles coût constant dans le temps donc cumulatif, du fait du turnover défenses immobiles IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs Durée de vie de la feuille

71 71 Coût cumulé des défenses Défenses mobiles avantageuses Défenses immobiles avantageuses Coley et al. (1985) défenses immobiles Défenses mobiles si croissance lente les tissus coutent cher et doivent durer, interêt à investir dans les défenses immobiles qui sont moins coûteuses à long terme si croissance rapide les tissus coutent pas cher peu d'interêt à investir dans les défenses immobiles IV Adaptation des plantes IV.4 aspects évolutifs Durée de vie de la feuille

72 V Adaptations des herbivores

73 73 V Adaptations des herbivores les plantes ont défenses physiques défenses chimiques Communication

74 74 V Adaptations des herbivores V.1 sélectivité V.2 sous traitance V.3 entraide V.2 foraging V.3 co –évolution V.4 détournement

75 75 V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité sélection selon palabilité goût quantité de nutriment partie de la plante avancé comme mécanisme de coexistence

76 76 V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité sélectivité < < < espèce, stade de développement, taille, disponibilité

77 77 V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité < < < ~ taille/rythme métabolique sélectivité

78 78 V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité < < < ~ stratégies collectives d'évitement des prédateurs? sélectivité

79 79 V Adaptations des herbivores V.1 Sélectivité sélection sur la taille des graines (des akènes…)

80 80 V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance

81 81 V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance interne

82 82 V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance interne panse bonnet feuillet Rumination

83 83 V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance externe fourmis Am. du sud Termites Afrique

84 84 V Adaptations des herbivores V.2 Sous traitance externe fourmis Am. du sud Termites Afrique

85 85 V Adaptations des herbivores V.3 stratégies de foraging problème : communication des plantes induction des défenses réponse : choix de plantes isolées ou rares consommation d'individus entiers rare tradeoff qualité nourriture – temps de prise alimentaire contrainte de vigilance

86 86 V Adaptations des herbivores V.4 co-évolution plante-herbivores ns *** Lepidium virginicum Pieris rapae Noctuidae

87 87 V Adaptations des herbivores V.5 détournement Chrysomela populi

88 88 V Adaptations des herbivores V.5 détournement idem chez certaines grenouilles

89 Bilan du cours IContexte du cycle des nutriments II Types d'herbivorie IIIConséquences de l'herbivorie IVAdaptations des plantes V Contraintes et adaptations des herbivores


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