Interactions entre processus écosystémiques et populationnels

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1 Interactions entre processus écosystémiques et populationnels
S. Barot IRD, UMR 7618

2 Idée générale Ecologie fonctionnelle Ecologie des populations
MO N min Exemple du recyclage des nutriments Nombre d’individus Fécondité, survie L3 ENS, Introduction, Barot

3 Plan  Principe général  Exemple des savanes
 Exemple des plantes légumineuses  Effets des vers de terre sur les plantes  Conclusion L3 ENS, Introduction, Barot

4 Principe général L3 ENS, Introduction, Barot

5 Comment prédire la composition de la communauté?
Comment prédire la nombre d’espèces? Comment prédire la production végétale totale? L3 ENS, Introduction, Barot

6 Répartition des ressources
Lumière Eau Nutriments L3 ENS, Introduction, Barot

7 Répartition des biomasses
Lumière Biomasses Eau Nutriments Quels mécanismes déterminent la répartition des ressources? Problème de la coexistence? L3 ENS, Introduction, Barot

8 Stratégie d’acquisition des ressources
Exemple des systèmes racinaires Physico-chimie Taille % de la ressource accaparé Densité Profondeur Ressource totale Répartition de la ressource Notion de stratégie d’allocation des ressources L3 ENS, Introduction, Barot

9 Passage à la seconde génération?
Biomasses t Biomasses t+1 ??? Pas de prédiction directe! Passage par la démographie Biomasses t Biomasses t+1 FéconditéXgermination L3 ENS, Introduction, Barot

10 Déterminants de la fécondité
Biomasse ou qut de ressource accaparée Un cas extrême Notion de stratégie d’allocation des ressources L3 ENS, Introduction, Barot

11 Schéma général L3 ENS, Introduction, Barot
Disponibilité des ressources Biomasse relative de chaque espèce Stratégie pour accaparer Les ressources Stratégie d’allocation des ressources Stratégie globale d’allocation Survie des adultes Fécondité Nombre relatif d’individus dans la communauté à la génération suivante L3 ENS, Introduction, Barot

12 Exemple des savanes L3 ENS, Introduction, Barot

13 Définition? L3 ENS, Introduction, Barot

14 Répartition des ressources?
Coexistence? Répartition des ressources? L3 ENS, Introduction, Barot

15 Répartition des ressources a priori inéquitable
Lumière Système aérien Système racinaire L3 ENS, Introduction, Barot

16  La répartition des ressources semble favoriser les arbres
Pourquoi les arbres n’envahissent ils pas la savane? L3 ENS, Introduction, Barot

17 Comment expliquer le maintient de l’herbe?
2 stratégies démographiques différentes Pérenne Reproduction végétative et sexuée Reproduction plus précoce Pérenne Reproduction sexuée L3 ENS, Introduction, Barot

18 Réaction aux perturbations
Feu Herbivores Les herbes repoussent chaque année à partir du système racinaire Le arbres peuvent rejeter et développer de nouvelles branches Mais … L3 ENS, Introduction, Barot

19 Réaction aux perturbations
 Le feu et les herbivores augmentent la mortalité des plantules  Le feu et les herbivores maintiennent les arbres au stade ‘‘rejet’’, les empêchent de se reproduire   Limitent la démographie des arbres L3 ENS, Introduction, Barot

20 Exemple des plantes légumineuses
L3 ENS, Introduction, Barot

21 Limitation de la production primaire par l’azote
 Ajouter de l’azote minéral augmente presque toujours la croissance végétale  Quelles sont les sources d’azote minéral pour les écosystèmes naturels? Azote atmosphérique Azote de la MO du sol? Azote minéral du sol? Fixation par des bactéries L3 ENS, Introduction, Barot

22 Cas des légumineuses Indépendant pour l’azote Dépend de l’azote du sol
Fixation symbiotique L3 ENS, Introduction, Barot

23 Cas des légumineuses Fixation symbiotique Dépend de l’azote du sol
Indépendant pour l’azote Dépend de l’azote du sol Bon compétiteur pour l’azote du sol Mauvais compétiteur pour l’azote du sol Gagne la compétition quand le sol est pauvre en azote Gagne la compétition quand le sol est riche en azote L3 ENS, Introduction, Barot

24  Coût à la fixation symbiotique ?
Pourquoi les légumineuses perdent la compétition quand le sol est riche?  Coût à la fixation symbiotique ?  Échelle écologique Nourrir les bactéries symbiotiques  Échelle évolutive Coût d’entretient du système permettant la symbiose Spécialisation symbiose/absorption racinaire L3 ENS, Introduction, Barot

25  Effet des légumineuses sur le sol?
Notion de rétroaction  Effet des légumineuses sur le sol?  Production d’une litière riche en azote  Enrichissement du sol en azote  Conséquences à long terme? Cycles Temps L3 ENS, Introduction, Barot

26 Règles de transition  Les plantes fixatrices ne dépendent pas de la disponibilité en azote locale pour leur survie et leur recrutement  Les non- fixatrices peuvent coloniser les fixatrices mais pas l’inverse Mécanisme démographique

27 pas compte (comme les modèle de type Lotka Volterra).
Création d’hétérogénéité spatiale : répartition des plantes, disponibilité de l’azote

28 Effet d’une augmentation des dépôts azotés (ou apport d’engrais)
 Plus il y a d’apports d’azote plus les plantes non-fixatrices se développent  Passer un certain seuil les apports d’azote augmentent la production primaire

29  Détermine les propriétés globales de l’écosystème
Conclusion  Un processus démographique interagit avec la répartition des ressources  Détermine les propriétés globales de l’écosystème  Cause ultime? =Cause évolutive Pourquoi toutes les plantes n’ont pas évolué la fixation symbiotique? Coût de la fixation? Symbiose difficile à stabiliser? L3 ENS, Introduction, Barot

30 Conclusion Evolution PP Propriétés des écosystèmes
Stratégie d’acquisition des ressources Démographie Densité relative en légumineuses et graminées PP Propriétés des écosystèmes Richesse du sol en azote L3 ENS, Introduction, Barot

31 Effet des vers de terre sur les plantes
L3 ENS, Introduction, Barot

32 Importance écologique des vers
 Vers comme ingénieurs des écosystèmes  Effets sur la croissance des plantes? Effet généralement positif Accélère la minéralisation Production de phytohormones? L3 ENS, Introduction, Barot

33 De très nombreuses études
 Microcosmes  Cours terme  Production de biomasse Est-ce suffisant? Long terme? Démographie des plantes? L3 ENS, Introduction, Barot

34  Influencent potentiellement la survie relative des espèces végétales
Mécanismes  Influencent la répartition des ressources entre les espèces végétales  Influencent potentiellement la survie relative des espèces végétales  Influencent la fécondité  Influencent la germination Ingestion des graines Enterrent les graines L3 ENS, Introduction, Barot

35 Effet de 2 groupes fonctionnels de vers sur la démographie de 4 annuelles
Thèse de Kam-Rigne Laossi Trifolium dubium Cerastium glomeratum Veronica persicae Poa annua Et 5 espèces végétales Aporrectodea caliginosa (ver endogé) Lombricus terrestris (ver anécique)

36 Pourquoi peut on penser que différentes plantes répondent différemment aux vers?
Pourquoi peut on penser que différents vers auront des effets différents? L3 ENS, Introduction, Barot

37 Résultats Biomasse aérienne L3 ENS, Introduction, Barot

38 Résultats L3 ENS, Introduction, Barot

39 Résultats L3 ENS, Introduction, Barot

40 Bilan: Surtout effet de LT
Ressources 10 b 8 6 4 % of variation in number of seedlings 2 TD PA CG VP -2 -4 -6 Démographie L3 ENS, Introduction, Barot

41  Effet démographique positif Surtout sur la fécondité
Interprétation  Effet principal des vers = minéralisation Peu d’effet sur la biomasse des légumineuses  Effet démographique positif Surtout sur la fécondité Mécanismes?  Autres mécanismes d’action des vers? Stratégie d’allocation? L3 ENS, Introduction, Barot

42 Interprétation L3 ENS, Introduction, Barot

43 Conséquences sur les cycles légumineuses-graminées?
Sans vers de terre Temps Avec vers de terre Temps L3 ENS, Introduction, Barot

44 Conclucion L3 ENS, Introduction, Barot

45  Interaction constante entre processus fonctionnels et démographie
 L’évolution façonne ces interactions en aboutissant à des stratégies d’allocation  Notion de trade-off Pas de démon darwinien Pas de stratégie parfaite en toute circonstance Diversification des stratégies L’évolution façonne les propriétés des écosystèmes L3 ENS, Introduction, Barot