Les adaptations du monde vivant au milieu désertique Aspects éthologiques et morphologiques développés par certains organismes face au manque d’eau Exposé présenté par Baptiste Bataille

Plan de l’exposé: Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Organismes vivants et adaptations développées Flore Faune Conclusions

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1/7 des terres émergées (pôles non-compris !!!) Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type « Planète bleue » (7/10 immergés) paradoxe 1/7 des terres émergées (pôles non-compris !!!) = déserts Soit près de 13. 10 6 Km2

populations humaines eau faune terres arables végétation Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type Autre paradoxe… Un désert est défini par… ce dont il est démuni! eau terres arables végétation populations humaines faune

Parent « Dictionnaire des sciences de l’environnement » Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type Parent « Dictionnaire des sciences de l’environnement » Régions du globe aux précipitations très faibles (<100mm/an) et caractérisées par une faible densité des organismes vivants et par une pauvreté floristique et faunistique. Campbell « Biology »: Biomes terrestres se caractérisant par des précipitations faibles (<250mm/an) Petit Robert: Régions très peu habitées dont les précipitations sont inférieures à l’évaporation. Biomes: écosystèmes terrestres ou aquatiques caractéristiques de grandes zones géographiques qui sont soumises à un climat particulier

Parent « Dictionnaire des sciences de l’environnement » Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type Parent « Dictionnaire des sciences de l’environnement » Régions du globe aux précipitations très faibles (<100mm/an) et caractérisées par une faible densité des organismes vivants et par une pauvreté floristique et faunistique. Campbell « Biology »: Biomes terrestres se caractérisant par des précipitations faibles (<250mm/an) Petit Robert: Régions très peu habitée dont les précipitations sont inférieures à l’évaporation. Biomes: écosystèmes terrestres ou aquatiques caractéristiques de grandes zones géographiques qui sont soumises à un climat particulier

Parent « Dictionnaire des sciences de l’environnement » Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type Parent « Dictionnaire des sciences de l’environnement » Régions du globe aux précipitations très faibles (<100mm/an) et caractérisées par une faible densité des organismes vivants et par une pauvreté floristique et faunistique. Campbell « Biology »: Biomes terrestres se caractérisant par des précipitations faibles (<250mm/an) Petit Robert: Régions très peu habitées dont les précipitations sont inférieures à l’évaporation. Biomes: écosystèmes terrestres ou aquatiques caractéristiques de grandes zones géographiques qui sont soumises à un climat particulier

T°air/1m sol > 40°C ombre T°air/sol > 76°C Définition et description des facteurs abiotiques d’un désert type T°air/1m sol > 40°C ombre T°air/sol > 76°C

Au sein des déserts (pôles exclus) Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Au sein des déserts (pôles exclus) 2 types de zones (intensité de sécheresse): les zones hyperarides: absence de précipitations pdt plusieurs années HRair < 20% voir 10% (exemple: ATACAMA (chili) 30 ans sans averse!!!) les zones arides: précipitations chaque années mais tjs < 250mm, irrégularité pb majeur, parfois en une seule journée

Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques

Comment se créent les déserts? Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Comment se créent les déserts? Combinaison de 4 facteurs: 2 zones de HP autour de l’équateur courants marins froids le long des côtes relief éloignement de la côte

Comment se créent les déserts? Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Comment se créent les déserts? Combinaison de 4 facteurs: 2 zones de HP autour de l’équateur courants marins froids le long des côtes relief éloignement de la côte

Comment se créent les déserts? Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Comment se créent les déserts? Combinaison de 4 facteurs: 2 zones de HP autour de l’équateur courants marins froids le long des côtes relief éloignement de la côte

Comment se créent les déserts? Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Comment se créent les déserts? Combinaison de 4 facteurs: 2 zones de HP autour de l’équateur courants marins froids le long des côtes relief éloignement de la côte

Comment se créent les déserts? Les différents types de déserts et leurs répartitions géographiques Comment se créent les déserts? Combinaison de 4 facteurs: 2 zones de HP autour de l’équateur courants marins froids le long des côtes relief éloignement de la côte

Organismes vivants et adaptations développées : la Flore

Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Il existe 3 types principaux de Plantes désertiques : 1 - Les plantes annuelles, ne vivent qu'une saison => doit produire assez de graines fécondes pour perpétuer l'espèce. graines dormantes : ne germent que lorsque le taux d'humidité est assez élevé pour favoriser une croissance rapide ( de la fin de l'hiver à la fin du printemps ). ex. : Lis du désert          Coqueret                  Onagre                       Asclépiade Lupin

Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 2 - Les Cactées ( plantes grasses ) Les Cactées : survivent aux longues périodes de sécheresse en emmagasinant de l'eau dans leurs tissus spongieux épines protègent la réserve d'eau et de nourriture de la plante et abritent le Cactus contre les rayons directs du soleil. Elles réduisent aussi les courants d'air superficiels qui causent l'évaporation de l'eau. Ex. : Peyote            Oponce        Mamillaire       Yucca

Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 3 - Les Arbustes et Arbres. La plupart des Plantes vivaces du désert = petits arbustes ligneux qui perdent leurs feuilles au cours de la saison sèche. par ex, Chez l'Ocotillo, feuillaison 2 fois par an correspondant aux 2 périodes annuelles de pluie ( printemps et automne ). Ex. : Mesquite         Palo verde         Sauge             Acacia         Hibiscus         Créosotier         Jojoba

Les stratégies d’adaptation des végétaux à la sécheresse Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Les stratégies d’adaptation des végétaux à la sécheresse Deux contraintes principales: rareté des précipitations évapotranspiration (pertes physiques dûes à évaporation combinées à transpiration des êtres vivants) Végétation observable dans désert mais aussi dans climat humide avec accés difficile à eau (ex: végétation épiphytiques => sur troncs)

Différentes stratégies: Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Différentes stratégies: limiter vie active à courtes période qd eau disponible stocker eau qd disponible et utiliser suivant besoins réduire pertes par évapotranspiration utiliser eau sous toutes ses formes (liquide ou gazeuse) aller chercher eau où elle se trouve

1. Plantes à organes aériens éphémères Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 1. Plantes à organes aériens éphémères 1ère stratégie: limite vie active à une période de l’année Végétaux dit « temporaires » ou « éphémérophytes » Cycle identique aux plantes annuelles des régions humides (germination des graines, développement végétatif, floraison et fructification) mais durée fortement raccourcie (qlq semaines voir qlq jours!!) souvent accompagné de phénomène de « nanisme »

2. Plantes poïkilohydres Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 2. Plantes poïkilohydres Habituellement, végétaux fanés = morts Ici, via processus de « réhydratation variable » (poïkilohydres), végétaux capables de reviviscence (aspect normal et fonctions vitales) qd présence d’eau et ce, même après dessication prolongée… (ex: mousses et lichens dans nos régions, dans désert, plantes à fleurs…)

3. Plantes grasses ou succulentes Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 3. Plantes grasses ou succulentes Adaptation la mieux connue face à sécheresse 2ème stratégie: stocker d’importantes quantités d’eau dans tissus spécialisés (feuilles, tiges…) Certaines Cactacées => deux ans sans eau, consomment 70% de leurs réserves hydriques… (ex: Gd cierges américains, > 10m, tiges renferment > 3.000L !!!) Autres stockent dans feuilles: Crassulacées, Aizoacées,… Voir adaptation particulière: dvlpmt de tiges à durée de vie limitée: plantes à caudex succulents Certaines Cactées, telles que Cereus qui fleurit la nuit, ont des fleurs qui s'ouvrent la nuit, généralement blanches et très odoriférantes.

3éme stratégie: réduire pertes par évapotranspiration Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 4. Sclérophylles, … 3éme stratégie: réduire pertes par évapotranspiration évapotranspiration essentiellement par feuille Solution? Sclérophyllie: feuilles persistantes, coriaces, rigides, svt épineuses à cuticule épaisse et stomates enfoncés dans cavités sous-foliaires => limiter transpiration, maintenir rigidité (même lors d’un déficit hydrique accrus) (ex: chêne vert en méditerranée)

4. … Microphylles et Aphylles Organismes vivants et adaptations développées : la Flore 4. … Microphylles et Aphylles Solution (suite)? Microphyllie: réduction de surface foliaire via « microfeuilles » ou présence d’aiguilles, d’écailles => limiter surface d’échange (ex: Ericacées (Bruyères) et Ericoïdes (morphologiquement proches des Bruyères), tamaris… Aphyllie: cas extrême = absence de feuilles, photosynthèse via la tige riche en chlorophylle (ex: Genêt à balais (chez nous sur versan mosan, pelouse calcaire…))

Dispositifs physiologiques limitant la transpiration chez les végétaux Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Dispositifs physiologiques limitant la transpiration chez les végétaux Plusieurs adaptations se manifestent: La plus efficiente = mouvement d’ouverture et fermeture des stomates en fonction de Hv, T° et HR (ex: plantes fixent CO2 durant la nuit (stomates ouverts: T° ) et photosynthétisent durant la journée(T° , stomates fermés)

Dispositifs physiologiques limitant la transpiration chez les végétaux Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Dispositifs physiologiques limitant la transpiration chez les végétaux Plusieurs adaptations se manifestent: Autre méthode = variation de la pression osmotique dans les feuilles qd élévation PO, évapotranspiration diminue => au plus fort de journée, concentration ionique augmente… (ex: salicornes…) pression osmotique: concentration ionique dans les cellules

Absorption de l’eau (liquide) Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Absorption de l’eau (liquide) Racines = organes d’absorption habituels Extension horizontale proche surface du sol où apports réduits Extension verticale qd nappes phréatiques profondes (ss dunaires) (ex: plantes de qlq cm avec racines de plusieurs mètres…)

Absorption de l’eau (vapeur/rosée) Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Absorption de l’eau (vapeur/rosée) Apport d’eau parfois uniquement sous forme rosée/brouillards bcp de cryptogames (lichens) = absorption directe via surface de l’organisme (gde richesse en lichens dans déserts côtiers ex: Namibie) Plantes a fleurs: dispositifs remarquables « racines à velamen » racines aériennes à épiderme épais jouant rôle d’éponge (ex: Broméliacées, important groupe d’épiphytes désertiques)

Phénomènes des convergences morphologiques Organismes vivants et adaptations développées : la Flore Phénomènes des convergences morphologiques S’adapter à la sécheresse ou périr: dilemme avec solutions mais en nombres limités… Apparition de convergences morphologiques entre familles végétales très diverses ayant adopté stratégies semblables!!! (au même titre qu’un dauphin ressemble + à un requin qu’à un chien, même si tout autrement niveau parenté…) plantes succulentes: parallélisme entre Cactacée américaine, euphorbe succulente africaine et Didiéracée malgache… appellation: Cactiformes…

Organismes vivants et adaptations développées : la Faune

Araignées, Scorpions et Solifuges Reptiles (lézards et serpents) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune Insectes Araignées, Scorpions et Solifuges Reptiles (lézards et serpents) Oiseaux Mammifères Hommes

1. Les insectes Bâtis pour survie: Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 1. Les insectes Bâtis pour survie: cuticule (chitine) imperméable => pas pertes d’eau par évaporation respiration discontinue via stigmates => s’ouvre qd certaine qtt de CO2 Passent maximum de tps sous surface du sol Si insectes volants, activité nocturne, 2 raisons: -> vol génère augmentation T° -> journée, air trop sec et fluide => faible résistance => moins « porteur »

Ténébrion du désert du Namib Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 1. Les insectes (suite) Exemples: Ténébrion du désert du Namib Collecte rosée matinale sur abdomen (muni de « poils ») Position => eau coule vers bouche Fourmi à miel Collecte nectar lors pluies Emmagasine sucre (10mois…) Reserve pour colonie Friandise recherchée…

2. Araignée et scorpions et solifuge Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 2. Araignée et scorpions et solifuge Araignées: présentes dans tous les déserts, population fonction de la population proie peu de toîles, svt sous le sol et chasse à vue (taille parfois élevée) mimétisme parfait…

2. Araignées, scorpions et solifuge (suite) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 2. Araignées, scorpions et solifuge (suite) Scorpions: créature la plus résistante du désert résistance aux fortes T° et taux de perte d’eau le + bas de tous animaux du désert Taille de 2 cm à 12cm, totalement nocturne, journée sous sol, cavité,…

2. Araignées, scorpions et solifuge (suite) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 2. Araignées, scorpions et solifuge (suite) Solifuge (scorpion du vent): créature la mieux adaptée au désert Apparenté aux scorpions et aux araignées ne vit que dans région les plus dénudées du désert Chasse la nuit en courant. Court si vite que œil humain ne peut le suivre… Régime très varié: reptiles, oiseaux, insectes…

Agame changeant ou Phrynosome Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 3. Les reptiles Vertébrés les plus nombreux ds déserts (nombre et diversité spécifique) De qlq cm à 1,5m, carnivores (insectes, reptiles, mammifères, oiseaux..) Sang froid (poïkilotherme vs homéotherme) Couleur décisive dans périodes d’activités: Claires: journée Sombres: aube et crépuscule Cas particulier: Agame changeant ou Phrynosome Change de couleur en fct de la journée => avantage évolutif

3. Les reptiles (suite) Les lézards, varans: Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 3. Les reptiles (suite) Les lézards, varans: Formes, couleurs, tailles variables:

3. Les reptiles (suite) Les geckos et scinques: Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 3. Les reptiles (suite) Les geckos et scinques: Deux techniques différentes de déplacement: Gecko: franges de poils sur pattes et doigts ou pattes palmées (…) déplacements plus rapides sur sol meuble Scinque: corps arrondi, pattes réduites (voir atrophiées) nage littéralement dans et sur le sable

3. Les reptiles (suite) Crotale cornu Les serpents: Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 3. Les reptiles (suite) Les serpents: Contrairement idées reçues, peu de serpents dans désert Activités variables: diurnes, enfouis sous surface avec tête dépassant, embusqués… nocturne, chasse active, recherche permanente Adaptation particulière: Crotale cornu Déplacements latéraux, avantage sur sol mou, corps = levier

Ganga unibande ou tétras des sables Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les oiseaux Oiseaux => avantages liés à aptitude au vol: Corps conçu pour opérer a T° + élévée (sac aériens, respiration à sens unique) Plumes servent d’isolant thermique Possibilité de faire gdes distances en peu de tps pour eau Cas particuliers: Ganga unibande ou tétras des sables Plumes du ventre hydrophiles Moyen de transport d’eau pour jeunes pulli

« Roadrunner » ou Courvite Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les oiseaux (suite) « Roadrunner » ou Courvite Adapté aux déplacements et chasse à vue sur le sol Espèce américaine Espèce saharienne

4. Les mammifères Vertébrés (homéothermes) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les mammifères Vertébrés (homéothermes) Généralement, de petites tailles (rongeurs phytophages) Manque de nourriture plus problématique que manque d’eau Adaptations: Conditionnement de l’air: nocturne, vie dans terrier avec entrée fermée Donc HR augmente, T° cst, perte en eau diminue Besoin en eau fraiche: Aptitude à prélever l’eau de la nourriture et à transformer Hydrate de carbone (graisse) en eau Pelage => isolant thermique

4. Les mammifères (suite) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les mammifères (suite) Adaptations particulières: Gerboise ou rat-kangourou Nocturne, pattes larges et longues (sauts sur sol meuble) Reins très performants Ne boit pas

4. Les mammifères (suite) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les mammifères (suite) Adaptations particulières: Fennec ou renard du désert Nocturne, petite taille, vit dans terrier, chasse à ouïe, Oreilles = gd surface de thermorégulation

4. Les mammifères (suite) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les mammifères (suite) Adaptations particulières: Gazelles Camélidés Pelage clair, diminution de 150 à 30 inspirations/minute Pelage adapté Deux doigts palmés (déplacements) Bosses graisseuses => eau

4. Les hommes… Homme pas adapté au désert : Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les hommes… Homme pas adapté au désert : sans eau, T°= 50°c => mort endéans 24 à 48h mais, ttes gdes zones désertiques peuplées (depuis préhistoire…) Différences entre populations = techniques d’adaptation Peau pigmentée = avantage face aux U.V. Le corps humain peut effectuer qlq « corrections » physiologiques mais ne possède pas de mécanisme empêchant la perte d’eau Hors, besoin journalier en milieu désertique = 9 litres

4. Les hommes (suite) Peuplades primitives : Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les hommes (suite) Peuplades primitives : Recherche perpetuelle d’eau => nomadisme (chasse et cueillette) 2 populations suivent encore ce mode de vie et seuls êtres humains « adaptés » au désert: Bindibus (aborigènes australiens) Suivent le mouvement des pluies Condition: région giboyeuse et « fertiles » Adaptation morphologique: Nez plat et large => respiration facilitée en milieu sec et poussiéreux

4. Les hommes (suite) Peuplades primitives : Boschimans (kalahari) Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les hommes (suite) Peuplades primitives : Boschimans (kalahari) Divisés en troupes qui règnent sur territoire de chasse défini Adaptation morphologique: Les boschimans ont perdu couche de graisse sous-cutanée stockent leur graisse dans fesses => corps plus vite rafraichi

4. Les hommes (suite) Caravanes du désert : Organismes vivants et adaptations développées : la Faune 4. Les hommes (suite) Caravanes du désert : Nomadisme accompagné de fonction de transport de biens et de personnes Autrefois, caravanes avec dromadaires = rôle de premier plan ds réseau commercial mondial Touaregs: Gd commercants (sel, auparavant => esclaves…) suivent distances +courtes entre 2 oasis (centre de commerce)

Conclusions Désert: milieu sans vie par définition.. Cependant, diversité spécifique élevée tant au niveau des vertébrés que des invertébrés Vie nocturne… Dans désert, la selection naturelle agit sur les organismes de manière radicale et transforme celui-ci en théâtre d’adaptations bien particulières

Parler du désert, ne serait-ce pas, d'abord, se taire, comme lui, et lui rendre hommage non de nos vains bavardages mais de notre silence ? [Théodore Monod]