LV335, Liens communautés-fonctionnement
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Liens communautéfonctionnement S. Barot IRD, UMR 137 http://millsonia.free.fr/ 1 Plan Introduction Effets trophiques La biodiversité Rôles fonctionnels de la biodiversité 2 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Introduction 3 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Les fonctions de l’écosystème Production primaire Consommation Contrôle des flux de Décomposition LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot nutriments 4 Interactions biologie-physique/chimie La lumière comme source d’énergie universelle Le CO2 atmosphérique comme source de C La photosynthèse = une manière biologique de capter l’énergie solaire et de fixer le C atmosphériques Bien d’autres fonctions sont avant tout biologiques : décomposition … 5 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Interactions biologie-physique/chimie Le fonctionnement d’un écosystème suit les lois de la physique et de la thermodynamique Mais les processus biologiques jouent un rôle unique L’homme peut réaliser industriellement des réactions très complexes Mais l’homme ne peut se passer des systèmes écologiques Agriculture Combustibles fossiles 6 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Rôle des différents groupes trophiques? Complémentarité dans le recyclage Décomposeurs Matière organique Producteur primaire Nutriments minéraux CO2 Effet des chaînes trophiques? Producteur primaire Herbivores Consommateurs Matière organique Nutriments minéraux CO2 Décomposeurs 7 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Rôle de la diversité dans un groupe trophique? Il existe une grande diversité spécifique Espèce 1 Espèce 1 Espèce 1 Espèce 2 Espèce 3 ………. Espèce 2 Espèce 3 ………. Espèce 2 Espèce 3 ………. Producteur primaire Herbivores Consommateurs Matière organique Nutriments minéraux CO2 Décomposeurs Espèce 1 Espèce 2 Espèce 3 ………. LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 8 Effets trophiques 9 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Une très grande complexité Structure du réseau Stabilité Effet de la perte d’une espèce Plein de théories! 10 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Des questions plus simples Quel est l’effet des herbivores sur les plantes et la production primaire? Pourquoi les herbivores ne réduisent pas la biomasse de plante à un niveau bcp plus faible? Pourquoi la planète est-elle verte? 11 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Effets de herbivores sur les plantes Herbivorie à toutes les échelles 12 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Effets de herbivores sur la biomasse Diminution de la biomasse 13 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Effets de herbivores sur la démographie Diminution du nombre d’individus Exclusion totale 14 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Effets de herbivores sur la production primaire Stimulation de la repousse Effet positif par le recyclage Production primaire des nutriments minéraux Effet positif des herbivores pour une pression d’herbivorie intermédiaire? Pression d’herbivorie LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot N minéral 15 Facteurs limitant l’impact de l’herbivorie? Défenses contre les herbivores Épines Molécules de défense Lignine Terpène Phénols 16 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Facteurs limitant l’impact de l’herbivorie? Régulation des herbivores par les prédateurs Densité / Biomasses Pas de prédateur Prédateurs Producteurs primaires Herbivores Prédateurs 17 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Contrôle bottom-up ou top-down? Top-down Bottom-up Densité / Biomasses Densité / Biomasses Faible ressource (nutriments minéraux Ressource élevée (nutriments minéraux Producteurs primaires Herbivores Prédateurs LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 18 La biodiversité 19 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Qu’est ce que la biodiversité? Diversité génétique Diversité génétique à l’intérieur d’une espèce Diversité spécifique Nombre d’espèces Diversité fonctionnelle On regroupe les espèces en groupes d’espèce jouant le même rôle dans l’écosystème (groupes trophiques…) 20 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Une diversité immense et très mal connue Groupe Espèces déjà décrites Espèces à décrire estimation la plus haute estimation probable Virus 5 000 500 000 500 000 Bactéries 4 000 3 000 000 400 000 Champignons 70 000 1 500 000 1 000 000 Protozoaires 40 000 100 000 200 000 Végétaux 250 000 500 000 300 000 Vertébrés 45 000 50 000 50 000 Nématodes 15 000 1 000 000 500 000 Mollusques 70 000 180 000 200 000 Crustacés 40 000 150 000 150 000 Arachnides 75 000 1 000 000 750 000 Insectes 950 000 100 000 000 8 000 000 110 000 000 11 000 000 1 600 000 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 21 Pourquoi la biodiversité est-elle si mal connue? Difficulté avec les organismes ‘‘primitifs’’ souvent de petite taille Structuration de la recherche La taxonomie est un travail de fond, descriptif Indispensable mais ingrat Travail trop proche du travail des naturalistes / tout génétique et moléculaire actuel Une diversité dynamique (nouvelles espèces, disparition … ) LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 22 Pourquoi la biodiversité est-elle menacée? Pertes d’habitat 23 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Pourquoi la biodiversité est-elle menacée? Une emprunte humaine globale Pollution (pesticides, nitrates, CO2) Exploitation directe des espèces naturelles (pêche) Uniformisation des espèces cultivées Introduction d’espèces non contrôlée Changement climatique? 24 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Exemple de la pêche 25 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 3 écosystèmes menacés Récifs coralliens Mangroves Forêts équatoriales 26 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 3 écosystèmes menacés Mangroves Récifs coralliens Forêts équatoriales LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 27 Des écosystèmes avec une très grande biodiversité Pourquoi? Écosystèmes avec une grand productivité primaire Zones équatoriale : chaleur, humidité Multiplicité des niches écologiques Stabilité à l’échelle de l’année Zones peu touchées par les dernières glaciations 28 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Des écosystèmes menacés Pourquoi? Dans des pays en voie de développement Populations en fortes croissance Besoin de terres à cultiver (nourriture et agrocarburant, brésil…) Des ressources à exploiter (bois..) Aquaculture (mangrove, crevette) Réchauffement global (récifs?) 29 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Exemple de la ‘‘grenouille buffle’’ Introduction à l’Ouest des rocheuses Rana catesbeiana Tend à éliminer les autres espèces Plus compétitif Têtards peu consommés par les poissons LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Rana pipiens 30 Exemple de la ‘‘grenouille buffle’’ Des introductions volontaires 31 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Pourquoi se préoccuper de a la biodiversité? Un aspect culturel et esthétique La biodiversité comme source de service écosystémiques: +Source de molécules pour l’homme (pharmacie) + Détermine la capacité d’adaptation des écosystèmes + Augmente l’efficacité du fonctionnement des écosystèmes? LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 32 Principe de précaution? Une espèce disparue a disparu pour toujours 33 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot L’économie écologique Un nouveau courant Vise à quantifier la valeur monétaire des services fournis par la nature Services écosystémiques Conséquences: +Justifie les recherches en écologie + Justifie la protection + Permet des incitations économiques (marché du carbone, mesures agro-environnementales) Conséquences dans le cadre du libéralisme économique? LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 34 Rôles fonctionnels de la biodiversité 35 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Des réseaux trophiques plus stables? Résistance aux invasions? Effet positif sur la fonctionnement des écosystèmes? 36 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Diversité horizontale et verticale Duffy et al. 2007 Ecol. Lett. 37 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Notion de niche écologique Ensemble des conditions biotiques et abiotiques qui permettent à une espèce de vivre et de se reproduire Niche trophique : ensemble des ressources trophiques nécessaires à une espèce Niche trophique horizontale Niche trophique verticale Carnivore de premier niveau Taille ou qualité d’une ressource Omnivore Niveau trophique consommé LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 38 Masse d’une espèce Des réseaux trophiques plus stables? Le concept de stabilité équilibre équilibre perturbation temps perturbation temps Application aux réseaux trophiques 39 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Effet de la diversité sur les invasions? Faible diversité Invasion Niche trophique ou écologique Niche trophique ou écologique Forte diversité Niche trophique ou écologique LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Pas d’invasion Niche trophique ou écologique 40 Exemple d’une prairie tempérée Zavaleta 2004 Science 41 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Biodiversité horizontale et fonctionnement L’effet de la biodiversité horizontale a surtout été étudié pour les plantes Que se passe-t-il quand la biodiversité des Production primaire producteurs primaires augmente? ? Nb d’espèce de plantes 42 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Production primaire Production primaire Biodiversité horizontale et fonctionnement Complémentarité Niche trophique ou écologique Niche trophique ou écologique NB espèce de plantes + Plus il y a d’espèces plus elles occupent toutes les niches disponibles (occupation de l’espace) Plus il y a d’espèces plus elles utilisent toute la ressource disponible (eau, lumière, nutriments) LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 43 Biodiversité horizontale et fonctionnement Mécanismes de la complémentarité Utilisation complémentaire de la ressource 44 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’échantillonnage Biomasse potentielle à t et en monoculture Différentes espèces potentiellement présentes localement Sélection locale d’espèces Avec peu d’espèces on a peut de chance de rencontrer les espèces les plus productives : faible production primaire 45 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’échantillonnage Forte diversité Forte productivité de la communauté Faible diversité Faible productivité Quelle est l’hypothèse conduisant à cette conclusion? Surface occupée ou densité LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Surface occupée ou densité 46 Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’échantillonnage L’effet déchantillonnage augmente la production primaire si les espèces les plus productives en monoculture le reste en compétition avec d’autres espèces: Elles gagnent la compétition Elles occupent mieux l’espace Elles utilisent mieux les ressources 47 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot t=n+1 t=n Variance de la productivirté Faible diversité Forte diversité Biodiversité horizontale et fonctionnement Effet d’assurance Diversité LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot 48 Biodiversité horizontale et fonctionnement 49 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Expérience type Pool d’espèces Tirage au sort Monocultures N espèces = 2 N espèces = 5 N espèces… 50 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Exemples d’expérience sur des prairies Minnesota Biodepth : Europe Californie 51 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Synthèse des résultats Beaucoup d’effets significatifs de la biodiversité La biodiversité explique un faible pourcentage de la variabilité de la production entre les communautés expérimentales Pourquoi? Effets particulier de chaque espèce Interaction non-prédictible entre espèces Effet des groupes fonctionnels 52 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Les groupes fonctionnels et la redondance Groupe fonctionnel = groupe d’espèce ayant le même effet sur le fonctionnement de l’écosystème Exemple de groupe fonctionnel Les légumineuses Les graminée Les conifères A l’intérieur d’un groupe fonctionnel les espèces seraient équivalentes Cela ne servirait à rien d’augmenter la diversité intra-groupe fonctionnel Augmenter le nombre de groupes fonctionnels présent peut augmenter la productivité 53 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Rôle primordial des Légumineuse 54 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Interaction avec la fertilité, la disponibilité de la ressource limitante 55 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Conclusion 56 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot Un sujet très à la mode parce qu’il justifie l’étude de la biodiversité Un sujet très à la mode parce que la biodiversité diminue à cause de l’Homme Manque d’étude sur les mécanismes Manque d’étude sur ce qui se passe dans les communautés réelles (assemblage non aléatoire d’espèces, interaction compétitivité/productivité) Manque d’étude sur le lien entre la biodiversité d’autre groupes fonctionnels sur d’autres fonctions 57 LV 335, Communauté-fonctionnement, Barot
