Stœchiométrie des communautés microbiennes
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Pauline BRYERE Master 2 EFCE Année 2009-2010 Stœchiométrie des communautés microbiennes : comparaison d’écosystèmes aquatiques et terrestres Encadrement : Myriam Bormans et André-Jean Francez UMR ECOBIO 6553 Equipe Rôle de la Biodiversité dans les Processus Ecologiques i REMERCIEMENTS Je tiens tout d‟abord à remercier mes deux maîtres de stage, Myriam Bormans et André-Jean Francez, pour m‟avoir fait confiance et pour avoir toujours été disponibles lorsque j‟avais besoin d‟eux mais aussi pour leurs conseils. Je voudrais également remercier tout particulièrement Natalie Josselin et Marie-Paule Briand pour leur infinie patience et leur disponibilité. Sans leurs précieuses explications et leur dynamisme (il en faut pour tous les allers-retours entre les étages et les bâtiments, surtout quand il ne manque qu‟une fiole) je n‟aurais sans doute pas pu mener à terme les nombreuses analyses effectuées dans les temps requis. Mes remerciements vont également à Alexandrine, pour son aide dans l‟identification du phytoplancton et du zooplancton et pour le dosage de la chlorophylle ainsi qu‟à Guillaume, pour les profils. Merci à vous deux pour votre aide précieuse lors des sorties « aquatiques ». Je voudrais enfin remercier la promo EFCE, pour cette année qui est passée trop vite. Merci en particulier à Julia (qui se réveille en même temps que moi à l‟autre bout de la ville quand je mets mon réveil à 6h), Solène et Camille pour le soutien mutuel, les fous rires, tous les moments passés ensemble... Merci aussi à Pauline, Natacha, Emilien, Amaury, Michel, Quentin et Guillaume sans qui cette année n‟aurait pas été la même. Je finirais par un remerciement spécial à Nicolas, qui a eu le courage de me supporter et de me soutenir tout au long de la rédaction de ce rapport. ii SOMMAIRE INTRODUCTION .................................................................................................................................................. 1 MATERIEL ET METHODES ................................................................................................................................... 3 I/ DESCRIPTION DES SITES DE PRELEVEMENTS ..................................................................................................... 3 1) Prélèvements en milieu terrestre ....................................................................................... 3 2) Prélèvements en milieu aquatique .................................................................................... 3 II/ PREPARATION DES ECHANTILLONS ET ANALYSES .............................................................................................. 4 1) Préparation des échantillons ............................................................................................. 4 a. Sol et litière ......................................................................................................... 4 b. Echantillons d’eau et filtres ................................................................................. 5 2) Analyses............................................................................................................................ 5 a. Carbone .............................................................................................................. 6 b. Azote .................................................................................................................. 6 c. Phosphore ........................................................................................................... 6 d. Chlorophylle a ..................................................................................................... 7 e. Identification des espèces composant les communautés planctoniques .............. 7 III/ ANALYSES DES DONNEES........................................................................................................................... 7 RESULTATS ......................................................................................................................................................... 8 I/ MILIEU TERRESTRE .................................................................................................................................... 8 1) Rapport C/N ...................................................................................................................... 8 2) Effet des facteurs « sites » et « substrat » sur les autres variables ..................................... 9 3) Corrélations entres les différentes variables ...................................................................... 9 II/ MILIEU AQUATIQUE ............................................................................................................................... 11 1) Identification des espèces dans les différentes fractions .................................................. 11 2) Rapports C/N, C/P et N/P ................................................................................................ 12 a. Réservoir de La Chèze ........................................................................................ 14 b. Etang des Long Champs .................................................................................... 14 3) Chlorophylle a ................................................................................................................. 15 DISCUSSION...................................................................................................................................................... 16 I/ MILIEU TERRESTRE .................................................................................................................................. 16 II/ MILIEU AQUATIQUE ............................................................................................................................... 18 III/ COMPARAISON DES DEUX TYPES DE MILIEU ................................................................................................ 21 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................................ 23 iii INTRODUCTION La stœchiométrie écologique permet une approche différente de l‟approche classique utilisée en écologie pour étudier les relations trophiques. En effet, alors que les interactions entre les organismes et des organismes avec leur milieu sont souvent analysées à des échelles allant de l‟individu à l‟écosystème, la stœchiométrie écologique propose une approche basée sur les éléments chimiques. Cette discipline étudie ainsi l‟équilibre des éléments chimiques au sein des organismes dans leur milieu. Elle s‟intéresse également aux flux d‟énergie et de matière au sein des écosystèmes (Sterner et Elser, 2002). Les études sont principalement centrées sur le carbone (C) l‟azote (N) et le phosphore (P), considérés comme des éléments essentiels à la structure et au développement cellulaire. L‟utilisation des ratios de ces trois éléments chimiques permet une meilleure compréhension des réseaux trophiques et des écosystèmes sur plusieurs échelles, du contenu macromoléculaire aux processus écologiques dans leur globalité (Persson et al., 2010). Deux principes fondamentaux régissent la stœchiométrie écologique : la conservation de la matière (les quantités de chaque élément sont conservées dans les transferts réalisés au sein des chaînes trophiques) et l‟homéostasie. Initialement, l‟homéostasie est la capacité que peut avoir un système quelconque à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes qui lui sont extérieures. Le terme a été repris en biologie et défini comme la capacité des organismes à garder leur composition en éléments constante indépendamment des changements de composition chimique pouvant intervenir dans leur environnement et les ressources utilisées (Kooijman, 1995). Les organismes peuvent ainsi être caractérisés par une homéostasie stricte, c‟est-à-dire que les changements de stœchiométrie de la ressource n‟induisent pas de variation dans la composition de l‟organisme. C‟est le cas de la majorité des hétérotrophes qui, par des mécanismes pré-ingestion (sélection de la nourriture) et postingestion (excrétion) (Hall, 2009 ; Persson et al., 2010) sont capables de réguler leur concentration interne en éléments. A l‟inverse, les organismes autotrophes peuvent présenter des variations de leur stœchiométrie en réponse aux changements de composition du milieu (Droop, 1974 ; Ågren, 2004, 2008). La stœchiométrie des organismes non-homéostatiques peut suivre celle de la ressource selon une relation 1 : 1 ou diverger de cette relation, les ratios des organismes augmentant plus ou moins rapidement que ceux de la ressource (Rhee, 1978). Ces variations sont notamment possibles grâce à une « consommation de luxe » qui leur permet de stocker différents éléments en excès dans l‟environnement (Klausmeier et al, 2004, 2008). 1 En 1958, Redfield montrait que le rapport C : N : P du phytoplancton marin, d‟une valeur molaire de 106 : 16 : 1, est similaire à celui des eaux des océans. Il a également observé que l‟abondance des éléments et leurs ratios dans ces milieux sont contraints, suggérant que les fortes interactions entre les organismes et leur environnement entraînent les similarités observées au sein des ratios. Cet exemple de référence en stœchiométrie écologique est depuis au centre de la compréhension des écosystèmes marins (physiologie végétale, limitation de la production primaire par la ressource, échanges de CO2 entre l‟océan et l‟atmosphère, cycle de l‟azote dans l‟océan…). Il a permis de mieux comprendre l‟impact des processus biologiques sur la matrice globale de l‟océan. Le rapport de Redfield montre l‟importance de relier la stœchiométrie des organismes aux flux biogéochimiques, notamment dans l‟étude des réseaux trophiques. L‟objectif de mon stage a été de réaliser une étude comparative de stœchiométrie écologique des communautés de micro-organismes d‟écosystèmes aquatiques et terrestres, sélectionnés selon leur niveau trophique (oligotrophe et eutrophe). Nous nous sommes intéressés à la relation biomasse microbienne-ressource d‟un point de vue stœchiométrique, sur la base d‟analyses C /N /P effectuées sur ces communautés ainsi que sur la ressource disponible dans le milieu. Les milieux aquatiques et terrestres présentent un certains nombre de différences, notamment en ce qui concerne la distribution de la ressource. En l‟absence d‟un processus d‟homogénéisation tel que la turbulence en milieu aquatique, la matrice du milieu terrestre présente une grande hétérogénéité. La ressource est ainsi distribuée de manière plus hétérogène en milieu terrestre qu‟en milieu aquatique (McGroddy et al., 2004 ; Cleveland et Liptzin, 2007). Les communautés de micro-organismes étudiées en milieu aquatique sont constituées en majorité de phytoplancton et de quelques espèces de zooplancton alors que celle présentes en milieu terrestre sont dominées par les bactéries et les champignons. La comparaison entre écosystèmes terrestres et aquatiques porte donc également sur une comparaison entre organismes hétérotrophes (décomposeurs) d‟un côté et autotrophes de l‟autre. Selon les données connues quant à l‟homéostasie, une réponse différente est attendue entre ces deux types d‟organismes : une certaine plasticité des espèces phytoplanctoniques et une homéostasie plus stricte chez les décomposeurs. L‟influence de la position dans le réseau trophique a également pu être étudiée, par la présence d‟herbivores consommateurs de phytoplancton en milieu aquatique. 2 MATERIEL ET METHODES I) Description des sites de prélèvements Afin d‟observer la réponse des organismes aux variations de composition de la ressource, un site pauvre en nutriments (oligotrophe) et un site riche en nutriments (eutrophe) ont été échantillonnés pour les deux types d‟écosystèmes. 1) Prélèvements en milieu terrestre Les deux stations échantillonnées sont situées en forêt de Saint Aubain du Cormier. La forêt domaniale de Saint Aubain, située à 17 km de Rennes et 28 km de Fougères, s‟étend sur 4300 hectares, entretenus par l‟Office National des Forêts. - Lieu-dit « Tressardières », eutrophe : cette station se caractérise par une chênaiecharmaie reposant sur sol de type brunisol issu d‟une roche-mère calcaire. Les brunisols sont caractérisés par la présence d‟un horizon structural « S » très bien développé (structure en agrégats fins très nette) et un humus de type mull (quelques millimètres d‟épaisseur), dont le pH en forêt varie entre 5 et 6,5. - Lieu-dit « Rocher du Parc », oligotrophe : cette station est caractérisée par une hêtraiepinède, reposant sur un sol type podzosol issu d‟un substrat de grès. Les podzosols présentent pH très acide et sont caractérisés par un humus de type mor (de l‟ordre du centimètre). Pour chacune de ces stations, quatre réplicats ont été effectués sur les horizons OF (débris identifiables plus ou moins fragmentés) et A1 (horizon organo-minéral de surface, structuré, site du complexe argilo-humique). Ces deux types de substrat ont été choisis en raison de leur différence de composition et de stade de décomposition. Les échantillons ont été conservés à une température d‟environ 1°C afin de bloquer l‟activité microbienne. 2) Prélèvements en milieu aquatique - Réservoir d‟eau de La Chèze, site oligotrophe : les prélèvements d‟eau ont été effectués au niveau du barrage de Saint Thurial, situé à 20 km de Rennes. Cette retenue est la zone d‟approvisionnement en eau de la ville de Rennes. C‟est un bassin d‟une surface de 220 hectares et de 30 mètres de profondeur maximale. Le bassin 3 versant du réservoir abrite de nombreuses exploitations agricoles (cultures, élevages) ainsi que plusieurs industries (scierie, charcuteries industrielles, laboratoire pharmaceutique). - Etang des Longs Champs, site eutrophe : ce plan d‟eau est situé dans la ville de Rennes, à proximité des habitations, d‟un centre commercial et d‟une laiterie. La profondeur de cet étang est d‟environ 1 mètre. Les prélèvements d‟eau ont été effectués à l‟aide d‟une pompe péristaltique. Afin de récolter les différentes fractions de plancton, l‟eau pompée a été filtrée sur quatre tailles de filtres en nylon : 60 µm (zooplancton et microplancton), 20 µm (microplancton), 5 µm (nanoplancton) et 1 µm (picoplancton). La matière récoltée sur les filtres a été récupérée dans des tubes Falcon de 50 ml. Entre chaque fraction, un litre d‟eau a également été prélevé (eau brute >60 µm, entre 60 et 20 µm, entre 20 et 5 µm, entre 5 et 1 µm et <1 µm) pour les analyses d‟éléments totaux et dissous. Les prélèvements ont été effectués à une profondeur d‟un mètre à La Chèze et à 50 cm à l‟étang des Longs Champs en fonction de la profondeur de chaque plan d‟eau et de la disponibilité en lumière. Les échantillons ont été stockés en chambre froide à 4°C et analysés dans les jours suivant les prélèvements. II) Préparation des échantillons et analyses Différents dosages ont été effectués afin d‟estimer la composition en carbone, azote et phosphore des communautés microbiennes et de la ressource du milieu. La ressource a été estimée à partir de mesures des éléments totaux (Ptot, Ntot, Ctot) mais également de leurs différentes formes présentes (PO4, NO3, NH4). 1) Préparation des échantillons a) Sol et litière Les échantillons de sol et de litière ont été débarrassés des morceaux de bois, glands, racines et insectes. Les échantillons de sol ont été tamisés à 2 mm. Les feuilles des échantillons de litière ont été découpées au ciseau en morceaux d‟environ 1 cm². 4 Les dosages d‟éléments ont été réalisés sur des extraits de sol et de litière. Différents extractants ont été utilisés selon les éléments dosés : - Extraction H2O : éléments directement disponibles et accessibles pour la biomasse microbienne. Dosage du PO4, NH4, NO3, Ptot, Ntot, C inorganique (Ci) et C organique (Co). - Extraction au sulfate de potassium (K2SO4) : éléments fixés sur d‟autres éléments ou sur la matière organique mais potentiellement disponibles à la suite d‟une pluie par exemple. La biomasse microbienne en carbone et azote a également été estimée à partir de ces extractions. Dosages : Ntot, Ci, Co, NO3, NH4. - Extraction à l‟acide fluorhydrique (HF) : extraction du Ptot et estimation de la biomasse microbienne en phosphore pour les sols acides (Bray et Kurt, 1945). La biomasse microbienne a été estimée par la technique de fumigation-extraction. Les échantillons sont séparés en deux : une partie est extraite directement (partie non-fumigée NF) alors que l‟autre partie est fumigée avec du chloroforme puis extraite (échantillons fumigés F) (Brookes et al., 1985). La fumigation permet la lyse des cellules et la libération de leur contenu. La biomasse microbienne est obtenue en soustrayant la valeur des échantillons NF à celle des échantillons F (BM (X) = F (X) – NF (X)). b) Echantillons d’eau et filtres Les échantillons d‟eau prélevés en bouteille ont été dosés tels quels ou dilués au besoin. Le volume de la biomasse récoltée sur les filtres dans les tubes Falcon a été ajusté à 50 ml avec de l‟eau ultrapure afin de disposer d‟un volume suffisant pour toutes les analyses. Le volume filtré étant différent pour chaque échantillon, les concentrations en éléments ne sont pas comparables entre elles, nous n‟avons donc travaillé que sur les ratios. Les analyses d‟éléments totaux ont été effectuées sur tous les échantillons d‟eau et filtrés. Les éléments totaux analysés sur la biomasse filtrée et remise en suspension correspondent uniquement au contenu en éléments des micro-organismes alors que ceux dosés dans les échantillons d‟eau comprennent à la fois les éléments de la biomasse et dissous. Les analyses d‟ions (PO43-, NH4+ et NO3-) n‟ont été effectuées que sur les échantillons d‟eau filtrée à moins de 1 µm afin d‟avoir une estimation de la ressource dissoute. 5 2) Analyses a) Carbone Le carbone organique et inorganique contenu dans les extraits de sol et de litière et dans les échantillons d‟eau est dosé par l‟analyseur de carbone dissous (Bioritech OI-1010). L‟analyseur dose le carbone total puis élimine le carbone inorganique par acidification et ne conserve que le carbone organique. La teneur en carbone inorganique est obtenue par différence entre le carbone total et le carbone organique. b) Azote Les nitrates (NO3) et l‟azote total (Ntot) ont été analysés par flux continu (Bran&Luebbe) selon la méthode G-172-96 Rev.9. Une digestion préalable a été réalisée avant le dosage de l‟azote total. La minéralisation est réalisée avec ajout de soude (NaOH) et de peroxodisulfate (K2S2O8) aux échantillons, passés à l‟autoclave pendant 30 minutes à 120°C. L‟ammonium (NH4) a été dosé manuellement selon une méthode utilisant comme réactifs le nitro-prussiate de sodium et l‟hypochlorite de sodium. Après ajout des réactifs aux échantillons, la densité optique est lue à 635 nm. Les concentrations des échantillons sont obtenues grâce à une courbe d‟étalonnage réalisée selon le même protocole que les échantillons (Rodier et al, 1996). c) Phosphore L‟orthophosphate (PO4) a été dosé manuellement en utilisant des solutions de réactifs de molybdate antimoine et d‟acide ascorbique. Après ajout des réactifs à l‟échantillon, la densité optique est lue à 880 nm après 30 minutes de stabilisation de la réaction. Le phosphore total a été analysé au flux continu selon la même méthode que le Ntot (même minéralisation également) sur les échantillons d‟eau, les échantillons préparés à partir des filtres et les extraits aqueux de sol et de litière. La méthode adaptée de Bray et Kurt (1945) n‟ayant pas donné de résultats pour le dosage du phosphore total dans les extraits HF, nous avons utilisé une méthode basée sur la méthode Kjeldhal d‟estimation du phosphore total. Après neutralisation de l‟acidité et ajout d‟une solution d‟acide ascorbique et de réactif d‟Ecosse, la densité optique est lue à 880 nm. Nous n‟avons cependant pas obtenu de valeur de concentration avec cette méthode. En effet, la courbe étalon n‟est plus fiable au-delà d‟1 mg P.L-1. Or, les valeurs de densité optique 6 obtenue étaient bien supérieures aux densités optiques de la gamme étalon même après une dilution au 1/20ème. d) Chlorophylle a Les échantillons d‟eau ont été filtrés sur filtre en fibre de verre Whatman GF/C afin de doser la concentration en chlorophylle a selon la méthode de Lorenzen (1967). e) Identification des espèces composant les communautés planctoniques Les espèces des différentes fractions ont été observées, identifiées et comptées au microscope optique (x400 ou x100 selon la taille des organismes) afin de déterminer la composition des différentes fractions filtrées. III) Analyse des données Les rapports atomiques (C /N, C /P et N /P) ont été calculés à la fois pour la ressource disponible dans le milieu et pour la biomasse microbienne, exceptés les rapports C /P et N/ P de la biomasse microbienne du sol en raison de l‟absence de valeur de phosphore. Les rapports de la ressource ont été calculés à partir des valeurs de PO4, NO3+NH4 et carbone inorganique en milieu aquatique. Les ratios de la biomasse ont été calculés à partir des éléments totaux dosés sur la matière recueillie sur les filtres et remise en suspension. Les rapports éléments organiques/chlorophylle a ont également été déterminés en milieu aquatique. Les valeurs des éléments organiques ont été obtenues à partir des valeurs d‟éléments totaux dosés dans les échantillons d‟eau, auxquelles ont été retranchées les valeurs des éléments inorganiques dissous. Pour les écosystèmes terrestres, les rapports de la ressource ont été obtenus à partir des extraits aqueux (ressource disponible). Le rapport C/N de la biomasse a été calculé sur les extraits K2SO4 à partir de la différence entre échantillons fumigés et non fumigés. Nous avons ensuite testé les différences entre les ratios de la biomasse microbienne et de la ressource à l‟aide d‟une analyse de variance (ANOVA) suivie d‟un test post-hoc de Tukey, réalisés avec le logiciel R. Les données ne présentant pas une distribution normale (test de Shapiro) ont été transformées selon l‟équation y=log10(x). Les mêmes tests ont été utilisés pour comparer les valeurs de ratios entre les deux sites ainsi qu‟entre les différentes fractions du seston en milieu aquatique. 7 Les relations entre la biomasse microbienne et la ressource présente en milieu terrestre ont été analysées à l‟aide de tests de corrélation de Spearman, également réalisés avec le logiciel R. RESULTATS I) Milieu terrestre 1) Rapport C/N En raison du manque de données concernant le contenu en phosphore de la biomasse microbienne, le ratio C/N est le seul rapport à avoir été calculé pour les micro-organismes du sol et de la litière. Les ratios C/N de la biomasse microbienne du sol diffèrent significativement de ceux de la biomasse microbienne présente dans la litière (MANOVA, p=0.022). Il n‟y a en revanche pas de différence significative entre les sites pour un même horizon (p>0.05) (figure 1). A l‟inverse, une MANOVA réalisée sur le même ratio concernant la ressource montre une différence significative entre les deux sites échantillonnés (p<0.001) mais pas d‟effet de l‟horizon (p>0.05). Un effet de l‟interaction de ces deux facteurs (site et substrat) est observable à la fois pour la biomasse microbienne et pour la ressource disponible (figure 1). Figure 1 : Rapports C/N de la biomasse microbienne et de la ressource (moyennes) et écart-types. Se :sol eutrophe ; So : sol oligotrophe ; Le : litière eutrophe ; Lo ; litière oligotrophe On observe ainsi un « effet site » pour le rapport C/N de la ressource que l‟on ne retrouve pas pour la biomasse microbienne. Le rapport C/N de la biomasse microbienne n‟est pas corrélé à celui de la ressource (coefficient de corrélation de Spearman, r=-0.0029, p=0.99 ; figure 2). 8 Figure 2: Rapport C/N de la biomasse microbienne (BM) en fonction du rapport C/N de la ressource disponible dans le milieu. 2) Effet des facteurs « site » et « substrat » sur les autres variables Les analyses de variance multifacteurs nous permettent d‟observer si les facteurs « site » et « substrat » (sol et litière) ont un effet sur différentes variables de la ressource et de la biomasse microbienne (tableau 1). Les valeurs de biomasse microbienne en azote et carbone sont significativement différentes en fonction du site. On observe un effet du substrat sur le contenu en azote de la biomasse microbienne. Concernant la ressource disponible dans le milieu, les concentrations en azote et carbone diffèrent en fonction du site et du type d‟horizon alors que ces deux facteurs n‟ont aucun effet sur le phosphore total disponible. Tableau 1 : Valeurs des p-value des analyses de variance multifacteurs (MANOVA) Effet Site Effet Substrat NS 0.012 C/N (ressource) <0.001 NS MB-C <0.001 NS MB-N 0.01 0.01 Ctot (H2O) 0.004 <0.001 Ntot (H2O) 0.0014 0.0019 Ptot (H2O) NS NS C/N (MB) 3) Corrélations entre les différentes variables Il n‟y a pas de corrélation significative entre le contenu en azote de la biomasse microbienne et son contenu en carbone (tableau 2A). 9 Tableau 2 : Valeur des p-value des tests de corrélation de Spearman effectués sur différentes variables de ressource et de biomasse microbienne. A : tests sur les valeurs des deux horizons, B : tests réalisés sur les données sol uniquement. A Variables testées C/N (MB) - C/N (ressource) MBC-MBN MBC-Ctot (H2O) MBC-Ntot (H2O) MBC-C/N (ressource) Ntot (H2O) - Ctot (H2O) p-value 0.99 0.29 0.18 0.006** <0.001*** 0.007** B Variables testées C/N (MB) - C/N (ressource) MBC-MBN MBC-Ctot (H2O) MBC-Ntot (H2O) MBC-C/N (ressource) Ntot (H2O) - Ctot (H2O) p-value 0.98 0.069 0.002** 0.015* 0.002** 0.001** Le contenu en carbone des micro-organismes est corrélé négativement au rapport C/N de la ressource disponible (figure 3) : la concentration en carbone de la biomasse microbienne diminue lorsque le rapport C/N de la ressource augmente. Cette relation n‟existe pas pour la biomasse microbienne en azote et ce même rapport. Figure 3 : Contenu en carbone des micro-organismes du sol et de la litière en fonction du rapport C/N de la ressource disponible dans le milieu. La biomasse microbienne en carbone (BM-C) est également corrélée à l‟azote total disponible dans le milieu. Il n‟y a cependant pas de corrélation entre la BM-C et la quantité de carbone total disponible. Le contenu en azote des micro-organismes n‟est corrélé à aucune variable de la ressource. Les résultats des MANOVA ayant montré un effet « substrat » pour certaines variables, les mêmes corrélations peuvent être réalisées en séparant les sols des litières 10 (tableau 2B). Tous les tests de corrélation de Spearman effectués sur les échantillons correspondant aux litières sont non significatifs (p>0.05). Alors que seule la quantité d‟azote disponible était corrélée à la biomasse microbienne en carbone dans les analyses réalisées sur tous les échantillons, les tests effectués uniquement sur les valeurs des micro-organismes présents dans le sol montrent que la biomasse microbienne en carbone du sol est positivement corrélée à la fois au carbone, phosphore et à l‟azote total disponible dans le milieu (tableau 2B, figure 4). La biomasse microbienne en carbone est plus élevée sur le site eutrophe. Figure 4 : Contenu des micro-organismes en carbone en fonction des éléments totaux disponibles dans le sol (C, N, P). Le carbone de la biomasse microbienne est corrélé au rapport C/N de la ressource disponible : les micro-organismes du site eutrophe contiennent ainsi davantage de carbone que ceux du site oligotrophe (figure 4). Le contenu en azote de la biomasse microbienne du sol n‟est en revanche corrélé à aucune des variables du milieu. II) Milieu aquatique 1) Identification des espèces présentes dans les différentes fractions Les communautés de phytoplancton des deux sites échantillonnés sont dominées par des espèces de chlorophycées. Cette famille est majoritairement représentée par le genre 11 Sphaerocystis au réservoir de La Chèze et par le genre Scenedesmus à l‟étang des Longs Champs où l‟on peut également remarquer une forte présence de cyanobactéries (genre Oscillatoria). Les fractions >60 µm pour les deux sites et 20-60 µm à La Chèze contiennent aussi une grande quantité de zooplancton (tableau 3) que l‟on ne retrouve pas dans les fractions plus petites, composées uniquement d‟espèces phytoplanctoniques. Tableau 3 : Composition des communautés planctoniques selon la taille des filtres utilisés, au réservoir d’eau de la Chèze (A) et à l’étang des Longs Champs (B). A-LA CHEZE >60 µm 20-60 µm 5-20 µm 1-5 µm Chlorophycées ++ +++ +++ ++ Cyanobactéries ++ + + +++ Diatomées + + + + Autres (phytoplancton) ++ +++ + - Zooplancton ++ + - - B-LONGS CHAMPS >60 µm 20-60 µm 5-20 µm 1-5 µm Chlorophycées +++ +++ +++ +++ Cyanobactéries + +++ +++ +++ Diatomées - + + + Autres (phytoplancton) + + + - Zooplancton +++ - - - 2) Rapports C/N, C/P et N/P Les analyses de variance multifacteurs effectuées sur les valeurs de ratios des fractions et de la ressource révèlent une différence significative des rapports C/N, C/P et N/P (p<0.001) ainsi qu‟un effet du site sur les ratios C/P et N/P (p<0.001). Les rapports C/N, C/P et N/P du nanoplancton (5-20 µm) se distinguent de ceux des autres fractions, notamment les fractions contenant du zooplancton (ANOVA suivie d‟un test post-hoc de Tukey sur données transformées, p>0.05). 12 30 La Chèze Longs Champs 197.4 25 C/N 20 15 10 5 0 Ressource >60 µm 60-20 µm 20-5 µm 5-1 µm Figure 5 : Rapport C/N atomique de la ressource disponible et des fractions de micro-organismes pour les sites de La Chèze et des Longs Champs. Les rapports C/N et C/P de la ressource disponible dans le milieu sont plus élevés pour le site des Longs Champs en raison d‟une forte concentration en carbone inorganique (respectivement p=0,001 et p<0.001) alors que le ratio N/P est plus faible pour ce même site par rapport au réservoir de La Chèze (p<0.001) (figures 5, 6 et 7). Les rapports C/N, C/P et N/P des fractions de micro-organismes varient en fonction du site (respectivement p=0.009 ; p=0.006 et p<0.001). 100 La Chèze Longs Champs 632.5 179.4 C/P 80 60 40 20 0 Ressource >60 µm 60-20 µm 20-5 µm 5-1 µm Figure 6 : Rapport C/P atomique de la ressource disponible et des fractions de micro-organismes pour les sites de La Chèze et des Longs Champs. 13 25 La Chèze Longs Champs 20 N/P 15 10 5 0 Ressource >60 µm 60-20 µm 20-5 µm 5-1 µm Figure 7 : Rapport N/P atomique de la ressource disponible et des fractions de micro-organismes pour les sites de La Chèze et des Longs Champs. a) Réservoir de La Chèze La fraction 5-20 µm correspondant au nanoplancton ne présente de différence significative avec la ressource pour aucun des rapports (tableau 4A, figure 5, 6 et 7). La stœchiométrie de cette fraction est ainsi similaire à la ressource disponible dans le milieu. On remarque également que les fractions > 60 µm et 20-60 µm ont relativement la même composition en éléments (ratios similaires). Le rapport C/N n‟est pas significativement différent entre la ressource disponible et les fractions, sauf la plus petite fraction (1-5 µm). Les deux autres rapports de la ressource présentent une différence significative avec les fractions, sauf la fraction 5-20 µm. b) Etang des Longs Champs Les rapports C/N/P de la ressource disponible pour les micro-organismes sont différents quelle que soit la fraction. En revanche, le ratio N/P est similaire pour toutes les fractions (p > 0.05). On peut également constater qu‟il n‟y a aucune différence significative entre les rapports des fractions 5-20 µm et 1-5 µm (tableau 4B, figures 5, 6 et 7). 14 Tableau 4 : Valeur des p-value des analyses de variance et des tests post-hoc de Tukey effectués sur les rapports C/N, C/P et N/P sur les sites de La Chèze (A) et des Longs Champs (B). R : ressource, F : >60 µm, G : 20-60 µm, H : 5-20 µm, I : 1-5 µm, NS: > 0,05. p-value A-LA CHEZE C/N C/P N/P ANOVA <0.001 <0.001 <0.001 R-F NS <0.001 <0.001 R-G NS <0.001 <0.001 R-H NS NS NS R-I <0.001 <0.001 <0.001 G-F NS NS NS H-F NS <0.001 <0.001 I-F 0.009 0.0023 NS H-G NS <0.001 <0.001 I-G 0.016 0.003 NS I-H 0.002 <0.001 <0.001 B-LONGS CHAMPS C/N C/P N/P ANOVA <0.001 <0.001 <0.001 R-F <0.001 <0.001 0.005 R-G <0.001 <0.001 <0.001 R-H <0.001 <0.001 0.0015 R-I <0.001 <0.001 0.008 G-F NS 0.011 NS H-F 0.048 0.045 NS I-F NS 0.042 NS H-G <0.001 <0.001 NS I-G <0.001 <0.001 NS I-H NS NS NS TUKEY TUKEY 3) Chlorophylle a Les valeurs de chlorophylle a (Chla) mesurées avec la méthode de Lorenzen sur les échantillons d‟eau montrent que la biomasse de phytoplancton est plus importante aux Longs Champs qu‟à La Chèze (tableau 5). Les rapports éléments/Chla nous permettent de confronter ces mesures avec les rapports C organique/Chla, N organique/Chla et P organique/Chla attendus (Reynolds, 1993) de valeurs respectives 50, 10-20 et 1. 15 Les valeurs obtenues à La Chèze pour le carbone et l‟azote sont beaucoup plus élevées que celles attendues, traduisant une probable source de carbone et d‟azote organiques (tableau 5A). Les rapports Co/Chla et No/Chla aux Longs Champs concordent avec les valeurs prédites (tableau 5B). Le rapport Po/Chla en revanche est plus élevé que celui attendu, indiquant une source externe de phosphore organique et/ou un stockage du phosphore par les organismes. Ce même rapport montre une extrême variabilité sur le site oligotrophe (tableau 5A). Tableau 5 : Valeurs de chlorophylle a mesurées sur les eaux prélevées entre les filtres (A : eau brute >60 µm, B : entre 60 et 20 µm, C : entre 20 et 5 µm, D : entre 5 et 1 µm, E : < 1 µm) sur les sites du réservoir de la Chèze (A) et de l’étang des Longs Champs (B). Co : carbone organique, No : azote organique, Po : phosphore organique. A-LA CHEZE Chla (mg.L-1) Co/Chla No/Chla Po/Chla A 0.003 2114.92 1113.93 6.29 B 0.004 1633.79 875.21 3.17 C 0.003 2052.72 1104.04 0.37 D 0.001 6897.81 3797.74 59.40 E 0.001 7193.09 4314.17 38.51 B- LONGS CHAMPS Chla (mg.L-1) Co/Chla No/Chla Po/Chla A 0.10 63.58 12.198 27.68 B 0.12 51.91 10.390 24.98 C 0.11 53.79 10.666 25.37 D 0.08 61.57 14.796 29.96 E 0.08 63.69 11.701 16.56 DISCUSSION I) Milieu terrestre La stœchiométrie des relations biomasse microbienne-ressource a été caractérisée dans deux types de substrat (sols et litières) associés à différents degrés trophiques (oligo- et eutrophe). Le stock en carbone et le stock en azote de la biomasse microbienne sont significativement plus élevés dans le site eutrophe (Tressardières) pour lequel les rapports C/N de la ressource disponible (extraits aqueux) sont les plus faibles. Dans ce site, l‟humus est de type „mull‟ et repose sur un brunisol issu d‟une roche-mère calcaire et d‟une végétation de chênes et de charmes dont les litières sont recyclées plus rapidement que celles de hêtres et 16 de pins sylvestres, caractéristiques du site oligotrophe (Paul et Clark 1996 ; Gobat et al, 1998). Le sol oligotrophe ayant une moins bonne qualité nutritive de par la moins bonne dégradation de la matière organique, l‟activité microbienne et les stocks de carbone microbien y sont moins élevés que dans le site eutrophe, plus riche en azote (ANOVA, p < 0.01). Cet élément serait ainsi limitant dans la production de biomasse pour les micro-organismes du site oligotrophe (tableau 1). Dans les sols podzoliques comme celui de Rocher du Parc (station oligotrophe), la biomasse microbienne présente un C/N plus élevé (figure 1), ce qui peut s‟expliquer par une dominance des champignons se développant préférentiellement sur des substrats pauvres en azote (Gobat et al, 1998). Si le contenu en azote des micro-organismes varie en fonction du site, il n‟y a en revanche pas de corrélation observable avec la ressource disponible. La biomasse microbienne en carbone est en revanche corrélée à la disponibilité en azote lorsque toutes les données sont analysées et aux trois éléments dans le sol uniquement. Selon Cleveland et Liptzin (2007), qui obtiennent des résultats similaires, cela suggère que la biomasse microbienne est strictement définie par le contenu en éléments du sol. La biomasse microbienne azote et la biomasse microbienne carbone ne sont pas corrélées lorsque toutes les données sont analysées ensemble (litière et sol). Si le test de corrélation n‟est pas significatif pour les données de sol uniquement, nous pouvons observer une tendance de la biomasse microbienne azote à augmenter avec la biomasse microbienne carbone (p= 0.069). Une relation linéaire entre ces deux éléments de la biomasse microbienne du sol a pourtant déjà été mise en évidence (Cleveland et Liptzin, 2007). Le nombre peu important de données peut expliquer que cette relation n‟apparaisse pas clairement dans notre étude. Les champignons étant moins riches en azote que les bactéries, la biomasse microbienne en azote augmenterait moins rapidement que le carbone dans ce substrat. En revanche, les micro-organismes du sol, comprenant une majorité de bactéries, voient leur biomasse azote augmenter plus rapidement avec l‟assimilation de carbone. Cleveland et Liptzin (2007) observent des relations linéaires entre les trois éléments de la biomasse microbienne du sol. Les concentrations en nutriments de la biomasse microbienne seraient ainsi « contraintes », ce qui expliquerait l‟homéostasie constatée chez les micro-organismes. Les rapports C/N de la biomasse microbienne sont plus élevés dans le sol que dans la litière. Cette différence peut s‟expliquer par la composition des communautés présentes dans chacun des substrats échantillonnés. En effet, dans le sol la matière organique est plus complexe (humification) que dans la litière partiellement décomposée (Paul et Clark, 1996 ; McGuire et al., 2010). 17 Les C/N microbiens obtenus dans les litières et les sols étudiés varient de 4.6 à 11.7, ce qui concorde avec les données de la littérature concernant les écosystèmes forestiers (Wright et Coleman 2000 ; Cleveland et Liptzin, 2007). Nos résultats ne permettent pas de mettre en évidence de corrélation entre le rapport C/N de la biomasse microbienne et celui de la ressource disponible (extrait aqueux), que l‟on s‟intéresse à l‟ensemble des substrats (sols et litière) ou uniquement au sol ou à la litière. Alors que le rapport C/N de la ressource diffère significativement (p<0.001) entre le site eutrophe (12.26 2.8) et le site oligotrophe (17.79 3.5), celui de la biomasse microbienne ne présente pas de différence significative (p=0.42). Le rapport C/N de la biomasse microbienne n‟est pas non plus corrélé aux autres ratios de la ressource (C/P et N/P) ni aux éléments disponibles (extrait aqueux C, N et P). Les communautés microbiennes du sol sont principalement composées de bactéries et de champignons, organismes hétérotrophes présentant une forte homéostasie (Persson et al., 2010). Ainsi, les changements de stœchiométrie de la ressource n‟induisent pas de variations de composition C-N de l‟organisme (Sterner et Elser, 2002), la régulation s‟effectuant par des mécanismes de sélection des substances nutritives et d‟excrétion. La stœchiométrie des communautés microbiennes du sol et de la litière, étudiée ici par le C/N, ne varie pas avec celle de la ressource disponible dans le milieu. Ces micro-organismes peuvent donc être qualifiés d‟homéostatiques. Les variations du ratio C/N observées dans cette étude proviennent des différences dans la structure des communautés entre sol et litière et de la proportion relative entre bactéries et champignons. II) Milieu aquatique Deux sites de degrés trophiques différents ont également été étudiés afin de caractériser la stœchiométrie des relations biomasse-ressource. Le fractionnement de la biomasse a permis une approche comparative entre le phytoplancton (producteurs primaires) et le zooplancton (herbivores). Les rapports C/N, C/P et N/P obtenus à partir de la ressource sous forme d‟éléments inorganiques dissous sont significativement différents entre les sites eutrophe et oligotrophe. Les ratios C/P et C/N très élevés sur le site des Longs Champs (eutrophe) mettent en évidence une source extérieure de carbone inorganique. Le site étant situé en centre ville, à proximité d‟habitations, d‟un centre commercial et d‟une laiterie, de nombreuses sources de pollution sont possibles et expliqueraient ces concentrations élevées en carbone inorganique. Le rapport N/P est plus faible aux Longs Champs que dans le réservoir oligotrophe de La Chèze. Ce 18 milieu eutrophe est très riche en orthophosphate mais présente des concentrations similaires à celles obtenues en milieu oligotrophe en nitrate et ammonium. La production primaire en milieu aquatique continental est souvent limitée par le phosphore (Hecky et Kilham, 1988 ; Elser et al, 1990). La faible valeur du rapport N/P en milieu eutrophe montre que le phosphore n‟est pas limitant dans l‟étang des Longs Champs mais pourrait conduire à une limitation en azote. On peut également constater que le niveau trophique du milieu a un effet sur les rapports C/P et N/P des fractions (Tukey, p<0.001). Les concentrations en chlorophylle a (Chla) sont 20 fois plus élevées sur le site eutrophe, traduisant une forte production primaire. Le milieu non carencé en phosphore permet une production de biomasse beaucoup plus importante que dans le réservoir oligotrophe où le rapport N/P est plus élevé. Alors que les rapports Co/Chla et No/Chla au site eutrophe correspondent aux valeurs prédites, le rapport Po/Chla est beaucoup plus élevé que celui attendu. Le phosphore inorganique dissous, présent en forte concentration, serait ainsi assimilé et stocké sous forme de polyphosphates (Rhee, 1973 ; Siderius et a.l, 1996 ; Jaeger et al., 1997) par les micro-organismes dont la concentration en cet élément devient très importante. Une source externe de phosphore organique ne peut cependant pas être exclue et s‟ajouter ainsi à la forte quantité de phosphore organique dosée dans les échantillons d‟eau. Les fortes valeurs des rapports Co/Chla et No/Chla obtenues sur le site oligotrophe mettent en évidence une entrée de carbone et d‟azote organiques dans le réservoir. Cette matière organique pourrait être issue du lessivage des sols du bassin versant du réservoir (Freeman et al., 2001). Des apports dus aux crues des rivières qui alimentent le réservoir sont également possibles (Gruau et al., 2004). Les deux sites se caractérisent par différentes espèces dominant les communautés phytoplanctoniques. Les chlorophycées sont largement présentes à la fois dans l‟étang des Longs Champs et au réservoir de La Chèze mais les espèces identifiées appartiennent respectivement aux genres Scenedesmus et Sphaerocystis. Les niches écologiques de ces espèces, décrites par Reynolds (2006), sont cohérentes avec sites étudiés. En effet, Scenedesmus est caractéristique des lacs peu profonds généralement riches en nutriments et ne tolère pas de carence en phosphore. Sphaerocystis peut tolérer de faibles concentrations en nutriments et particulièrement une carence en phosphore et se développe dans les couches de surface des eaux peu turbides. Les cyanobactéries du genre Oscillatoria, observées en grande quantité sur le site eutrophe, tolèrent de faibles apports de lumière. Leur présence est, comme toutes les cyanobactéries, favorisée par un faible rapport N/P de la ressource (Smith, 1983). 19 Les filtrations ont permis la séparation des organismes selon leur taille. Sur le site de La Chèze, la fraction 5-20 µm a une stœchiométrie différente des trois autres fractions alors que les fractions >60 µm et 20-60 µm ont des ratios C/N, C/P et N/P similaires (figures 5, 6 et 7). Il y a donc une différence de ratio entre la fraction ne contenant que du phytoplancton et celles ayant à la fois zooplancton et phytoplancton. Cette observation met en évidence la différence de composition et de stœchiométrie entre zoo- et phytoplancton. Les rapports C/N/P des herbivores sont généralement moins élevés que ceux de leur nourriture (Elser et al, 2000). Cette tendance s‟observe dans les ratios obtenus au cours de cette étude, même si la part de zooplancton dans les fractions n‟est pas déterminée. Les tendances ne sont pas aussi nettes au site eutrophe où le rapport N/P est similaire pour toutes les fractions, alors que le rapport C/P diffère sur presque toutes les fractions. Seules les fractions 1-5 µm et 5-20 µm présentent une stœchiométrie similaire en raison de leur composition identique d‟espèces phytoplanctoniques. Les ratios C/N, C/P et N/P de la fraction 5-20 µm sont similaires à ceux de la ressource sur le site oligotrophe, au contraire des autres fractions. Comme l‟avait déjà montré Redfield en 1958 ainsi que d‟autres études par la suite (Rhee, 1978 ; Klausmeier et al., 2004 ; Persson et al., 2010) les espèces phytoplanctoniques ont des compositions relativement semblables à celles du milieu dans lequel elles se trouvent, suggérant de fortes interactions entre la production primaire due au phytoplancton et les cycles biogéochimiques. Ces espèces ne sont ainsi pas homéostatiques et présentent des variations de leur stœchiométrie en fonction de la stœchiométrie de la ressource. Les fractions contenant du zooplancton ont des rapports C/P et N/P différents de ceux de la ressource en raison de la présence d‟organismes hétérotrophes, qui régulent leur composition en éléments (Persson et al., 2010). Sur le site des Longs Champs, les rapports de la ressource sont tous différents de ceux des organismes. Les ratios C/P et C/N de la ressource, en raison d‟un apport de carbone inorganique, sont anormalement élevés et difficilement comparables à ceux des fractions. Le carbone n‟étant pas un élément limitant, si sa concentration augmente de manière considérable dans le milieu, il ne sera pas assimilé par les producteurs primaires. Le rapport N/P des fractions est inférieur à celui de la ressource. Cela peut être dû à la forte concentration en phosphore du milieu et au stockage de cet élément par le phytoplancton. En effet, lorsque le milieu est très riche en phosphore et limité en azote, les autotrophes peuvent stoker cet élément sous forme de polyphosphate (Rhee, 1973 ; Siderius et al., 1996 ; Jaeger et al., 1997) et ainsi présenter un rapport N/P faible (Greenwood, 1976 ; Miyashita et Miyazaki, 1992). 20 La réponse des micro-organismes, en particulier des autotrophes, varie donc en fonction du niveau trophique du milieu dans lequel ils se trouvent. En effet, les communautés de phytoplancton du site oligotrophe ont une stœchiométrie similaire à celle de leur environnement, alors que les micro-organismes du site eutrophe présentent un rapport N/P différent de la ressource. La stœchiométrie des producteurs primaires et de leurs consommateurs diffère à la fois au niveau des valeurs de ratios C/N, C/P et N/P et dans leur réponse à la stœchiométrie de la ressource : alors que les espèces de zooplancton présentent une certaine homéostasie vis-à-vis de la ressource, le phytoplancton montre davantage de plasticité. III) Comparaison des deux types de milieu Les communautés de micro-organismes des deux types d‟écosystèmes étudiés se distinguent par leur composition. Les communautés microbiennes terrestres sont composées principalement de bactéries et de champignons, organismes hétérotrophes décomposeurs de la matière organique. En milieu aquatique, les communautés sont dominées par des espèces phytoplanctoniques (autotrophes) et quelques espèces de zooplancton (hétérotrophes). Deux niveaux trophiques sont ainsi représentés dans ces communautés. Au cours de cette étude, nous avons pu mettre en évidence une différence entre la réponse des organismes autotrophes et celle des organismes hétérotrophes. Comme de nombreuses études l‟ont déjà démontré (Rhee, 1978 ; Sterner et Elser, 2002 ; Cleveland et Liptzin, 2007 ; Persson et al., 2010), les organismes hétérotrophes ont davantage tendance à être homéostatiques vis-à-vis de la ressource disponible alors que les organismes autotrophes montrent une certaine plasticité dans leur stœchiométrie en fonction de celle du milieu. Des similarités sont observables entre les deux milieux. Il n‟est ainsi pas étonnant que la biomasse microbienne globale soit plus importante pour les sites eutrophes que pour les sites oligotrophes. Nous avons également observé des variations de la stœchiométrie en fonction de la composition des communautés à la fois dans les écosystèmes terrestres et dans les écosystèmes aquatiques étudiés. La stœchiométrie de la biomasse microbienne en milieu terrestre varie notamment en fonction du rapport bactéries/champignons. Les milieux aquatiques montrent également des différences de stœchiométrie entre les organismes. Les herbivores ont ainsi des rapports plus faibles que ceux des micro-algues consommées (Elser et 21 al, 2000 ; Hall et al, 2004). La stœchiométrie des espèces de micro-algues peut présenter une extrême d‟une espèce à l‟autre (Elser et al, 2000 ; Sterner et Elser, 2002). Par exemple, le rapport C/P du phytoplancton s‟étend sur une gamme de valeurs allant de 50 à 1000 alors que celui du zooplancton a une amplitude plus restreinte variant de 50 à 275 (Elser et al., 2000). Cette étude préliminaire a permis de mettre en évidence certaines tendances concernant la stœchiométrie des communautés microbiennes mais devrait être approfondie. La stœchiométrie des organismes sur plusieurs niveaux trophiques (consommateurs) devrait être étudiée afin de comprendre l‟impact de la stœchiométrie de la ressource sur l‟ensemble du réseau trophique. En milieu aquatique, phytoplancton et zooplancton devraient ainsi être nettement séparés dans des fractions bien distinctes. De même dans les écosystèmes terrestres, bactéries et champignons pourraient être identifiés afin d‟en déterminer les proportions relatives. L‟échantillonnage des invertébrés prédateurs des bactéries et champignons a également été envisagé. Une connaissance plus approfondie des flux d‟éléments serait nécessaire, notamment des plans d‟eau étudiés. Le bilan des entrées et sorties de carbone, d‟azote et de phosphore des sites échantillonnés permettrait de vérifier les hypothèses avancées pour justifier les différents apports mis en évidence dans cette étude. Dans le contexte actuel de changements globaux susceptibles d‟altérer les ratios des éléments présents dans le milieu, la stœchiométrie écologique est un outil permettant de prédire quels seront les effets de ces changements sur la production primaire, et à plus grande échelle sur l‟ensemble des réseaux trophiques. Il est ainsi nécessaire de bien caractériser les différents éléments au sein des organismes et des écosystèmes afin de mieux anticiper leur fonctionnement et leur réponse aux changements globaux. 22 BIBLIOGRAPHIE Ågren G.I., 2004. The C:N:P stoichiometry of autotrophs: theory and observations. Ecology Letters 7:185–91. Ågren G.I., 2008. Stoichiometry and nutrition of plant growth in natural communities. Annual Review of Ecology and Systematics 39:153–70. Bray R.H., Kurtz L.T., 1945. Determination of total, organic and available forms of phosphorus in soils. Soil Science 59: 39-45. Brookes P.C., Landman A., Pruden G., Jenkinson D.S., 1985. 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Princeton University Press, Princeton. Wright C.J., Coleman D.C., 2000. Cross-site comparison of soil microbial biomass, soil nutrient status, and nematode trophic groups. Pedobiologia 44 : 2-23. 25 Résumé : La stœchiométrie écologique étudie l‟équilibre des éléments chimiques au sein des organismes dans leur milieu et permet de coupler les approches biogéochimiques aux niveaux d‟organisation des communautés et/ou des écosystèmes. Dans le contexte actuel de changements globaux, cette discipline permet de prédire l‟impact des variations des rapports en éléments présents dans l‟environnement sur la stœchiométrie des organismes. Dans ce cadre, nous avons réalisé une étude comparative de la stœchiométrie des relations biomasse microbienne-ressource en milieux terrestre et aquatique, selon des conditions eutrophes et oligotrophes. Nous avons pu observer que les communautés microbiennes en écosystèmes terrestres, composées d‟organismes hétérotrophes (bactéries et champignons), sont homéostatiques au niveau de leur stœchiométrie. La stœchiométrie des espèces phytoplanctoniques présentes dans les écosystèmes aquatiques montre quant à elle une certaine tendance à suivre celle de la ressource disponible dans le milieu. Le zooplancton consommateur de phytoplancton présent dans certains échantillons semble davantage homéostatique et présenter des rapports différents de ceux de sa nourriture. Nous avons également pu montrer que la stœchiométrie des communautés des deux types de milieu évolue en fonction de leur composition. Mots-clés : stœchiométrie écologique, communautés microbiennes, écosystèmes aquatiques et terrestres, homéostasie, organismes autotrophes-hétérotrophes. Abstract : Ecological stoichiometry studies the balace of elements within organisms in their environment and couple the biogeochemical approach to community organization and /or ecosystem levels. In the actual context of global change, this discipline can predict impacts of variations of resource elemental ratios on organism stoichiometry. In this context, we conducted a comparative study of microbial biomass-resource relationships stoichiometry in terrestrial and aquatic ecosystems, on selected sites based on their trophic level (eutrophic and oligotrophic). We observed that terrestrial microbial communities, composed of heterotrophic organisms (bacteria and fungi), are homeostatic in their stoichiometry. The stoichiometry of phytoplankton species present in aquatic ecosystems shows a tendency to follow the available resource available in the environment. Zooplankton consumers of phytoplankton present in some samples seems more homeostatic and shows different elemental ratios from its food. We could also show that the stoichiometry of the communities of both environment changes according to their composition. Keywords: ecological stoichiometry, microbial communities, aquatic and terrestrial ecosystems, homeostasis, autotroph-heterotroph organisms. 26
