support de cours de blaise sud ouest

SUPPORT DE COURS DE BLAISE SUD OUEST
IMPACTS DES FACTEURS ECOLOGIQUES SUR LA REPARTITION DES
ESPECES VEGETALES
Facteurs écologiques complexes : sont soumis à plusieurs facteurs écologiques directs.
Eutrophie = excès de nutriments
Hydromorphie = excès d’eau
Déficit de lumière = ombrage biotique
Illustration des facteurs écologiques complexes :
Cartographie des séries de végétation : une couleur par espèce dominante. Prise en compte de
l’altitude.
La biomasse est la meilleure façon d’évaluer la croissance et le développement d’une espèce dans
une milieu donné .
Stress = facteur écologique qui va réduire la vitesse de production de la biomasse végétale sèche (de
manière assez prévisible).
Perturbation = voir diapo (détruit totalement la biomasse)  aléatoire
Ex : feu, inondations, bucheron,
La perturbation est définie par son régime qui intègre un certain nombre de paramètres :
EXEMPLES DE REPONSES
ECOLOGIQUES (stress)
DES
PLANTES
AUX
CONTRAINTES
A. SECHERESSE
Les éphémerophytes (présentes dans les déserts) sont des plantes de petite taille survivent sous
forme de graines en phase de sécheresse et germent lors des rares pluies.
Ces végétaux sont appelés thérophytes  ce sont des plantes annuelles (durée de vie de un an
blé)
(ex : une plante bisanuelle est une plante qui va avoir une durée de vie de deux ans  carottes,
poireaux première année : mise en place de l’appareil végétatif/ 2ème année : fructification et mort)
(plante vivace a une durée de vie de plusieurs années).
Dans nos régions, les thérophytes sont dites vernales
Elles poussent sur des pelouses de schistes rouges appelées RANKER qui ne retiennent par l’eau.alors
qu’une prairie est une formation végétale haute
Une pelouse est une formation végétale rase
Les géophytes (à bulbe ou à rhizome) ont un organe végétatif enfoui dans le sol comme la renoncule
des marais.
Les plantes résistantes à la secheresse sont dites Xérophytes.
Elles peuvent être :
 Xérophytes sclérophytes (tissus de soutien= sclérenchyme  tissu impermébable)
Elles vont avoir des modifications au niveau des feuilles
 Réduction de la surface foliaire
 Spinescence = transformation de la feuille en épine (cactus…)
 Réduction du nombre de stomates (limités à la face inférieure ou invaginés dans des
cryptes)
 Phénomène d’enroulement de la feuille  Oyat (poacée)
 Développement d’une couche cireuse à la surface des feuilles
 Développement dune pilosité

Xérophytes malacophytes (plantes grasses, succulentes, qui gardent beaucoup d’eau).
Plantes à métabolisme CAM (ouverture des stomates la nuit et métabolisation du CO2 le
jour).
Ces plantes peuvent développer leur appareil racinaire : verticalement ou horizontalement.
L’acacia a une racine qui va jusqu’à 100m de profondeur.
Les plantes sans tiges sont acoles.
Tolérance à la sécheresse : bryolicheniques (mousses lichens)  peuvent supporter des pertes d’eau
très importantes = végétaux reviviscents.
B. HYDROMOPRHIE
Stratégie de résistance à l’hydromorphie (saturation en eau)
Certains végétaux vont étendre leurs racines sous la nappe phréatique
Les végétaux qui résistent à l’hydromorphie sont dits hydrophytes.
Ils peuvent être de différents types en fonction de l’intensité de la contrainte.
 Hydrophytes amphibies : dépendent encore du milieu terrestre (ont juste les pieds dans
l’eau)
 Grand roseau = Phragmistes australis (poacées)
 Petit roseau = Phalanis arundinacera (poacée)
 Massette= Typha (latifolia, augustifolia)




Fixées avec feuilles flottantes
Fixées immergées
Libres immergées
Libres flottantes
On a une augmentation de gaz réducteurs pour ces plantes (CO2, CH4, H2, H2S). le fer est présent
sous forme réduite (Fe2+  gris).
Les réponses des végétaux à l’hydromorphie :
Modifications anatomiques des racines, tiges et feuilles :
 Hyper développement des parenchymes lacunaires. Ces parenchymes peuvent être remplis
d’air (aérenchyme) ou d’eau (parenchyme lacunaire aquifère)
 Transformation des feuilles en lanières (laciniées) ou en rubans (rubanées)
Sagittaire : plante emblématique de l’hétérophilie  trois types de feuilles (rubanées pour
les feuilles immergées/ en forme de cœur pour les flottantes / en forme de fer de lance pour
les aériennes).
Les feuilles flottantes vont avoir des caractéristiques de feuilles aériennes au niveau de
l’épiderme supérieur et des caractéristiques de feuilles immergées au niveau de l’épiderme
inférieur.

Réduction de la taille du xylème et du phloème. La stèle de la tige de myriphylle est peu
développée par rapport à l’écorce (peu commun dans une racine et plus commun chez une
racine habituellement).

Phénomène de glycolyse anaérobie

Modification au niveau des phytohormones et la croissance des racines sera activée par la
synthèse d’auxine et diminution de la synthèse d’hygibbereline.
Forte multiplication végétative pour permettre la colonisation rapide des biotopes
(formation de stolons…)
Les turions et hibernacles sont les bourgeons de résistance qui sont les seuls à résister
pendant l’hiver.


La plupart des plantes aquatiques conservent une reproduction aérienne.
C. OLIGOTROPHIE
C’est un stress qui correspond à une faible disponibilité en nutriments (surtout macroéléments N, P,
K).
Les lieux où L’acidité est associée à l’hydromorphie (cas des tourbières) sont riches en
macroéléments mais ils ne sont pas disponibles.
Les végétaux qui se développent sur substrat déficient en azote sont en général de petite taille qui
vont concentrer leur énergie surtout sur l’appareil racinaire. Le rapport biomasse racinaire/
biomasse aérienne >1. Les nutriments sont difficiles à puiser donc le végétal doit les conserver le plus
longtemps possible ?
Réponses des plantes pour lutter contre l’oligotrophie :
 Feuilles petites, ont une durée de vie assez importante, cireuses, perennes
 Beaucoup de racines
 Forte effiscience des végétaux pour leur capacité à utiliser ces nutriments disponibles
 Phénomène de translocation : en automne, avant la chute des feuilles, les nutriments
présents dans les feuilles vont être redistribués vers les structures de réserve  la
molinie
Cette translocation (70% de l’azote) permettra à la plante de se redéveloppert au
printemps suivant, indépendamment du substrat.
 Les tannins vont rendre la plante moins appétente
 Stockage de nutriments supérieur aux besoins
 Plantes à multiplication végétative plutôt que sexuée.
 Beaucoup de symbioses, associations avec mycorhize (fixation du phosphore 5 fois
supérieure)
Les plantes carnivores vivent en général dans ce genre de milieu et puisent leur ressource en
nutriments dans de petites proies digérées par des enzymes spécialisées. (chez la drosera, on a des
épines munies de petites gouttes remplies d’enzyme qui attirent et engluent l’insecte)
D. OMBRAGE
C’est un stress d’ordre abiotique (ombrage engendré par une grotte) ou biotique (engendré par une
plante de taille supérieure).
Dans les deux cas, c’est un déficit d’éclairement donc d’énergie (conséquences sur la photosynthèse).
Adaptations pour éviter l’ombrage :
 Phénomène d’évitement pour l’ombrage biotique. Certaines plantes se développent quand
l’ombrage est plus faible (croissance se fait avant l’accroissement des feuilles de plantes
supérieures).  anémone des bois
 Se développent souvent en ombrage permanent
 Augmentation du rendement photosynthétique en abaissant le point de compensation de la
photosynthèse nette (point où le CO2 absorbé correspond à l’O2 rejeté)
 Diminution de la respiration
 Augmentation du taux de chlorophylles dans les tissus assimilateurs
 Augmentation de la surface foliaire (capteurs photosynthétiques)
E. LE FROID
On trouve surtout ces plantes en altiitude. Elles sont capables de synthétiser des antigèls appelés des
osmoprotecteurs  permet d’abaisser le point de congélation.
Elles ont un port particulier : elles sont en coussinet.
Les bourgeons sont protégés par des écailles.
Classification de Raunkier (1934) :
Il a classé les végétaux en fonction de leur aptitude à passer la mauvaise saison. Il a regardé la
position des bourgeons de résistance par rapport au sol.
 Phanérophytes : bourgeons situés à plusieurs mètres du sol (arbres en général)
 Chaméphytes : arbrisseaux bas (1m du sol)
 Hémycryptophytes : strate herbacée (bourgeons situés au ras du sol)
 Géophytes, cryptophytes (dans un compartiment), , hydrophytes : bourgeons situés dans
différents substrats : terre, vases, eau, sel…

Thérophytes
CONCLUSION :
Les réponses des végétaux aux contraintes sont d’ordre anatomique, morphologique ou
physiologique.
Il arrive parfois que les plantes présentent des réponses similaires à l’action de contraintes
différentes (ex : l’allongement racinaire et l’ascinescence peuvent être des réponses à la sécheresse
ou à l’oligotrophie).
III. LES STRATEGIES FONCTIONNELLES : NOTION DE STRATEGIE ADAPTATIVE
A. Définitions
Stratéfie fonctionnelle = réponses des êtres vivants aux différentes contraintes physiques et
biotiques de l’environnement.
Les traits fonctionnels : ensemble des caractères morphologiques et physiologiques. Ils constituent la
réponse adaptative à ces contraintes écologiques et permettent de définir des stratégies.
Caractéristiques des traits fonctionnels :
 Morphologiques :
hauteur de la plante, expansion latérale (hauteur * expansion  biomasse), structure du couvert
(plante dressée, en rosette  acole), taille des racines (rapport tige/racine)
 Stratégies de gestion des ressources :
concerne la feuille : surface spécifique foliaire (SLA)
le SLA se calcule de la manière suivante : Surface feuille (cm²)/ masse de la feuille (mg)
les plantes des milieux oligotrophes ont des feuilles de petite taille mais assez épaisse  SLA faible
Rapport C/N : dans les milieux oligotrophes, les plantes n’ont pas accès à beaucoup d’azote donc ont
un rapport C/N assez élevé. Il nous indique le degré de décomposabilité de la matière organiques
(plus il est élevé, plus la MO se décompose lentement).
LDMC = Leaf Dry Matter Content. Plus les feuilles sont épaisses, plus la LMDC sera élevée. (donc
milieux oligotrophes  LDMC élevé).

Traits de régénération :
o Multiplication végétative
o Agent de dissémination (anémochorie…)
o Production de graines
o Masse des graines
o Histoire de vie
o Forme de vie
o Phénologie (à quel moment ça fleurit, fructifie etc .. = suivi de la floraison) floraison
Signification fonctionnelle des traits végétaux :
Traits
Masse de la graine et type de dispersion
Histoire de vie
Aptitude au marcottage
Clonalité, biomasse
Hauteur
SLA, LDMC
Durée de vie des feuilles
Fonction
Capacité de dispersion, longévité de la banque
de graines, faculté d’installation
Capacité de colonisation
Tolérance de la perturbation
Acquisition de l’espace
Aptitude à la compétition
Croissance, plasticité
Conservation des nutriments, tolérance au stress
Les êtres vivants sont soumis à la règle du compromis entre traits (trade-off) : l’investissement dans
une fonction et donc un trait se fait nécessairement aux dépens des autres traits et fonctions.
L’espèce 1 est exigeante en lumière et en azote mais peu développer une biomasse importante.
L’espèce 2 est exigeante en azote, elle ne développe pas beaucoup de biomasse. Par contre, elle est
très peu exigeante en lumière.
B. Les stratégies r et K
Les plantes r tolèrent très peu la compétition intraspécifique. Ce sont des espèces avec un taux
d’accroissement élevé.
Les espèces dispendieuses ( r ) comme le peuplier ou le boulot représentent la forêt au stade climatie
( quand le stress est minimum, qu’il y a beaucoup de ressources). Ce sont des espèces avides de
nutriments ( + eau + lumière). Cependant, elles tolèrent fortement les perturbations (comme
ouragans etc..)  elles investissent dans les graines (banque de graines très développées).
Ce sont des espèces héliophiles. Elles ne sont pas tolérantes au stress et à la compétition (= stress
biotique). Ce sont des espèces à petites graines (transport par le vent) et ont une longévité peu
élevée. Elles ont un SLA élevé, une durée de vie des feuilles faible et une conservation des nutriments
faible.
Quand le stress augmente, ce sont les espèces conservatrices (K) comme le pin ou le thuya qui
représentent la forêt.  contraire que espèces r.
Si on a une forêt mature (dominance K) et qu’un ouragan survient, on a une trouée où les espèces
dispendieuses croissent et dominent rapidement. Cependant, les espèces K grandissent aussi et
atteignent la canopée (plus tard), ce qui entraine la disparition des espèces dispendieuses (jusqu’à la
prochaine perturbation).
C. Les stratégies herbacée CSR
La sécheresse est un stress mais la canicule occasionnelle est une perturbation.
Voir schéma modèle de grime diapo
Le stress apparait dans les sites infertiles où la baisse de la productivité est déterminée par :
o Sécheresse
o Froid
o Ombrage
o …
Il va s’ensuivre …
Grime a relié la biomasse des communautés et la richesse spécifique (voir diapo)
Le nombre d’espèces est maximale à un niveau intermédiaire de stress et perturbation et de
biomasse.
D. ….
Tilman a revisité le modèle de Grime
Selon Grime, la compétition est soit aérienne ou souterraine et la compétition augmente
linéairement alors que pour tilman, la compétition totale reste constante et le taux de compétition
aérienne ou souterraine se compense.
IV. LES SUCCESSIONS VEGETALES : RELATIONS AVEC LES STRATEGIES
FONCTIONNELLES
A. CONCEPTS ET DEFINITIONS
Succession végétale = processus de colonisation d’un biotope par les êtres vivants et les
changements dans le temps de la composition floristique, faunistiques et microbiologique d’une
station après qu’une perturbation ait détruit partiellement ou totalement l’écosystème préexistant.
Succession végétale primaire = dynamique d’occupation par des êtres vivants, d’un espace où le
substrat est à nu ; le milieu est modifié au cours du temps en relation avec les changements de
végétation.
Les changements dans ce cadre, sont lents car le sol n’est pas encore formé (lithosols).
Biotopes concernés :
 Systèmes dunaires
 Vases salées
 Zones de retrait des glaciers (moraines)
 Champs de lave des volcans
 Bords de lacs comblés par les sédiments ou tourbières
 Carrières
Succession végétale secondaire = Processus de reconstitution de la végétation après destruction
totale ou partielle d’une communauté végétale préexistante.
Processus comparé à la cicatrisation d’une blessure d’un organisme. C’est un processus souvent
dépendant de l’action de l’homme.
Biotopes concernés :
 Cultures abandonnées
 Zones brûlées
 Zones soumises à différents impacts tels que : défrichement, pâturage, fauche, ouragan,
stérilisation du sol…
Série de végétation :
Stade pionnier  stade intermédiaire  climax
Le climax est un stade d’équilibre de la végétation avec un paramètre du milieu (souvent le climat).
On a souvent un climax régional (état d’équilibre de la végétation avec le climat régional)
Donc en fait, le fait de remplacer le « t » de climat par un « x » montre non seulement que le latin est effectivement une langue morte mais
également que les scientifiques des années 80 ressemblaient à leurs musiciens, à savoir étincellants et robotiques  ClimaXXXX, je rêve.
on a également un climax stationnel (roche mère, hydromorphie)
voir paraclimax, polyclimax etc…
le climax est l’état équilibré de la végétation.
B. METHODE D ’ETUDE DES SUCCESSIONS VEGETALES


Approche est dite diachronique (temps réel). On observe depuis le stade initial jusqu’au
stade climaxique (stade final). Mais prend trop de temps (100 ans).
Approche synchronique (temps non réel) : on essaie de reconstituer l’histoire du paysage.
 Mesure diamètre des troncs
 Carottage d’arbre pour compter les cernes annuelles.
C. QUELQUES EXEMPLES
Successions primaires :
Colonisation par la végétation d’un sol nu à l’origine (coulée de lave, dune de sable, recul de glacier).
Recolonisation de l’ile de Krakatau entre, 1883 et 1934
Stress : manque de ressources (eau,nutriments) qui restreint la production de biomasse.
Voir diapo.
Successions secondaires :
D. THEORIES
Vision holistique :
 Succession autigénique et déterminée
 Notion de superorganisme et de climax
Vision réductionniste :
 Théorie toschastique fondée sur l’individu
 Composition floristique
Ces deux visions peuvent être combinées