La stchiomtrie et ses implications dans le fonctionnement des rseaux trophiques

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La stchiométrie et ses implications dans le
fonctionnement des réseaux
trophiques

• Mehdi Cherif
• UMR 7625 (Fonctionnement et évolution des
  systèmes écologiques)
• Directeur de recherche Pr. Michel Loreau
• E-mail cherif_at_horus.ens.fr

2
La stchiométrie écologique

• Différences dans les caractéristiques
  stchiométriques (i.e. ratio CNP) des
  organismes dans les écosystèmes.

• Conservation des éléments chimiques à
  léchelle des interactions écologiques.

3
Un exemple dinteraction stchiométrique
Producteurs primaires et bactéries saider ou se
concurrencer...
4
Minéralisation de N
Fort ratio ? C/N


Mutualisme
Faible ratio ? C/N
N inorganique
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Immobilisation de N
Faible ratio ? C/N


Compétition !
Fort ratio ? C/N
N inorganique
6
Immobilisation ou Minéralisation


?
N inorganique
7
Modélisation du réseau trophique
Fn
Fn
Fh
Fg
Fh
Fe
Fi
Fe
Fg
Ff
Ff
Fv
Fv
Fr
8
Conservation de la Matière
Ressources
Plantes
Herbivores
Décomposeurs
9
Homéostasie stchiométrique
Ressources
Plantes
Herbivores
Décomposeurs
10
Croissance multi-ressources
La loi de Liebig ou loi du Minimum
11
Equations finales
12

• Equilibres
• Trivial
• Décomposeurs
• absents
• Décomposeurs
• présents

Ressources organiques limitantes
Ressources inorganiques limitantes
13
Croissance des décomposeurs

• 1 ressource organique

• 2 ressources organiques

0
0
N
C
V
V
0
0
0
N
C
N
I
V
I
a
a
V
V
M.D.Vég.
a
N
I
M.D.Vég.
F
F
v

F
F
i
F
F
i
v
v
v

j
F
d
d
M.D.Anim.
f
Décomposeurs
Décomposeurs
F
F
r
0
0
N
C
r
F
F
14
Interaction avec les autres niveaux trophiques

• Producteurs primaires

• Producteurs primaires et herbivores

F
F
n

n

F
n

N
0
a
a
F
A
A
a
C
N
F
F
a
e
A
A
Producteurs primaires
h
h
F
F
M.D.Vég.
n
n
F
Producteurs primaires
?
e

F
N
Z
Z
F
C
N
?
I
F
h

Z
Z
h

N
Herbivores
F
F
j
I
n
g
g
j
F
F
F
C
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
e
e
M.D.Anim.
i
e

i
e

g

g

v
v
F
F
F
i
F
a
F
f
f
F
F
f

f

V
a
C
v
v
d
M.D.Vég.
V
V
d
D
D
C
d
Décomposeurs
Décomposeurs
D
D
F
F
v

v

F
F
r
r
F
r
15
Détermination de léquilibre

• Isocline de croissance nulle et loi du minimum

• 2 ressources organiques

• 1 ressource organique

16

• Stchiométrie

• 1 ressource organique

• 2 ressources organiques

0

• Substituabilité

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Détermination de léquilibre

• Producteurs primaires

• Producteurs primaires et herbivores

0
0
? croissant
0
0
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Effet des paramètres stchiométriques

• 1 ressource organique

• 2 ressources organiques

19
Effet des paramètres stchiométriques

• 1 ressource organique

• 2 ressources organiques

b)
a)
a)
b)

N
D
d
d
-
-
r
1
r
1
c)
d)
d)
c)

N
D
?
d
d
?
-
r
1
-
r
1
d
?
?
d
-
r
1
-
r
1
Légende
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Effet des paramètres stchiométriques

• Producteurs primaires et décomposeurs

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Résumé du stage de DEA
Objectifs

• Comprendre le fonctionnement du réseau lorsque
  la stchiométrie est explicitement introduite.

• En particulier, comprendre linfluence des
  herbivores sur linteraction entre producteurs
  primaires et décomposeurs.

Principaux résultats

• La stchiométrie des plantes a un effet majeur
  sur la limitation des décomposeurs et leur
  maintien dans lécosystème.

• La stchiométrie des herbivores permet dans
  certains cas la coexistence des producteurs et
  des décomposeurs sur la même ressource minérale.

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Réalisme de la description

• Ratios stchiométriques des producteurs
  primaires variables

Qmin
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Prendre en compte plus de complexité
Zooplancton
MOD
Phytoplancton
Bactéries
Élément Inorganique
?Zoo.
mmZoo.
Bactérivores
MOD
nanoP.
picoP.
Bactéries
Éléments
Inorganiques
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En résumé
Objectifs de ce travail en cours

• Modélisation stchiométriquement explicite dun
  réseau simple mais suffisamment réaliste.

• Comparaison des prédictions de ce modèle avec
  ceux des modèles non-stchiométriques.

Contribuer à élaborer une théorie du rôle de la
stchiométrie dans le fonctionnement des réseaux
trophiques.